9.2.2 hidraulica fluvial

1

ESTUDIO DE PREINVERSION A NIVEL DE PERFIL DENOMI-

NADO: CONSERVACION Y ENCAUZAMIENTO DEL RIO JE-

QUETEPEQUE PROVINCIAS DE PACASMAYO Y CONTUMA-

ZA REGION DE CAJAMARCA Y LAS LIBERTAD

EVALUACION HIDRAULICA, SEDIMENTOLOGICA Y SOCA-

VACION GENERAL, LOCAL Y POR CONTRACCION DEL

CAUCE DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNI-

LLO - PELLEJITO

INDICE

1. GENERALIDADES…………………………………………….………………..5

1.1 Introducción………………………………………………………………..5

1.2 Antecedentes………………………………………………………………6

1.3 Objetivos del Estudio……………………………………………………..7

1.4 Ubicación y Vías de Acceso……………………………………………..8

1.5 Información Disponible…………………………………………………...9

2. ESTUDIOS DE INGENIERÍA BÁSICA……………………………………...11

2.1 Levantamiento Topográfico del Rio Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito…………………………………………………………11

2.2 Evaluación Geológica, Geomorfológica y Geotécnica del Rio Jeque-

tepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito……………………………..12

2.3 Evaluación Hidrológica del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo -

Pellejito…………………………………………………………………...14

2

3. PROPIEDADES MORFOLOGICAS, REGIMEN HIDRAULOCO y SEDI-

MENTARIO DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO –

PELLEJITO…………………………………………………………………….18

3.1 Propiedades Morfológicas del Rio Jequetepeque en el Tramo Infier-

nillo - Pellejito………………………………………………………...…..18

3.2 Régimen Hidráulico del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo -

Pellejito…………………………………………………………………...20

3.3 Régimen Sedimentario del rió Jequetepeque en el Tramo Infiernillo –

Pellejito………………………………………………………….………..21

4. CRITERIOS Y MODELOS MATEMÁTICOS PARA LOS CALCULOS HI-

DRAULICOS, SOCAVACION Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DEL

RIO JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO – PELLEJI-

TO………………………………………………………………………………..22

4.1 Modelo Matemático para Evaluar los Niveles del Flujo en el Cauce

del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo – Pellejito…………….22

4.2 Modelos Matemáticos para Evaluar la Rugosidad del Cauce del Río

Jequetepeque en el Tramo Infiernillo – Pellejito……………………..24

4.3 Modelos Matemáticos para Evaluar la Profundidad de la Socavación

General de Fondo del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo – Pellejito………………………………………………………..28

4.4 Modelos Matemáticos para Evaluar el Régimen Sedimentario del

Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo – Pelleji-

to…………………………………………………………………………..33

4.5 Modelos Matemáticos para Evaluar el Borde Libre de los Diques

Proyectados en el Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infierni-

llo – Pellejito…………………………………………………….……..…42

4.6 Modelos Matemáticos para Evaluar el Volumen de Roca de Equili-

brio de los Diques Proyectados en el Cauce del Río Jequetepeque

en el Tramo Infiernillo – Pellejito……………………………………….44

3

4.7 Modelos Matemáticos para Evaluar la Granulometría del Enrocado

de Protección de los Diques Proyectados en el Cauce del Río Jeque-

tepeque en el Tramo Infiernillo – Pellejito………………………….…45

4.8 Modelo Matemático para Evaluar la Estabilidad del Terraplén de los

Diques de la Margen Derecha e Izquierda del Rio Jequetepeque en

los tramos priorizados entre Infiernillo y Pellejito…………………….49

4.9 Modelos Matemáticos para Calcular el Ancho Estable del Cauce del

Río Zaña en el Sector de la Bocatoma Proyectada Rafán – Lagu-

nas………………………………………………………………………...50

4.10 Esquema y Condiciones de Borde Necesarios para el Modelamiento

Matemático del Cauce del Río Jequetepeque en el tramo Infiernillo y

Pellejito…………………………………………………………………...54

5. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL

TRAMO INFIENILLO – PELLEJITO……………………………………..….59

5.1 Cuadros de Evaluación……………………………………………...….60

5.2 Gráficos de Evaluación…………………………………………………62

6. RESULTADOS DE LAS EVALUACIONES DEL ESTUDIO DEL RIO JE-

QUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO – PELLEJITO…………..64

6.1 Determinación del Ancho Estable del Cauce del Río Jequetepeque

en el Tramo Infiernillo – Pellejito……………………………………….64

6.2 Estimación del Coeficiente de Rugosidad de Maninng del Cauce del

Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo – Pellejito……………..…67

6.3 Niveles de Fondo, Agua y Energía del Rio Jequetepeque en el Tra-

mo Infiernillo – Pellejito……………………………………….………...70

6.4 Nivel de Fondo Mínimo y Profundidad de Socavación General del

Cauce del Cauce del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - pe-

llejito…………………………………………………………………….…71

6.5 Variación del Diámetro de Equilibrio del Cauce del Rio Jequetepeque

en el Tramo Infiernillo – pellejito…………………………………….…72

6.6 Capacidad de Transporte de Sedimentos del Rio Jequetepeque en el

Tramo Infiernillo – Pellejito……………………………………………..75

4

7. DIMENCIONAMIENTO DE LOS DIQUES PROYECTADOS EN EL RIO

JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO – PELLEJI-

TO………………………………………………………………………………..76

7.1 Niveles de Corona de los Diques Proyectados en el Rio Jequetepe-

que en el Tramo Infiernillo - Pellejito………………….……………....76

7.2 Niveles de Cimentación de los Diques Proyectados en el Rio Jeque-

tepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito……………….…………....77

7.3 Granulometría del Enrocado de Protección de los Diques Proyecta-

dos en el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito…….80

7.4 Dimensiones del Terraplén de los Diques Proyectados en el Rio Je-

quetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito……………….………..81

7.5 Dimensiones del Filtro de Grava Seleccionada para la Protección del

Geotextil de los Diques Proyectados en el Rio Jequetepeque en el

Tramo Infiernillo - Pellejito…….……………………………………..…83

7.6 Características Técnicas del Geotextil de los Diques Proyectados en

el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo Pellejito…………….….84

7.7 Dimensiones del Camino de Servicio de los Diques Proyectados en

el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito……….……..86

7.8 Normas y Reglamentos Técnicos para el diseño de los Diques de

Encauzamiento y Defensa Contra Inundaciones…………………….87

8. CONSIDERACIONES FINALES…………………………………….….……88

9. EVALUACION DE IMPACTOS AMBIENTALES………………….……….88

10. ANÁLISIS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD………………….………...89

11. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES…………………….………...91

ANEXOS

1. Mecánica de Suelos

2. Evaluación Hidrológica

3. Evaluaciones Teóricas

4. Curvas de Descarga

5. Planos

6. Panel Fotográfico

5

EVALUACION HIDRAULICA, SEDIMENTOLOGICA Y SOCA-

VACION GENERAL, LOCAL Y POR CONTRACCION DEL

CAUCE DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNI-

LLO - PELLEJITO

MEMORIA DESCRIPTIVA

1. GENERALIDADES

1.1 Introducción

En la mayoría de los ríos de la costa peruana y ante la presencia de

eventos extraordinarios tales como los caudales de máximas

avenidas asociados al fenómeno el Niño 1998-1999 (y con

desbordes del río) se han ocasionado daños importantes

principalmente en terrenos agrícolas, zonas urbanas, obras de

infraestructura de riego; causando por tanto un fuerte impacto en la

estructura socioeconómica del país.

Las obras hidráulicas que se proyectan y se ejecutan representan

infraestructuras de apreciables inversiones en recursos, cuya

inversión debe preservarse y protegerse en el contexto de las

inversiones que efectúan los proyectos de irrigación, sin embargo

estos representan riesgos por defecto de los regímenes del rio, las

condiciones climáticas adversas, y según ello presentando el rio

Jequetepeque un régimen turbulento que determina daños y averías

en su tránsito torrentoso. Por otra parte este rio presenta

regularmente también un volumen considerable de caudal, que

entrega dentro de su curso, paradójicamente parte de ese mismo

volumen de agua repercute en efectos de daño por desbordes e

inundaciones, sobre todo en las crecidas del rio en periodos de

avenidas.

6

Estas razones hace que las obras hidráulicas ejecutadas requieran

protegerse de los efectos destructivos del régimen del rio, como son

la erosión, el desborde, la inundación, es por eso que el presente

Estudio se realizara las evaluaciones hidrológicas, hidráulicas,

socavación y sedimentológicas, las cuales nos darán los

lineamientos técnicos necesarios para realizar el Encauzamiento y

Defensa Ribereña del Rio Jequetepeque en los Tramos Priorizados

(Infiernillo – Cultambo, Cosquet – Ñampol, Isla de Faclo, Faclo

Grande – Maicillo, La Barranca – Pellejito)

1.2 Antecedentes

Debido a las características topográficas y morfológicas del Valle

Jequetepeque, así como por la ubicación y propiedades

morfológicas del cauce del río Jequetepeque y sus regímenes

hidrológico, hidráulico y sedimentológico, el Valle Jequetepeque

siempre ha sufrido daños por inundaciones por inestabilidad del

cauce del rio, principalmente durante las épocas de avenidas de los

años húmedos y muy húmedos.

En general, de acuerdo con las propiedades físicas del Valle

Jequetepeque estos daños se han presentado de magnitud mayor

sobre las áreas de ambas márgenes del río. No obstante el efecto

sobre determinadas zonas de la margen derecha así como de la

izquierda se muestran todavía vulnerables ante tales efectos.

