Análisis de la relación entre el detalle de la infraestructura urbana y la asignación de coeficientes de rugosidad en modelos hidráulicos bidimensionales

Abstract

La tesis tiene como objetivo analizar la influencia de la asignación de coeficientes de rugosidad y su relación con la resolución del detalle asignado a la infraestructura urbana, en los resultados de modelos hidráulicos bidimensionales aplicados en el tramo urbano del río Piura. El área de estudio se ubica dentro de la cuenca del río Piura. Corresponde al tramo urbano de dicho río, específicamente a la zona comprendida desde aguas abajo de la Presa los Ejidos hasta el Puente Grau. Para ello, se elaboró un modelo hidráulico bidimensional – Telemac 2D como programa de modelación hidráulica, por tratarse de un programa de uso libre y que brinda gran flexibilidad para el desarrollo y conformación de la malla base para el modelo. Se representó el máximo detalle catastral para el tramo urbano del río Piura (Detalle 1 – Línea base), calibrado usando mediciones del FEN 017. Adicionalmente, se elaboraron dos mallas con menores niveles de detalle catastral (Detalle 2 y 3), las que fueron usadas para dos corridas adicionales usando los parámetros de calibración obtenidos con el Detalle 1. Con base en los resultados obtenidos se procedió a realizar dos modificaciones a los coeficientes de rugosidad asignados al Detalle 2 y 3. Se compararon los resultados modificando los coeficientes de rugosidad, con la línea base y con el Detalle 2 y 3 originales. Adicionalmente, el modelo se modificó incluyendo la infraestructura de protección propuesta para el río Piura, analizando su comportamiento bajo tres escenarios que consideran diferentes niveles de fondo del cauce. Como resultado, se observó que el nivel de detalle catastral no produjo variaciones significativas en los parámetros hidráulicos analizados para el cauce del río Piura. Para el área urbana se identificaron variaciones en las áreas de inundación, tirantes, velocidades y caudal específico en menor medida. Al modificar los coeficientes de rugosidad, no se logró replicar con el Detalle 2 y 3, los resultados obtenidos con el Detalle 1. La infraestructura de protección no resulta suficiente para evitar el desborde del río Piura. Finalmente, se concluye que el nivel de detalle catastral no resulta relevante para los resultados en el cauce principal, pero sí para el área de inundación urbana. Para lograr resultados representativos, se deben incrementar los valores del coeficiente de rugosidad cuando se asigne un menor detalle catastral al modelo, sin embargo, dicho incremento no es proporcional para todos los parámetros hidráulicos. La implementación de la infraestructura de protección propuesta resulta en menores áreas de inundación, pero no elimina los desbordes del río Piura; existiendo puntos críticos (cruces de puentes) que deben estudiarse a mayor detalle y medidas complementarias que deben implementarse.