HIDROLOGÍA DETERMINÍSTICA PARA LA ESTIMACIÓN DE AVENIDAS MÁXIMAS EN LA CUENCA DEL RIO ICHU

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL I SIMPOSIUM DE TRABAJOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS INTERFACULTADES DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA HIDROLOGÍA DETERMINÍSTICA PARA LA ESTIMACIÓN DE AVENIDAS MÁXIMAS EN LA CUENCA DEL RIO ICHU ING. CIP. IVAN ARTURO AYALA BIZARRO DOCENTE - CONSULTOR

2. INTRODUCCIÓN • LOS MODELOS EN HIDROLOGÍA SE INICIAN EN 1956-1966 CON EL STANFORD WATERSHED MODEL. • MODELO DETERMINÍSTICO : Relación causa-efecto (Input-Output) • MODELO PROBABILÍSTICO: Relación de probabilidades. • MODELO ESTOCÁSTICO: Nace en CSU (Colorado StateUniversity)

3. INTRODUCCIÓN • ANTECEDENTES : Desbordamiento del río Ichu febrero 2011-2012. El alto grado de saturamiento en la cuenca y las precipitaciones Máximas de 24 horas con intensidades regulares y altas provocan inundaciones a lo largo del río Ichu – parte Urbana. • Se observó puentes peatonales y muros de contención con desbordamiento parcial y total en algunos tramos.

4. La cuenca del rio ichu • La cuenca del río Ichu al punto de aforo en la comunidad de Pucarumi, tiene un área de 548.14 km^2, por lo que corresponde a una cuenca grande según su clasificación por magnitud. • Para el análisis se realizan 08 subdivisiones, tratándose éstas como micro cuencas independientes con aportaciones hídricas y características morfológicas y edafológicas totalmente independientes.

5. Cartografía cuenca rio ichu Identifica las características geométricas de la cuenca. Mapa cartográfico (lado Izquierdo) Mapa altitudinal (lado derechoo)

6. DETERMINACIÓN DEL ÁREA DE DRENAJE El área de las cuencas, son determinadas mediante vistas satelitales digitales y cartas nacionales a escalas 1/100 000 y 1/25 000 con apoyos de programas informáticos tales como ArcGis 10 y Google Earth.

7. Análisis de cuenca Indice de compacidad 3 Índice de Forma Rectángulo Equivalente 58.6 km 9.34km

8. Análisis hidrológico – procesamiento de datos • Estación Pilchaca: • Altitud : 3586.00 msnm. • Latitud : 12°24’00” • Longitud : 75°05’00” • Estación Acostambo: • Altitud : 3650.00 msnm. • Latitud : 12°21’42” • Longitud : 75°03’09” • Estación Mejorada: • Altitud : 2820.00 msnm. • Latitud : 12°32’12” • Longitud : 74°56’06” • Estación Huancavelica: • Altitud : 3860.00 msnm. • Latitud : 12°46’ • Longitud : 75°02’ • Estación Lircay: • Altitud : 3150.00 msnm. • Latitud : 12°58’00” • Longitud : 74°43’00” • Estación Tellería: • Altitud : 3050.00 msnm. • Latitud : 12°22’48” • Longitud : 75°06’54”

9. Análisis de precipitaciones – estación huancavelica Análisis Estadístico - Estación Huancavelica • Se emplea el análisis estadístico de las distribuciones probabilísticas de las precipitaciones máximas diarias (24 horas) de la Estación Huancavelica, donde se dispone el registro de datos desde el año 1988 hasta el año 2007. • Mediante estos datos se lleva a cabo el análisis de frecuencias de las precipitaciones máximas de 24 horas, aplicándose los ajuste de distribución Gamma 2 parámetros, Gumbel, Log Gumbel, Log Normal 2 Parámetros y Normal, cuyos resultados se muestra en la figura.

10. Análisis de precipitaciones – estación lircay Análisis Estadístico - Estación Lircay Datos registrados periodo 1993-2006. Se observa un mejor ajuste a Log-Pearson Tipo III

11. Ecuación iilasenamhi uni-83 • Las precipitaciones máximas e intensidades máximas de tormentas, han sido comparadas regionalmente por el “Estudio de la Hidrología del Perú” hecho por el IILA-SENAMHI-UNI, 1983, cuyas fórmulas que tienen la siguiente forma: • Según la Metodología empleada por IILA, las fórmulas válidas para tiempos entre [3-24 ] horas. • a, K y n : son constantes regionales. • Se considera una relación creciente de la precipitación con la altitud. Es por esta razón que se ha zonificado el área de influencia, tomándose los parámetros correspondientes según las características regionales de las Cuencas.