Asimismo del escenario descrito, las obras de defensa y

encauzamiento en el tramo aludido resultan tareas o trabajos de

mantenimiento a efectuarse generalmente cada año posterior a la

ocurrencia de avenidas fuertes o cada dos años como máximo

después de la ocurrencia de avenidas medias en este lapso.

Actualmente, no se puede obviar que esto sea motivo de

preocupación de las autoridades competentes del Valle y de los

organismos que actúan en el ámbito del mismo, tal como el caso del

7

Proyecto Especial JEQUETEPEQUE - ZAÑA, encargado de la

operación y mantenimiento de los mismos.

Conforme con las circunstancias indicadas, es evidente la

importancia de las obras de defensa y encauzamiento en los tramos

priorizados, sobretodo para protección de los terrenos de cultivo

colindantes al rio y de la infraestructura hidráulica y de otra índole,

contra la erosión y socavación.

1.3 Objetivos del Estudio

Conforme con las circunstancias indicadas, y considerando la

importancia del tramo del río Jequetepeque entre Infiernillo y

Pellejito, para la defensa contra Inundaciones de la margen derecha

e izquierda del Valle, en los tramos priorizados, el Proyecto Especial

Jequetepeque Zaña, con el objetivo del desarrollo agrícola del Valle

Jequetepeque, y en base al uso óptimo de los disponibles recursos

hídricos y de suelos en el Valle, ha considerado como necesario y de

sumo interés elaborar un Estudio de Evaluación Hidráulica,

Sedimentológica y Socavación General, Local y por Contracción del

cauce del Rio Jequetepeque en el tramo indicado, en una longitud

total de 18.906 Km.

La elaboración del documento mencionado tiene como propósito

principal brindar los lineamientos ingenieriles necesarios para el

dimensionamiento de los diques en los tramos indicados, para de

esta manera dar la seguridad necesaria a la infraestructura

hidráulica y de otra índole así como a los terrenos agrícolas

colindantes de la margen izquierda y derecha del rio Jequetepeque

en los tramos de estudio, durante la ocurrencia de eventos

extraordinarios semejantes a los Fenómenos de El Niño de 1982/83

y 1997/98.

8

1.4 Ubicación y Vías de Acceso

El ámbito del Estudio comprende el cauce del río Jequetepeque,

desde Infiernillo hasta Pellejito, en los distritos de San José y

Guadalupe, provincia de Pacasmayo, departamento de La Libertad,

de acuerdo a como se detalla en el Cuadro N° 01.

Cuadro Nº 01: Tramos Vulnerables en el Río Jequetepeque, aguas abajo del Reservorio Gallito Ciego entre Infiernillo y Pellejito

El acceso a la zona del Proyecto se da a la altura del Km 681 de la

Carretera Panamericana Norte donde el Puente Libertad vadea el

cauce el río Jequetepeque, arribando por el camino de servicio del

Canal Jequetepeque a la Bocatoma del mismo nombre con dirección

aguas arriba del río.

En la Lamina N° 01 se observa que la ubicación de estudio de ubica

el los Departamentos de Cajamarca y La Libertad.

Nº Tramo Margen Comisión de

Regantes Región Provincia Distrito

1 Infiernillo – Cultambo MI San José La Libertad Pacasmayo San José

2 Cosquet – Ñampol MI San José La Libertad Pacasmayo San José

3 Isla de Faclo MD Limoncarro La Libertad Pacasmayo Guadalupe

4 Faclo Grande – Maicillo MD Limoncarro La Libertad Pacasmayo Guadalupe

5 La Barranca - Pellejito MD Limoncarro La Libertad Pacasmayo Guadalupe

9

Lamina N° 01: Ubicación de la Zona de Estudio

1.5 Información Disponible

Para la elaboración del Estudio, la Dirección Ejecutiva del Proyecto

Especial Jequetepeque Zaña ha puesto a la disponibilidad del

Consultor la siguiente información bibliográfica y técnica:

(1) Estudios Básicos y Expediente Técnico para la Rehabilitación y

Mejoramiento de la Bocatoma Jequetepeque; Ing. Martín Ga-

marra Medianero, Consultor; Enero 2000:

Tomo I : Evaluación y Planeamiento

Tomo II : Estudio Geológico Geotécnico;

10

Tomo III : Ingeniería del Proyecto; y

Tomo IV : Planos

(2) Manual de Operación del Embalse Gallito Ciego; Ing. Milutin Mi-

loradovic O, Consultor Independiente; 2000:

Volumen 1 : Manual de Operación del Embalse Ga-

llito Ciego

Volumen 2 : Balance Hídrico del Embalse Gallito

Ciego y la simulación de la Operación

en el Tiempo Real de 1993/94 a

1998/99

Volumen 3 : Apéndices

A : Hidrología del Río Jequetepeque en el

Gallito Ciego.

B : Laminación de Avenidas del río Jequete-

peque y dimensionamiento del Volumen

de Espera del Embalse Gallito Ciego;

C : Régimen Hidráulico y Sedimentario del

Río Jequetepeque en la Cola del Embalse

Gallito Ciego;

D : Área de Servicio y Requerimientos de

Agua para el Riego; y

E : Desarrollo del Modelo Matemático para la

Prognosis de las Escorrentías mensuales

Mínimas del Río Jequetepeque a Corto

Plazo.

(3) Mejoramiento de la Bocatoma Jequetepeque San José - Barra-

je y Obra de Encauzamiento. Ing. Milutin Miloradovic O, Consul-

tor Independiente; 2000.

(4) Defensa Contra Inundaciones y Encauzamiento del Rio Jeque-

tepeque en el Tramo Chafan – Tecapa. DES – PEJEZA; 2004.

11

(5) Defensa Ribereña del Río Jequetepeque en el Tramo Bocato-

ma Jequetepeque – Puente Olivares, Mejoramiento de la Mar-

gen Izquierda y Ampliación en la Margen Derecha. DES – PE-

JEZA; 2008.

(6) Encauzamiento y Defensa Ribereña de la Margen Izquierda del

Rio Jequetepeque. Tramo Cultambo Ñampol desde el Km.

0+000 al Km. 0+930 y Km. 1+640 al Km. 2+157. DES – PEJE-

ZA; 2008.

2. ESTUDIOS DE INGENIERÍA BÁSICA

Dentro del marco de las circunstancias indicadas, para la elaboración del

Estudio de Evaluación, se considera oportuno aprovechar sin limitación

alguna los resultados de todos los Estudios Ingenieriles Básicos,

elaborados como parte integrante de los Estudios que le han antecedido,

especialmente en lo que se refieren a las características morfológicas del

rio y las evaluaciones del régimen hidrológico, hidráulico y sedimentario

del río Jequetepeque.

2.1 Levantamiento Topográfico del Rio Jequetepeque en el Tramo

Infiernillo - Pellejito

El levantamiento topográfico de los tramos aludidos, fue realizado

por la Gerencia de Estudios del Proyecto Especial Jequetepeuqe

Zaña en el año 2010, los mismos que se han llevado a cabo sobre la

base de los reconocimientos de campo detallados previos; con el

procesamiento de la información topográfica el Proyecto Especial

Jequetepeque Zaña elaboro los siguientes planos topográficos que

fueron entregados al Consultor:

(1) Planta del cauce del río en el tramo aludido de KM 0+00 al KM

18+906 a escala 1:2000, sistema WGS 84.

12

(2) Perfil longitudinal (KM 0+00 al KM 18+906) del río a escala

1:200 y 1:2000 vertical y horizontal respectivamente;

(3) Trescientos Setenta y Ocho (378) secciones transversales digi-

tales del cauce del río de este sector, cada 50 metros.

(4) Diques proyectados en planta, perfil y secciones.

Como límites laterales del levantamiento topográfico se han

considerado los terrenos de cultivo, obras de encauzamiento

existentes, cerros colindantes y en algunos sectores la carretera.

2.2 Evaluación Geológica, Geomorfológica y Geotécnica del Rio

Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

La Evaluación Geológica, Geomorfológica y Geotécnica donde se

analizan las propiedades geológicas, geomorfológicas y geotécnicas

de la zona de estudio necesarias para el dimensionamiento de los

diques proyectados de defensa ribereña del río Jequetepeque aguas

abajo de la represa Gallito Ciego en el tramo Infiernillo - Pellejito,

fueron realizados por el Proyecto Especial Jeuqetepeque Zaña y en-

tregadas al Consultor, cuyas partes principales se presentan en el

Anexo Nº 01 del presente documento.

A continuación se presenta el resumen de las propiedades

geológicas del ámbito contemplado por el presente documento.

Según el mapa de geología regional, el Valle Jequetepeque se ubica

sobre depósitos de gravas arenosas del más reciente depósito fluvial

del Valle, además los otros depósitos de tipo aluvial, así como

escombros, proluviales y arenas eólicas, rellenan la planicie del

fondo del Valle.

En cambio las estribaciones y flancos laterales y elevados están

conformados por grandes macizos rocosas de naturaleza granítica y

13

granodiorítica, presentándose también el desarrollo de rocas

sedimentarias tipo arenisca, cuarcitas y lutitas del grupo

Goyllarisquizga. También se pueden encontrar formaciones de roca

metamóforica tales como filitos de la formación Salas.

En el sitio de la Bocatoma predominan los depósitos de gravas con

relleno de arenas de granulometría firme y uniforme, que también

contienen bolones y cantos rodados, en general de tamaño variable

entre 12 y 25cm.

Las gravas son de formas redondeadas a subredondeadas. La

composición granulométrica de esta formación carece de materiales

finos; en el caso que existen son muy escasos. Por lo general en la

formación geológica predominan depósitos fluviales, aunque en los

estratos por encima del nivel de 65m.s.n.m, estos depósitos

presentan zonas de ámbito mixto; fluvial y aluvial o eólico, que forma

su parte superior y subrayasen a depósitos típicamente fluviales. Sin

embargo, estas mixturas no son de volúmenes mayores.

Las arenas son sueltas sin cementantes con la presencia de

plásticos finos entre el nulo y escaso, salvo las zonas lenticulares

restringidas donde se aprecia muy baja presencia de limos. Por lo

indicado los depósitos fluviales en general carecen de cohesión y

ofrecen baja resistencia a los procesos erosivos debidos al flujo de

agua, lo que se tiene que considerar en la elección del nivel de

cimientos de las obras en el cauce del río y las orillas tales como son

el Barraje Fijo y el Dique Fusible y Obras de Encauzamiento (dique

de contención y de cierre, espigones y enrocados de protección).

La compactación de las arenas en los estratos superiores es

insuficiente, que puede favorecer los procesos de erosión y

socavación; sin embargo, se ha identificado que la compactación de

las arenas gravosas mejora progresivamente a partir de la

profundidad de 1.20 m, aproximadamente, y por ende es necesario

14

que los cimientos de las estructuras en el cauce del río o en las

orillas expuesta a impactos de la corriente, alcancen la profundidad

de 1.50 m, como mínimo, referente al nivel del fondo del cauce del

río.

Las pendientes de los taludes de rellenos de los materiales

procedentes del cauce del río, en general compuesto de gravas y

arenas del depósito aluvial, deberán mantenerse entre los límites de

1:2.00, como mínimo, a 1:1.50, como máximo.

2.3 Evaluación Hidrológica del Rio Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito

En el año 2000, el Proyecto Especial Jequetepeque-Zaña elaboro el

Manual de Operación del Embalse Gallito Ciego. Para ello se

considero como necesario y de suma importancia actualizar la

hidrología del río Jequetepeque en Gallito Ciego, con la finalidad de

determinar la incidencia de los procesos hidrológicos durante el

período de 1983 a 1999, y especialmente de los Fenómenos de El

Niño de magnitud extraordinaria de los años 1982/83 y 1997/98,

sobre el régimen hidrológico del río Jequetepeque y el

comportamiento del embalse Gallito Ciego.

Todos los estudios hidrológicos elaborados hasta entonces

solamente han analizado el régimen hidrológico del río

Jequetepeque hasta el Embalse Gallito Ciego. Para el tramo del río

aguas abajo de la Embalse Gallito Ciego sólo se ha analizado la

retención y laminación de las avenidas máximas para diferentes

períodos de retorno y la correspondiente descarga máxima

instantánea del embalse. La incidencia de la regulación de las

escorrentías del río Jequetepeque sobre los caudales máximos

anuales, en el tramo del río aguas abajo de la represa, en los

estudios mencionados no se ha tocado.

15

En la Evaluación Hidrológica realizada en el presente estudio, la

misma que se presenta en el Anexo N° 02, se ha actualizado la serie

histórica hasta el año hidrológico 2010/11, con la que se han calcu-

lado los caudales máximos instantáneos de entrada al Embalse Ga-

llito Ciego, para diferentes períodos de retorno, empleando diversos

métodos de distribución, también se ha realizado la prueba de bon-

dad de ajuste de Smirnov Kolmogorov; en el Cuadro N° 02, se mues-

tran los resultados de dichos análisis.

Cuadro Nº 02: Descargas Máximas Instantáneas del Rio Jeque-tepeque, Aguas Arriba del Embalse Gallito Ciego

Período de Retorno P

Distribución Normal

Distribución Log Normal

Log Pearson

III Gumbel

Gumbel Modificado

T XT XT XT XT XT

2 0.500 407.0 309.8 308.4 357.8

5 0.200 687.0 580.6 579.7 712.7 646.4

10 0.100 833.5 806.4 808.8 947.6 841.1

20 0.050 954.4 1057.6 1066.2 1173.0 1027.9

25 0.040 989.7 1144.6 1155.8 1244.5 1087.1

50 0.020 1090.5 1435.1 1457.1 1464.7 1269.6

100 0.010 1181.2 1758.8 1796.1 1683.3 1450.7

200 0.005 1264.2 2118.7 2176.2 1901.1 1631.2

500 0.002 1364.8 2654.8 2748.4 2188.4 1869.3

1000 0.001 1435.3 3109.8 3239.1 2405.6 2049.3

Delta c (c) = 0.2500 0.1542 0.0732 0.3298 0.1593 0.1143

En el Cuadro N° 02, se observa que el caudal máximo instantáneo

para un periodo de retorno de 100 años es el que corresponde al

método de distribución de Log Normal por presentar mejor ajuste y

cuyo valor es 1758.80 m3/s.

16

Cuadro Nº 03: Descargas Máximas Instantáneas del Rio Jeque-tepeque, Aguas Abajo del Embalse Gallito Ciego

Período de Retorno

Descarga

T (m3/s)

5 249.17 10 296.87 25 496.02 50 668.22

100 865.13

En el Cuadro N° 03, se observa que el caudal máximo instantáneo

para un periodo de retorno de 100 años es 865.13 m3/s, el cual ha

sido obtenido utilizando el hidrograma de entrada al Embalse Gallito

Ciego.

Además de lo mencionado, referente a la evaluación y elección de

los Caudales de Diseño para las obras de defensas contra las inun-

daciones del río Jequetepeque en los tramos priorizados (Infiernillo –

Cultambo, Cosquet – Ñampol, Isla de Faclo, Faclo Grande – Maicillo,

La Barranca – Pellejito), comprendidos entre Infiernillo y Pellejito,

también se deberá considerar la magnitud del Caudal de Diseño de

las obras hidráulicas y de otra índole, existentes en el río Jequete-

peque en el tramo de Estudio, que de acuerdo a las informaciones

asciende a 900 m3/s.

Las obras defensas contra inundaciones del río Jequetepeque que

se proyectaran en los tramos priorizados, en general se deberán

considerar como la continuación y parte integra de los diques de en-

cauzamiento existentes en el río Jequetepeque en el tramo aludido,

debido a que se ubican en zonas colindantes a los diques proyecta-

dos y que defienden de las inundaciones la misma área en la mar-

gen izquierda y derecha del rio Jequetepeque, y su infraestructura,

tanto hidráulica como de otra índole. Por lo tanto los diques proyec-

tados, y los diques existentes deberán tener las mismas y/o seme-

jantes propiedades técnicas. De acuerdo con lo indicado, el Caudal

17

de Diseño de los diques que se han proyectado, para la determina-

ción del nivel de corona y dimensionamiento del ancho estable del

cauce del rio, no deberá ser menos de 900 m3/s, a cuánto asciende

el Caudal de Diseño de los diques de encauzamiento existentes en

el tramo de estudio.

Para la determinación del segundo caudal de diseño, referente a la

determinación de niveles de cimientos y dimensionamiento de los

elementos de protección de los taludes y talones de los diques con-

tra la erosión y socavación, no es necesario cumplir estrictamente

con el anterior requerimiento, pues no incide sobre la capacidad de

las defensas contra inundaciones y grado de protección del área de-

fendida. Por lo tanto este caudal se deberá evaluar por separado,

por no depender de los caudales máximos anuales, sino de la ener-

gía total que genera el flujo, que depende directamente de la persis-

tencia de los caudales promedio diarios y/o de un caudal máximo pa-

ra el periodo de retorno relativamente corto.

De acuerdo con los análisis referentes llevados a cabo para el río

Jequetepeque en la bocatoma Jequetepeque, la magnitud de este

Caudal de Diseño no debería ser por debajo de 380.00 m3/s. Por

otro lado según los análisis de la curva de persistencia diaria de los

caudales promedio diarios del período de Enero a Julio del año

1998, para el tramo del río Jequetepeque entre la represa Gallito

Ciego y la bocatoma Talambo Zaña este caudal tampoco no deberá

ser mayor de 480 m3/s, debido a que en los años de humedad ex-

traordinaria 1953 y 1998, los caudales iguales y/o mayores han per-

sistido sólo 3 días como máximo.

Conforme con las explicaciones anteriores para los fines indicados

se considera adecuado el Caudal de Diseño de 900 m3/s valor que

corresponde aproximadamente al Periodo de Retorno de 100 años,

para el dimensionamiento de ancho estable del cauce y determina-

ción de los niveles de corona del dique; y se considera adecuado el

18

Caudal de Diseño de 480 m3/s que corresponde aproximadamente a

un periodo de retorno de 20 años, para determinar los niveles de ci-

mentación y dimensionar los elementos de protección de los taludes

y talones de los diques.

Los análisis correspondientes completos se muestran en el Anexo

02: Evaluación Hidrológica.

3. PROPIEDADES MORFOLOGICAS, REGIMEN HIDRAULOCO y SEDI-

MENTARIO DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO -

PELLEJITO

3.1 Propiedades Morfológicas del Rio Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito.

La cuenca del Rio Jequetepeque posee una extensión aproximada

de 4,230 Km2, se extiende desde el nivel del mar hasta las alturas

por encima de 4,000m.s.n.m.

Políticamente se ubica en la región Norte del Perú, en el Departa-

mento de Cajamarca y La Libertad. Limita por el Norte con las Cuen-

cas de los ríos Zaña y Chancay - Lambayeque; por el Sur con la

Cuenca del río Chicama y la quebrada Cupisnique; por el Este con

las Cuencas de los ríos Cajamarca y Llaucano y por el Oeste con la

parte baja de la cuenca Jequetepeque.