12. Iillasenamhi: precipitaciones – curva idf

13. Iillasenamhi: método del bloque alterno

14. CONSTRUCCIÓN DE HIETOGRAMAS PARA LOS TRs

15. PROCESAMIENTO DE DATOS Cálculo de la Curva Número La curva número (CN), es un parámetro que influye en la escorrentía de la cuenca y depende del tipo hidrológico del suelo, del uso y manejo del terreno.

16. PROCESAMIENTO DE DATOS Cálculo de la Abstracción Inicial Para aplicar el modelo SCS o número de curva, se necesita conocer el tipo de uso actual de la tierra, la cobertura vegetal que tiene la cuenca y el tipo de suelo relacionado al grado de infiltración que  

17. PROCESAMIENTO DE DATOS Cálculo del tiempo de concentración El tiempo de concentración está en función de las características geográficas y topográficas de la cuenca en estudio. Es el tiempo transcurrido desde que una gota de agua cae en el punto más alejado de la cuenca hasta que llegue a la salida de ésta. Para el estudio, se emplea las fórmulas de Kirpich y Temez.

18. SELECIÓN DE METODOLOGÍA HIDROLÓGICA • Para la selección de la metodología mencionada, existen diversos criterios entre modelamientos matemáticos. Por un lado se toma en cuenta los rastros dejados por las avenidas pasadas donde estos se corroboran durante la inspección de los puntos de aforo (puentes y pontones), quebradas y el trabajo batimétrico. • Finalmente, se realiza distintas Simulaciones Hidrológicas, mediante los hietogramas de la Ecuación Regional y la distribución de Tormenta Tipo II (SCS) de la Estación Huancavelica y se concluye que los resultados corresponden con un mejor ajuste para un periodo de retorno de 100 años a la Ecuación Regional IILA SENAMHI, según los parámetros considerados para el departamento de Huancavelica.

19. Modelamiento DETERMINÍSTICO HEC-HMS • El modelo HEC-HMS, de dominio público, desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (HydrologicEngineering Center) del cuerpo de ingenieros de la armada de los EE.UU. (US Army Corps of Engineers), surge como evolución del conocido y ampliamente utilizado HEC-1, con varias mejoras con respecto a éste, entre las que destaca la interface gráfica de usuario que facilita las labores de preproceso y postproceso y la posibilidad mediante HEC GeoHMS de conectar con el sistema de información geográfica ArcGIS. La aplicación incluye un modelo precipitación - escorrentía para la estimación de avenidas.

20. ESQUEMA GENERAL – HEC-HMS

21. Subcuenca 01: QmÁx= 130.10 m3/s, a = 213.10 km2, CN = 74

22. Subcuenca02: QmÁx= 132.70 m3/s, a = 137.92 km2, CN = 76

23. Subcuenca03: QmÁx= 36.5 m3/s, a = 25.68 km2, CN = 76

24. Subcuenca04: QmÁx= 53.40 m3/s, a = 79.24 km2, CN = 72

25. Subcuenca05: QmÁx= 30.20 m3/s, a = 20.15 km2, CN = 76

26. Subcuenca06: QmÁx= 60.5 m3/s, a = 35.64 km2, CN = 78

27. Subcuenca07: QmÁx= 50.9 m3/s, a = 24.03 km2, CN = 79

28. Subcuenca08: QmÁx= 36.5 m3/s, a = 12.38 km2, CN = 76

29. Resumen total QmÁXtr = 100 años = 355.70 m3/s

30. RESUMEN DE RESULTADOS FINALES PARA LAS DIFERENTES SUBCUENCAS

31. CAUDALES DE MÁXMAS AVENICAS PARA TR = 100 AÑOS - CUENCA RIO IHU - HUANCAVELICA

32. CONCLUSIONES • La respuesta hidrológica de una cuenca, está en función de los parámetros geomorfológicos, topológicos y precipitaciones sobre el área de la cuenca, por lo que es necesario implantar Estaciones Meteorológicas dentro de la cuenca de Huancavelica, para la estimación de resultados más precisos y consistentes. • La ciudad de Huancavelica es altamente vulnerable para los efectos de avenidas máximas, cuyas estructuras hidráulicas de defensa no garantizan la protección urbana. Los estudio hidrológicos para la determinación de avenidas máximas, son fundamentales para garantizar la seguridad del dimensionamiento de las estructuras hidráulicas.

33. G R A C I A S