Se ha dividido la Cuenca del río Jequetepeque en dos partes:

- Parte baja, Cuenca seca, desde el dique del reservorio aguas

abajo, hasta la línea de playa, con un área de 807,70 km2, (in-

cluye la cuenca baja del río Chamán) y;

19

- Parte alta, Cuenca húmeda, desde el dique del reservorio

aguas arriba, hasta la línea divisoria con las cuencas vecinas,

con un área de 3,422.3 km2.

Desde la entrada del río Jequetepeque al valle ancho, hasta el Pací-

fico, el río Jequetepeque se puede clasificar como el río trenzado.

Las propiedades morfológicas del río que completamente dependen

de la composición geológica y propiedades topográficas del valle,

que en este caso son:

Depósitos de grava suelta con rellenos de arenas de granulo-

metría fina y uniforme, con casi total escasez de materiales fi-

nos como el material cementante; y

Alta pendiente longitudinal del Valle, en dirección Este–Oeste;

del orden de 0.58 %.

Completamente coincide con la descripción de una cauce trenzado,

según Dr. Ph, Ing. Juan P. Martín Vide: Ingeniería Fluvial; Ediciones

UPC, Barcelona 1997: “Es un cauce muy ancho compuesto por una

multiplicidad de cauces menores entrelazados o trenzados, dejando

islas (sumergibles) entre sí al unirse y separarse. Son cauces ines-

tables en el sentido de que una crecida puede cambiarlos conside-

rablemente. En este sentido se dicen “divergentes” porque un brazo

principal puede encontrarse tan pronto en un lugar como en otro. Su

presencia se asocia a una gran capacidad de transporte sólido. Di-

cho de otro modo, una corriente muy cargada de sedimentos es pro-

pensa a formar un cauce trenzado. Esto ocurre, por ejemplo, en

cauces de montaña con pendiente alto y sedimento grueso”.

De acuerdo a lo indicado no son necesarias explicaciones mayores

para tener conocimiento sobre los problemas que representa el río

Jequetepeque para los terrenos colindantes y en especial para el

éxito de las obras ubicadas en su cauce u orillas, así como son, en-

20

tre otras, las estructuras de encauzamiento, que enfrentan serios

problemas de la inestabilidad del cauce.

Para una evaluación detallada de las tendencias del desarrollo del

cauce no se dispone con la documentación topográfica suficiente y

detallada de las diferentes épocas del pasado.

Sin embargo, para el diseño de la obra de encauzamiento y de la

protección ribereña, se deben seguir los procedimientos Ingenieriles

de la evaluación de la profundidad de la potencial socavación gene-

ral del fondo del cauce y de acuerdo con estos resultados se deberá

determinar los niveles de cimentación de esta obra.

3.2 Régimen Hidráulico del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo

- Pellejito

El régimen hidráulico del río Jequetepeque en el tramo indicado, es

producto directo de sus propiedades morfológicas y del régimen hi-

drológico de la cuenca.

Conforme con la pendiente longitudinal del cauce, que para el sector

de Estudio, de casi 18.906 Km de longitud, en promedio asciende a

0.56, 0.58, 0.46 y 0.41% en los tramos I, II, III y IV, las velocidades

del flujo para el caudal de diseño de 480 m3/s son: 2.79, 2.80, 3.13 y

3.5 en los tramos I, II, III y IV respectivamente, velocidades relativa-

mente altas inclusive para las descargas menores, y especialmente

para las descarga mayores, que a veces podrían sobrepasar los lími-

tes del régimen crítico, presentándose los tramos de menor longitud,

bajo el régimen supercrítico, así como son las rápidas que se forman

en varios estrechamientos del cauce por el movimiento irregular del

acarreo.

Debido a la alta pendiente longitudinal, el río Jequetepeque dispone

con enorme energía, que en general se gasta para el transporte de

21

sólidos, casi exclusivamente como acarreo. Como no existen las li-

mitaciones para la alimentación de la corriente con suficientes canti-

dades de sólidos, que en general proceden tanto del fondo como de

las orillas, compuestos de las mismas formaciones geológicas, es

decir de grava suelta con relleno de arenas de granulometría fina y

uniforme, casi con total ausencia de materiales finos, como limo y

arcillas, es posible y muy probable que el río se encuentre en un es-

tado de equilibrio morfológico, que en general podría consistir en dos

ciclos uno de erosiones en algunos tramos, y otro de colmataciones,

en los otros, que en el transcurso de tiempo se alteran y así mantie-

nen el cauce del río en el equilibrio general.

3.3 Régimen Sedimentario del rió Jequetepeque en el Tramo Infier-

nillo – Pellejito

El régimen sedimentario de una corriente en general comprende su

capacidad de transporte de sólidos, tanto en suspensión como en

acarreo y condiciones físicas de la cuenca y del cauce del río para

producir sedimentos y alimentar la corriente suficientemente, y las

propiedades energéticas del río para mover los sólidos tanto de los

contornos de su cauce como los otros que llegan hasta su cauce.

Por la construcción de la represa Gallito Ciego, se ha cortado la ali-

mentación de la corriente en el tramo de aguas abajo con sedimen-

tos finos (limos y arcillas), que en general se transportan como se-

dimentos en suspensión. Esto de ningún modo quiere decir que, en

el tramo de aguas abajo, el río no transporta sólidos en suspensión,

sino que este sedimento está compuesto de arenas finas y media-

nas, tal vez gruesas, que debido a su cantidad limitada no saturan la

capacidad del río para el transporte de este tipo de sedimento.

La represa Gallito Ciego, en general no ha cambiado el régimen de

alimentación de la corriente del río Jequetepeque en el tramo de

aguas abajo con los sólidos gruesos que se arrastran. Pues este ma-

22

terial, debido a las propiedades geológicas del valle y del cauce, está

disponible a lo largo del curso del río en cantidades ilimitadas y sólo

falten las favorables condiciones hidráulicas para su movimiento.

Debido a la alta pendiente longitudinal, la corriente mueve los sólidos

de fondo tanto en épocas de estiaje con caudales bajos, como en las

temporadas de avenidas con descargas altas. De la magnitud de la

descarga únicamente depende la energía disponible, y por lo tanto el

volumen de los sólidos en movimiento y su composición granulomé-

trica.

Para los fines de análisis granulométricos de los sólidos de fondo del

río Jequetepeque en el tramo de interés para el estudio, se han rea-

lizado muestreos de sólidos de fondo, del cauce del rio en ambas

márgenes, cuyo procesamiento correspondiente se ha llevado a ca-

bo Laboratorio Geomecánico certificado.

La granulometría de estas muestras que se utilizaron para las eva-

luaciones del régimen sedimentario, movimiento y transporte de sóli-

dos de fondo y las profundidades de socavación, se presentan en el

Anexo Nº 01: Mecánica de Suelos.

4. CRITERIOS Y MODELOS MATEMÁTICOS PARA LOS CALCULOS HI-

DRAULICOS, SOCAVACION Y TRANSPORTE DE SEDIMENTOS EN

EL TRAMO INFIERNILLO – PELLEJITO DEL RIO JEQUETEPEQUE

4.1 Modelo Matemático para Evaluar los Niveles del Flujo en el

Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

De acuerdo con la forma de las secciones transversales del río Je-

quetepeque en el tramo aludido, variables e irregulares la simulación

del flujo en el río, y evaluación de las referentes magnitudes hidráuli-

cas, se llevo a cabo por medio del paquete de programas computari-

zados HEC-RAS Versión 4.1.0 “River Analisis System”; U.S. Army

23

Corps of Engineers, Departament of Water Resources – Hidrologic

Engineering Center; Davis, State of California; 1986, desarrollado

precisamente para este tipo de simulaciones.

El programa consiste en la solución de la ecuación energética de

Bernoulli, que tiene la siguiente forma:

Z1 + h1 + (v1)2/(2g) = Z2 + h2 + (v2)

2/(2g) + E

Z(1,2), (m); - Nivel topográfico del fondo de las secciones

transversales que delimitan el tramo de evaluación;

h(1,2), (m); - Tirante de agua en las referentes secciones

transversales;

v(1,2), (m/s); - Velocidad del flujo en las referentes secciones

transversales;

g= 9.81 m/s2; - Aceleración de la gravedad;

E, (m); - Pérdidas energéticas del tramo de evaluación

entre las referentes secciones transversales.

La solución de la ecuación indicada se lleva a cabo por medio de la

evaluación de las pérdidas energéticas (E), tanto lineales, por ro-

zamiento, como locales debidos a las formas.

De acuerdo con las propiedades geológicas de los contornos del

cauce, para la evaluación de las pérdidas energéticas lineales se ha

considerado el coeficiente de rugosidad de Manning promedio, n =

0.035, tanto para el cace menor, como para el cauce mayor.

24

Para la evaluación de las pérdidas locales por expansión y contrac-

ción se han considerado los coeficientes de 0.30 y 0.10 respectiva-

mente.

4.2 Modelos Matemáticos para Evaluar la Rugosidad del Cauce del

Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

Para la determinación del coeficiente de rugosidad compuesta de

Manning (nc), se utiliza la siguiente expresión:

nc = (∑(Pi*ni1.5)/p)2/3

nc, (m); - Rugosidad compuesta del cauce;

ni, (m); - Rugosidad de cada subdivisión;

P, (m); - Perímetro mojado del cauce;

Pi, (m); - Perímetro mojado de cada subdivisión;

Z(1,2), (m); - Nivel topográfico del fondo de las secciones

transversales que delimitan el tramo de evaluación;

Para el cálculo del coeficiente de rugosidad del cauce principal y de

los taludes del rio, se considero la ecuación empírica siguiente, váli-

da para los factores que se muestran en la tabla:

n = (K)(dc) 1/6

dc, (mm); - Diámetro característico del cauce.

K - Constante.

Cu - Coeficiente de Rugosidad:

25

Cu <3 Material Uniforme

Cu =1 Material Completamente Uniforme

Cu >3 Material No Uniforme

En la Cuadro N° 04 se muestran los factores para determinar la ru-

gosidad del cauce principal y taludes del rio Jequetepeque:

Cuadro Nº 04: Factores para Determinar la Rugosidad del Cauce

Principal y Taludes del Rio Jequetepeque

AUTOR K dc Unidades

STRICKLER(1923) 0.04 dm mm.

MEYER MU-

LLER(1948)

0.038 d90 m.

EINSTEIN(1952) 0.042 d65 m.

LANE Y CARLSON

(1953)

0.026 d75 m.

LAURSEN(1958) 0.041 d50 m.

CHANG(1962) 0.0166 dm mm.

HENDERSON (1966) 0.034 dm mm.

RAUDKIVI (1976) 0.013 d65 m.

GARDE Y RAJU (1978) 0.039 d50 Pies.

SUBRAMANYA (1982) 0.047 d50 m.

Por otro lado para estimar los valores de las rugosidades menciona-

das insitu y en forma preliminar se empleo los valores que se mues-

tran en el Cuadro N° 05, donde se muestran diversos valores para el

cauce principal y la planicie de inundación:

26

Cuadro Nº 05: Valores Estimados de Rugosidad del Cauce Prin-cipal y la Planicie de Inundación

Type of Channel and Description Mínimum Normal Máximum

Natural Streams

1. Main Channels

a. Clean, straight, full, no rifts or deep

pools

0.025 0.030 0.033

b. Same as above, but more stones and

weeds

0.030 0.035 0.040

c. Clean, winding, some pools and

shoals

0.033 0.040 0.045

d. Same as above, but some weeds

and stones

0.035 0.045 0.050

e. Same as above, lower stages, more

ineffective

0.040 0.048 0.055

slopes and sections

f. Same as "d" but more stones 0.045 0.050 0.060

g. Sluggish reaches, weedy. deep pools 0.050 0.070 0.080

h. Very weedy reaches, deep pools, or

floodways

0.070 0.100 0.150

with heavy stands of timber and brush

2. Flood Plains

Pasture no brush

1. Short grass 0.025 0.030 0.035

2. High grass 0.030 0.035 0.050

Cultivated areas

1. No crop 0.020 0.030 0.040

2. Mature row crops 0.025 0.035 0.045

3. Mature field crops 0.030 0.040 0.050

Brush

1. Scattered brush, heavy weeds 0.035 0.050 0.070

2. Light brush and trees, in winter 0.035 0.050 0.060

27

3. Light brush and trees, in summer 0.040 0.060 0.080

4. Medium to dense brush, in winter 0.045 0.070 0.110

5. Medium to dense brush, in summer 0.070 0.100 0.160

Trees

1. Cleared land with tree stumps, no

sprouts 0.030 0.040 0.050

2. Same as above, but heavy sprouts 0.050 0.060 0.080

3. Heavy stand of timber, few down

trees, little 0.080 0.100 0.120

undergrowth, flow below branches

4. Same as above, but with flow into

branches 0.100 0.120 0.160

5. Dense willows, summer, straight 0.110 0.150 0.200

3. Mountain Streams, no vegetation

in channel, banks usually steep, with

trees and brush on banks sub-

merged

Bottom: gravels, cobbles, and few boul-

ders 0.030 0.040 0.050

Bottom: cobbles with large boulders 0.040 0.050 0.070

Fuente: Manual del HEC RAS

Teniendo en cuenta la presencia del material grueso incluyendo bo-

lonería en el lecho y de acuerdo con las propiedades geológicas de

los contornos del cauce, para la evaluación de las pérdidas energéti-

cas lineales se ha considerado el mismo coeficiente de rugosidad de

Manning para el cauce menor y mayor del rio.

28

4.3 Modelos Matemáticos para Evaluar la Profundidad de la Soca-

vación General de Fondo del Cauce del Río Jequetepeque en el

Tramo Infiernillo – Pellejito.

La evaluación de la profundidad del fondo de cauce por socavación

general, es indirecta en base a la evaluación de los tirantes de agua

para los flujos en el cauce con el fondo fijo y móvil, es decir socava-

do:

ds = hs– h

ds, (m); - Profundidad de socavación general;

hs, (m); - Tirante de agua en el cauce con fondo soca-

vado;

h, (m); - Tirante de agua en el cauce con el fondo

(contornos) fijo.

La evaluación del tirante de agua para el flujo en el cauce fijo, se lle-

vo a cabo en base a las ecuaciones hidráulicas y modelos matemáti-

cos usuales referentes al flujo uniforme y estacionario, gradualmente

variable.

La evaluación del tirante de agua del flujo de la corriente en el cauce

socavado se llevo a cabo en base a las siguientes ecuaciones:

(1) Según Lacey que presenta dos formas

a) hs = 1.50 (q2/f)1/3

b) hs = 0.47 (Qd/f)1/3

hs, (m); - Tirante de agua en el cauce socavado.

29

Qd, (m3/s); - Caudal de diseño.

q, (m3/s/m); - Caudal unitario del flujo de la corriente.

q = Qd/B

f, - Factor granulométricos de sólidos de

fondo de la corriente.

(2) Según Blench, que presenta dos formas

hs = 1.20[q2/3/(d50)1/6]

Válida para arenas de tamaño 0.06mmd502.00mm; y

hs = 1.23[q2/3/(d50)1/12]

Válida para arenas de tamaño d50>2.00 mm.

hs, (m); - Tirante de agua en el cauce socavado.

q, (m3/s/m); - Caudal unitario del flujo de la corriente.

q = Qd/B

Qd, (m3/s); - Caudal de diseño.

B, (m); - Ancho del espejo del agua.

f, - Factor granulométricos de sólidos de

fondo de la corriente.

f = 1.75 (dm)1/2

30

dm, (mm); - Tamaño promedio de sólidos del fondo

de la corriente.

d50, (mm); - Tamaño que participa en composición

granulométrica con 50.00%.

(3) Según Abbot

hs = (K)(q)0.24

hs, (m): - Tirante de agua en el cauce socavado.

q, (m3/s/m): - Caudal unitario del flujo de la corriente.

q = Qd/B

Qd, (m3/s): - Caudal de diseño.


K: 1.37

(4) Según Neill

hs = (Z)(hf)

hf, (m): - Tirante medio del caudal dominante.

hf = yi(q/qi)m

m, variable de 0.67 a 0.85

Z = 0.6.

31

Qi, (m3/s): - Caudal dominante de la corriente.

yi, (m): - Tirante del caudal dominante.

Bi, (m): - Ancho del espejo de agua del dominan-

te de la corriente.

qi = Qi/Bi

qi, (m3/s/m): - Caudal unitario del flujo dominante de

la corriente.




q = Qd/B.

(5) Según Maza - Echevarria

hs = 0.25(q)0.784


q = Qd/B.



32

(6) Según Lichtvan Lebediev

a) Tirante sin socavación:

h0 = {Qd/((Ks)(B)(S0.5))}3/5

b) Tirante socavado:

hs = {(α*h05/3)/((0.68)(dm

0.28)(β))}1/(1+X)

α = Qd/{(hm5/3)(B)(υ)}

Ks: - Coeficiente que depende de la rugosi-

dad del fondo del cauce.

S, (o/oo): - Pendiente del lecho.

β: - Coeficiente que depende del Tiempo

del Retorno del caudal de la corriente.

x: - Exponente que depende de:

dm, (mm): - Tamaño promedio de sólidos

del fondo sin obstáculos de la

corriente.

γs, (Kgf/m3): - Peso especifico del material

del material en suspensión.

dm, (mm): - Tamaño promedio de sólidos del fondo

sin obstáculos de la corriente.

γs, (Kgf/m3): - Peso especifico del material del mate-

rial en suspensión.

33


hm, (m): - Tirante medio de la corriente.

hm = A/B

A, (m2): - Área mojada.


υ: - Coeficiente de contracción.

4.4 Modelos Matemáticos para Evaluar el Régimen Sedimentario del

Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

La determinación del gasto solido de fondo está directamente rela-

cionado con las características físicas de la cuenca donde nace el rio

materia del Estudio, principalmente con su erosionabilidad, es decir

con la producción de sedimentos, de aquí se deduce que para la

cuantificación del gasto solido, se debe de empezar por el conoci-

miento de la cuenca. Siendo la erosión un fenómeno variable en el

tiempo y en el espacio, hace que el conocimiento de estos cambios y

su origen sea fundamental para la evaluación del régimen sedimen-

tario de un rio determinado.

Los datos de los sedimentos que son arrastrados por las corrientes,

son fundamentales para el estudio de evaluación de la morfología de

un rio, mediante las ecuaciones existentes relacionados al transporte

de sedimentos y los parámetros hidráulicos del rio es posible deter-

minar la capacidad de transporte de sedimentos.

Sin embargo de acuerdo a la experiencia en este tipo de estudios es

posible que exista grandes diferencias entre los resultados de las

34

ecuaciones que puede conducir a errores de gran de magnitud, si es

que no se analiza y calibra los resultados con mediciones reales,

que es el método más confiable para calcular la tasa de transportes

de sedimentos de un rio.

Por las características morfológicas de cuenca del rio Jequetepeque

así como del lecho del mismo hace que este tenga una gran capaci-

dad de transporte de sedimentos, sobretodo en la zona de estudio,

por lo que su buena evaluación es de gran importancia para la segu-

ridad de de las obras de defensa que se propongan y de las existen-

tes.

El análisis del régimen sedimentario y evaluación de la capacidad

máxima de transporte de material solido de fondo del cauce del río

Jequetepeque en el sector de los diques proyectados, se llevo a ca-

bo por medio del paquete de programas computarizados HEC-RAS

Versión 4.1.0 “River Analisis System”; U.S. Army Corps of Engi-

neers, Departament of Water Resources – Hidrologic Engineering

Center; Davis, State of California; 1986, desarrollado precisamente

para este tipo de simulaciones.

El programa consiste en la solución de ecuaciones confiables y con-

sistes y que a continuación se mencionan:

a) Velocidad de Caída de la Partícula

Las ecuaciones de Velocidad de Caída de Van Rijn a utilizar

para la evaluación del transporte de fondo son las siguientes:

W = (s-1)gdm/(18v)

Para 0.001 < dm < = 0.1 mm.

W = (10v/dm)(((1-0.01(s-1)g dm3)/v2)0.5-1)

35

Para: 0.1 < dm < 1 mm.

W = 1.1((s-1)g dm)0.5

Para dm >= 1 mm.

b) Función Transporte

(1) Meyer-Peter-Müller

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Meyer-

Peter-Müller es la siguiente:

gaRJ = 0.047g’s dm + 0.25r1/3(g’s)2/3

gaRJ = 0.047(gs - ga)dm + 0.25r1/3(g’s)2/3

ga; (T/m3) - Peso específico del agua.

R; (m) - Radio hidráulico de la corriente.

J; (m/m) - Gradiente de energía.

g’s ; (T/m3) - Peso específico del acarreo sumergido.

dm; (m) - Diámetro medio de la partícula.

r = (ga/g) - Densidad del agua.

g = 9.81 m/s2

g’s; (T/s/m) - Masa sumergida del acarreo arrastrado por la

unidad de ancho de fondo de la corriente.

Considerando:

36

g = 1.00 T/m3

g’s = gs – g = 2.65 – 1.00 = 1.65 T/m3

r = 1.00/9.81 = 0.102

La ecuación de transporte del acarreo ha resultado en la si-

guiente forma final:

g’s = 25.0567(RJ – 0.07755dm)3/2

Conforme a lo indicado la ecuación del inicio del acarreo o de

equilibrio ha resultado en la siguiente forma final:

dm = 12.895(R)(J)

Para la evaluación del volumen del acarreo es válida la siguien-

te fórmula:

qs = g’s/gs(1-n)

qs; (m3/s/m) - descarga del acarreo por unidad de ancho de

fondo de la corriente

n = 0.30 - volumen unitario de poros (vacíos)

que finalmente ha resultado en la siguiente forma final:

qs = 0.866 g’s

Para la descarga total de acarreo es válida la siguiente fórmula:

Qs = 0.866 (B)( q’s)

37

B, (m) - ancho de fondo de la corriente

Para diámetros medios de partículas entre 0.40 < dm < 29.00

mm.

(2) Ackres White

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Ackres Whi-

te es la siguiente:

X = {(Ggr)(s)(dm)}/{(D)(u*/V)}n

Ggr = C{(Fgr/A) – 1}

X; (T/s/m) - Concentración de sedimentos.

Ggr; (m) - Parámetro de transporte de sedimentos.

S; (T/m3) - Gravedad especifica de los sedimentos.

dm ; (m) - Diámetro medio de la partícula.

D; (m) - Profundidad efectiva.

u*=(m/s) - Velocidad de corte.

V; (m/s) - Velocidad media en el cauce principal.

n; - Exponente de transición, dependiente del ta-

maño del sedimento.

C; - Coeficiente de proporcionabilidad.

Fgr; - Parámetro de movilidad de sedimentos.

38

A; (m) - Parámetro de movilidad critica de sedimentos


mm.

3) Engelund - Hansen

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Ackres Whi-

te es la siguiente:

gs = [0.05(gs)(V2)]{(d50)/((g)(gs/g – 1))}1/2[t0((gs – g) d50)]

3/2

gs; (T/s/m) - Unidad de transporte de sedimentos.

g ; (T/m3) - Peso específico del sedimento.

g’s ; (T/m3) - Peso específico del acarreo sumergido


t0; (Pa) - Esfuerzo cortante de fondo.

d50; (m) - Diámetro 50 de la partícula.


mm.

(4) Yang

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Yang es la

siguiente:

logCt = 5.435 – 0.286log(wdm/v) – 0.457log(u*/w) + [1.799 –

0.409log(wdm/v) - 0.314log(u*/w)]log(VS/w - VcrS/w)

39

Para arenas dm < 0.02 mm.

logCt = 6.681 – 0.633log(wdm/v) – 4.816log(u*/w) + [2.784 –

0.305log(wdm/v) - 0.282log(u*/w)]log(VJ/w - VcrS/w)

Para gravas dm >= 0.02 mm.

Ct; (T/s/m) - Concentración total de sedimentos.

w ; (m/s2) - Velocidad de caída de las partícula.

dm; (m) - Diámetro medio de la partícula.

v; (cm2/s) - Viscosidad cinemática.

u*; (m/s) - Velocidad de corte.


J; (m/m) - Gradiente de energía.


mm.

(5) Laursen

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Laursen es

la siguiente:

Cm = 0.001g(ds/D)7/6(t’0/tc – 1)f(u*/w)

Cm; (T/m3) - Concentración de la descarga de sedimentos.

G; (T) - Peso del agua.

40

ds; (m) - Diámetro principal de la partícula.

D; (m) - Profundidad efectiva del flujo.

t’0; (Pa) - Esfuerzo cortante de resistencia de las partí-

culas.

tc; (Pa) - Esfuerzo cortante critico de fondo.

f(u*/w); - Función de el radio hidráulico de la velocidad

de corte o de la velocidad de caída.


mm.

(6) Toffaleti:

La ecuación de arrastre de sólidos de fondo según Yang es la

siguiente:

Para la zona baja.

gssL = M[(R/11.24)(1 + nv - 0.756z) - (2dm)(1 + nv - 0.756z)]/ (1+ nv -

0.756z)

Para la zona media.

gssM = M(R/11.24)0.244z[(R/2.5)(1+ nv - z) - (R/11.24)(1+ nv – z)]/ (1+

nv - z)

Para la zona alta.

gssU = M(R/11.24)0.244z(R/2.5)0.5z - [R(1+ nv – 1.5z) +(R/2.5)(1+ nv –

1.5z)]/ (1+ nv – 1.5z)

41

Para el lecho.

gsb = M(2dm)(1 + nv - 0.756z)

M = 43.2 CL(1 – nv)(V)(R) (0.756z - nv)

gs = gssL + gssM + gssU + gsb

gssL; (T/día/ft) - Transporte de sedimentos en suspensión en

la zona baja.

gssM; (T/día/ft) - Transporte de sedimentos en suspensión en

la zona media.

gssU; (T/día/ft) - Transporte de sedimentos en suspensión en

la zona alta.

gsb; (T/dia/ft) - Transporte de sedimentos en el lecho.

M; - Parámetro de concentración de sedimentos.

CL; - Concentración de sedimentos en la parte ba-

ja.

R; (ft) - Radio hidráulico.

dm; (ft) - Diámetro medio de la partícula.

z; - Exponente que describe la relación entre el

sedimento y las características hidráulicas.

nv; - Exponente de la temperatura.

Para diámetros medios de partículas entre 0.3 < dm < 0.93 mm.

42

Los resultados evaluados de la manera indicada se deben conside-

rar como la capacidad de la corriente para el acarreo en la sección

de la evaluación. El arrastre verdadero depende de la capacidad de

la corriente en el tramo de aguas arriba para alimentar la sección de

evaluación con el acarreo en cantidades suficientes para agotar su

capacidad de arrastre. En el caso que la alimentación con el acarreo

resulte mayor que la correspondiente capacidad de arrastre, el aca-

rreo se iba a depositar, en caso contrario el lecho de la corriente se

iba a erosionar y/o socavar.

Para los diámetros del sedimento del rio Jequetepeque en el tramo

de Infiernillo - Pellejito, cuyo promedio de los diámetros medios (dm)

de acuerdo a las curvas granulométricas es de 16.37 mm. Por lo que

la Función Transporte que más se ajusta es la de Meyer-Peter-

Müller, cuyo rango para diámetros medios es de 0.40 < dm < 29.00

mm.

4.5 Modelos Matemáticos para Evaluar el Borde Libre de los Diques

Proyectados en el Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito

El borde libre, permite controlar la variación instantánea del caudal

por disminución de la velocidad y elevación del tirante.

(1) BL = (NLE-NPA)

Donde:

BL; (m) - Borde libre.

NPA; (m.s.n.m) - Nivel del pelo de agua.

NLE; (m.s.n.m) - Nivel de la línea de energía.

43

Ø; - Coeficiente en función de la máxima avenida

y la pendiente longitudinal del cauce.

Los Coeficientes recomendados para calcular el borde libre del muro

de encauzamiento se muestra en el Cuadro N° 06.

Cuadro Nº 06: Coeficientes Recomendados para Calcular el Borde Libre en Función del Caudal de Diseño

Caudal de Diseño

(m3/s) Coeficiente

3000 – 4000

2000 - 3000

1000 - 2000

500 - 1000

100 – 500

2.0

1.70

1.40

1.20

1.10

Fuente: Defensas Ribereñas. Terán.

(2) BL = Qd2/(2g*B2*y2)

Donde:

BL; (m) - Borde libre.

Qd; (m3/s) - Caudal de diseño.

g = 9.81 m/s2

B; (m.s.n.m) - Ancho estable.

y; (m) - Tirante normal.

44

4.6 Modelos Matemáticos para Evaluar el Volumen de Roca de Equi-

librio de los Diques Proyectados en el Cauce del Río Jequete-

peque en el Tramo Infiernillo – Pellejito

Para realizar esta evaluación se calcula la fuerza de empuje y el vo-

lumen de roca que equilibra a esta.

(1) Fuerza Unitaria de Empuje:

F = (ρw * Cd * V2 * A)/ 2g

Esta ecuación está en función de las siguientes variables:

F, (Kg); - Fuerza Unitaria de Empuje.

ρw, (Kg/m3); - Densidad del agua (1000 Kg/ m3).

Cd, - Coeficiente de arrastre (0.65 para ro-

cas).

V, (m/s); - Velocidad media de flujo.

A, (m2) - Área transversal unitaria de las caras

de la partícula (1.00 m2).

g = 9.81 m/s2.

(2) Volumen de Roca de Equilibrio:

El volumen de roca que equilibra la fuerza unitaria de empuje

es:

Vr = Wr / (Ƴr - Ƴw)

45


Vr, (Kg/m

3

) - Volumen de Roca.

Wr, (Kg/m3) - Peso sumergido de la roca.

Ƴr, (Kg/m3); - Peso específico de la roca (2600

Kg/m3).

Ƴw, (Kg/m3) - Peso específico del agua.

V, (m/s); - Velocidad media de flujo.

El volumen calculado representa un volumen de roca, que sería un

cubo de 4 * Vr por lo que se requiere emplear mayor volumen de ro-

ca para el revestimiento del dique, para lograr una labor de disipa-

ción de energía máxima.

4.7 Modelos Matemáticos para Evaluar la Granulometría del Enro-

cado de Protección de los Diques Proyectados en el Cauce del

Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

Debido a su ubicación en la misma orilla izquierda del río Jequete-

peque, el dique de defensa proyectado a lo largo de toda su longitud

está expuesto a los severos impactos de la corriente, con enorme

carga energética, y por lo tanto corren serios peligros de los daños

y/o destrucción por erosión de su cuerpo y por socavación de sus

cimientos, y por lo tanto es necesario que lleven la protección ade-

cuada en la talud mojado y su talón.

De acuerdo con las propiedades hidráulicas e hidroenergéticas del

río Jequetepeque en el tramo aludido, como la protección técnica-

mente adecuada y viable del talud mojado y talón del dique contra la

erosión y socavación, se va a considerar el enrocado acomodado

46

debidamente dimensionado; el enrocado de protección se tiene que

diseñar de acuerdo a las propiedades hidráulicas y sedimentarias del

río para el Caudal de Diseño de 188.24 m3/s, es decir, para cumplir

con los niveles de cimentación, espesor, pendiente del talud y la

composición granulométrica de la roca, necesarios para soportar el

tránsito de este caudal, considerado como el más persistente en el

tiempo.

De acuerdo con la ubicación de los taludes referente a la dirección

de la corriente y su exposición a impactos del flujo, y la magnitud de

las velocidades promedio del flujo (2.79, 2.80, 3.13 y 3.5 m/s) así

como la magnitud de la pendiente longitudinal de 0.56, 0.58, 0.46 y

0.41% para los Tramos I, II, III y IV respectivamente, se han conside-

rado ecuaciones y nomogramas consistentes y confiables para el

dimensionamiento de los elementos de protección del talud y talón

del dique, contra la erosión y la socavación.

La uña de cimentación de enrocado es de forma trapecial, con talu-

des de inclinación que se determinaron de acuerdo a las caracterís-

ticas de la roca y del suelo de fundación.

El dimensionamiento del enrocado de protección se diseño en forma

indirecta en función de la velocidad y el tirante del flujo en la margen

considerada así como su estabilidad es función de su tamaño ya sea

expresado en peso o diámetro equivalente, aparte de los nomogra-

mas que se utilizaran para el dimensionamiento, también se emplea-

ran las siguientes ecuaciones:

(3) Según Maynord:

(d/y) = (C1)(F)3

F = (C2)(V)/(gy)0.5

47

d, (m); - Diámetro de la roca.

V, (m/s); - Velocidad del flujo.

y, (m); - Tirante del agua.

C1, - Coeficiente:

Fondo plano: 0.25.

Talud: 1V/3H.

Talud: 1V/2H.

C2, - Coeficiente:

Tramos en curvo: 1.25.

Tramos rectos: 1.50

En el extremo de los espigones: 2.00.

(4) Según Isbash:

V= 1.70(∆gd)0.5

∆ = (ρ1-ρ)/ρ1

ρ1, (Tn/m3); - Densidad de las rocas.

ρ, (Tn/m3); - Densidad del agua.

g = 9.81m/s2.


(5) Según Goncharov:

V/(∆gd)0.5 = 0.75log(8.8y/d)

48

∆ = (ρ1-ρ)/ρ1

ρ1, (Tn/m3); - Densidad de las rocas.

ρ, (Tn/m3); - Densidad del agua.

g = 9.81m/s2.

y, (m); - Tirante de agua.


(6) Recomendación del U. S. Department of Transportation

dI = 0.001V3/(y0.5K11.5); Sistema ingles

K1 = (1 – (sen2 Ѳ / sen2 ф))0.5

El tamaño recomendado de la roca es:

d = (C0)(d50 I)

C0 = (Csg)(Csf)

Csg = 2.12/(DR – 1)1.5

Csf = (FS/1.2) 1.5

Ѳ, - Angulo de inclinación del talud.

Ф, - Angulo de inclinación del enrocado.

DR, - Densidad relativa.

49

Fs, - Factor de seguridad.

V, (ft/s); - Velocidad del flujo.

y, (ft); - Tirante del flujo.

d, (ft); - Diámetro de la roca.

4.8 Modelo Matemático para Evaluar la Estabilidad del Terraplén de

los Diques de la Margen Derecha e Izquierda del Rio Jequetepe-

que en los tramos priorizados entre Infiernillo y Pellejito

Para llevar a cabo la evaluación de la estabilidad del terraplén de los

diques proyectados se utilizo las siguientes ecuaciónes:

a) Fuerza Resistente del Dique:

R = (A)(Ƴa)(tg Øi)


Ѳ, - Angulo de inclinación del talud del te-

rraplén.

Ф, - Angulo de inclinación del enrocado.

Фi, - Angulo de fricción interna del material

de relleno del terraplén.

L, (m) - Ancho de la corona del dique.

H, (m) - Altura real del dique.

Ƴa, (Kg/m3); - Peso específico del relleno.

50

B = (H)(Ѳ) + L + (H)(Ф) m.; Base del terraplén del dique.

A = ((B + L)/2)(H) m2; Área de la sección transversal del dique.

b) Fuerza de la Presión del Agua sobre el Dique

P = (Ƴw)(y²/2)


Ƴw, (Kg/m3) - Peso específico del agua.

y, (m); - Tirante normal del flujo.

La estabilidad del terraplén se verifica con la siguiente expresión:

R > 5.6 P

4.9 Modelos Matemáticos para Calcular el Ancho Estable del Cauce

del Rio Jequetepeque en los tramos priorizados entre Infiernillo

y Pellejito

El régimen de un rio se relaciona con la geometría de su cauce. Un

rio aluvial se considera que esta en régimen si su caudal es estable

en un promedio largo de tiempo. Los cambios en periodos cortos

ocurrirán con cambios de caudal y transporte de sedimentos, y aquí

el concepto de “estabilidad” defiere con claridad del que se definió

como el limite critico de la fuerza tractiva que no implica el concepto

de movimiento de sedimentos en el lecho y en las bancas.

La sección transversal y la pendiente longitudinal de un cauce en ré-

gimen serán funciones principales de la descarga, con en ancho “B”,

profundidad “y” y la pendiente “S”, variables que proveen tres grados

de libertad. La relación entre estos tres parámetros y el caudal – que

preceden en el sistema de un rio con la dirección aguas abajo – se

51

han basado en su mayor parte en las mediciones de laboratorio para

su ajuste. Para el dimensionamiento del ancho estable del cauce del

rio Jequetepeque en el tramo de estudio, se uso la Teoría del Régi-

men de Blench y el Método de Altunim.

Sin embargo el caudal dominante no debería considerarse como un

caudal máximo anual para el cierto período de retorno, debido a que

dispone con la carga energética limitada e insuficiente para ejercer

movimiento de mayores volúmenes de sólidos, y de este modo inci-

dir sobre la formación del cauce de la corriente y sus propiedades

hidráulicas. Por lo tanto el caudal dominante es el caudal promedio

diario de persistencia relativamente larga, y por ende del periodo de

retorno relativamente corto, por lo menos, entre dos y cinco años

que genera energía en cantidades suficientes para incidir en el desa-

rrollo del cauce.

De acuerdo a lo indicado, parece lógico y mejor optar por un cauce

de ancho mayor, y consecuentes obras de encauzamiento de menor

volumen y costo, expuesto a colmatación, que por un cauce de an-

cho menor y equilibrado, que iba a resultar en obras de encauza-

miento de volumen y costo mayor, y/o en el caudal de diseño de un

período de retorno más corto, y por ende con daños correspondien-

tes más frecuentes y de mayor volumen y costo.

Para el dimensionamiento del ancho estable del cauce del rio Jeque-

tepeque en el tramo de estudio, se uso los siguientes Métodos:

(1) Teoría del Régimen de Blench

De acuerdo con la Teoría del Régimen de Blench, entre las

propiedades hidráulicas y sedimentarias del cauce de una co-

rriente equilibrada, que no muestra las tendencias, tanto de

erosión y socavación, como de colmatación, existen relaciones

fuertes, que se pueden expresar por medio de las ecuaciones

matemáticas explícitas. Según el caudal dominante (Qi) de una

52

corriente y el ancho de su cauce (B), para este caso rige la si-

guiente ecuación:

B = ((3.2761)(Fb/Fs)Q)1/2

B, (m); - Ancho del cauce de la corriente;

Qi, (m3/s); - Caudal dominante de la corriente.

Fb; - Factor de fondo.

Fs; - Factor de lado.

El Factor de Fondo está determinado por la siguiente ecuación:

Fb = 1.9(d50)1/2

d50; (m) - Diámetro 50 de la partícula.

Blench sugiere los siguientes valores para el Factor de Fondo:

Fb = 0.8, para material fino.

Fb = 1.2, para material grueso.

Blench sugiere los siguientes valores para el Factor de Orilla:

Fs = 0.1, para material suelto.

Fs = 0.2, para material ligeramente cohesivo.

Fs = 0.3, para material cohesivo.

(2) Método de ALTUNIM

Considerando que el cauce está conformado con material gra-

nular (arena y grava), para analizar su estabilidad, es decir ob-

tener una sección estable que pueda controlar el desplaza-

53

miento del lecho del río, también se utiliza el Método de ALTU-

NIM:

B = A*Q0.5/S0.2

B, (m); - Ancho del cauce de la corriente;

Q, (m3/s); - Caudal dominante de la corriente.

A, - Coeficiente.

S; - Pendiente.

n; - Coeficiente de Rugosidad de Mannig.

Cálculo del Coeficiente A:

A = (n * K5/3)3/(3+5*m)

Los Valores de K en función del material de la orilla del rio, se

muestran en el Cuadro N° 07.

Cuadro Nº 07: Valores del Coeficiente K

Fuente: Defensas Ribereñas. Terán

Los Valores de m en función del tipo de cauce, se muestran en el Cuadro N° 08.

K

Material de la Orilla del Río

3 a 4 Material de cauce muy resistente

16 a 20 Material fácilmente erosionable

8 a 12 Material aluvial

10 En los problemas de ingeniería

54

Cuadro Nº 08: Valores del Coeficiente m

m Tipo de cauce

0.5 Para ríos de montaña

0.7 Para cauces arenosos

1.0 Para cauces aluviales Fuente: Defensas Ribereñas. Terán

4.10 Criterios y Condiciones de Borde Necesarios para el Modela-

miento Matemático del Cauce del Río Jequetepeque en el tramo

Infiernillo - Pellejito

Para lograr la continuidad e integridad de esta defensa a lo largo de

toda su longitud, es necesario que cuente con el (los) mismo(s)

Caudal(es) de Diseño, e iguales propiedades técnicas de las defen-

sas existentes en el tramo aludido y su diseño este de acuerdo con

los regímenes hidrológico, hidráulico y sedimentario del río Jequete-

peque.

Bajo las circunstancias indicadas se considera indispensable una

simulación hidráulica y sedimentológica del río Jequetepeque en el

tramo aludido.

Por otro lado, en el recorrido del río Jequetepeque sobre el valle an-

cho, hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, su cauce tren-

zado, según la clasificación morfológica, es angosto, compuesto de

múltiples brazos e islas fluviales sumergibles, en general su régimen

hidrológico, hidráulico y sedimentario es inestable y afecta las dos

orillas y los bienes ubicados en los terrenos colindantes.

Estas propiedades morfológicas en general se deben a los siguien-

tes factores naturales a lo largo del curso del río:

- Alta pendiente longitudinal del cauce, que en el tramo de estu-

dio varía entre 6.0 y 4.0 o/oo, la que se debe a la igual alta pen-

diente del Valle en la dirección del curso del río.

55

- Debido a la alta pendiente la corriente dispone con alta carga

energética, especialmente durante las crecidas que en general

se disipa en transporte de sólidos de fondo.

- Irregular régimen hidrológico y enorme diferencia entre el régi-

men de escorrentías de las temporadas de avenidas y de estia-

je; e

- Ilimitada alimentación con los sólidos gruesos, tanto de las ori-

llas como del fondo, lo que se debe a la composición de las

formaciones geológicas del Valle y las propiedades litológicas

del cauce.

Por lo indicado, los principales problemas del río Jequetepeque en

su curso a través del valle son las inundaciones, pues debido al re-

ducido ancho de su cauce, no dispone de la capacidad suficiente pa-

ra el tránsito de las avenidas y las inestables orillas y el fondo de su

cauce, que afectan tanto los terrenos colindantes, como a las obras

ubicadas en el cauce y orillas del río.

Durante los últimos años húmedos el cauce del río abajo de la Presa

Gallito Ciego se ha desplazado hacía la orilla izquierda y derecha,

tratando de erosionar y/o socavar; este desplazamiento ha impacta-

do seriamente terrenos agrícolas colindantes perdiéndose incluso

importantes cantidades de sembríos.

Para enfrentar este problema es necesario y urgente ejecutar obras

de encauzamiento y/o defensas ribereñas de la orilla izquierda y de-

recha del río Jequetepeque, en el tramo aludido.

En general para la ejecución de las obras de encauzamiento podrán

usarse diferentes materiales de procedencia local, así como: roca,

materiales sueltos disponibles en el cauce del río, a precisar; cantos

rodados, grava y arena, y materiales homogéneos, así como limo y

arcilla, para el relleno de los diques.

56

Para el éxito de estas obras únicamente es necesario protegerlas

adecuadamente contra la erosión y socavación, especialmente el ta-

lud que se encuentra en contacto con el flujo de agua; por ejemplo

con enrocado debidamente dimensionado, tanto en espesor como

en granulometría.

De acuerdo con lo indicado las obras de encauzamiento, se han

planteado considerando lo siguiente:

- El ancho necesario del cauce de río, de acuerdo con el régimen

hidrológico del río.

- Propiedades topográficas y morfológicas del actual cauce de la

corriente.

- Materiales disponibles para la construcción del dique y para su

protección de la erosión y socavación y otros impactos del flujo

de agua.

- Propiedades de los sólidos en el cauce del río; y

- Regímenes hidrológico, hidráulico y sedimentario de la corrien-

te.

El esquema hidráulico y alineamientos de las obras de encauza-

miento y defensa contra inundaciones del río Jequetepeque en el

tramo Infiernillo - Pellejito, se desarrollo considerando los siguientes

factores:

- Ancho Estable de diseño del cauce, para el encauzamiento del

río Jequetepeque en el tramo de estudio;

- Ubicación, extensión, y niveles de la cresta de los Diques de

Encauzamiento, Izquierdo y Derecho, de la Bocatoma Jequete-

peque así como los niveles de los diques existentes en el tramo

de estudio;

- Ubicación del brazo principal de la corriente.

- Propiedades topográficas y morfológicas de las orillas del río,

tanto del cauce entero, como de su brazo principal; y

57

- Ubicación de terrenos y/u orillas altas, adecuados, para empo-

tramiento de las obras de encauzamiento, al inicio y termina-

ción del tramo de interés.

Asimismo para garantizar el funcionamiento óptimo del nuevo es-

quema hidráulico del dique se está considerando las siguientes ac-

ciones con respecto a las defensas existentes:

- Eliminación de todos los espigones que se encuentran ubica-

dos en tramos de estudio donde el ancho del cauce es menor

al ancho estable.

- Eliminación de todas las defensas continuas que no garanticen

la seguridad necesaria y de las que se encuentren dentro del

nuevo esquema hidráulico.

- Rehabilitación de los diques continuos que estén técnicamente

bien construidos y solamente necesiten algunas mejoras.

Siempre y cuando su alineamiento, niveles y posición no altere

en forma significativa el nuevo esquema hidráulico.

- Conservación de los diques que estén técnicamente bien cons-

truidos y en buen estado de conservación. Siempre y cuando

su alineamiento, niveles y posición no altere en forma significa-

tiva el nuevo esquema hidráulico.

- Con respecto a la Faja Marginal proponemos que se actualice

de acuerdo al alineamiento de los ejes de los diques proyecta-

dos.

Es importante señalar que el trazo presentado no es definitivo, el

mismo que tendrá que replantearse en las próximas etapas de los

estudios, hasta llegar al trazo definitivo para la ejecución de las

obras; sin embargo estas variaciones del alineamiento no inciden en

los niveles de corona, niveles de cimentación, diámetro de roca, cur-

vas de descarga y otros parámetros presentados, por estar conside-

rados en la sensibilidad del borde libre y en las condiciones de borde

de las simulaciones realizadas.

58

De acuerdo a las criterios, factores, recomendaciones y circunstan-

cias indicadas, el esquema hidráulico para el modelamiento matemá-

tico del río Jequetepeque en el tramo Infiernillo - Pellejito, se ha

conformado en base a los levantamientos topográficos y propieda-

des morfológicas del cauce del río, de acuerdo con los requerimien-

tos del paquete de programas de computación HEC-RAS, Versión

4.1.0; adecuado para la evaluación hidráulica y sedimentológica del

flujo gradualmente variado de las corrientes de agua transitando por

la geometría irregular del rio, es decir contornos variables. La longi-

tud total de este tramo, por el talweg del río asciende a 18.906 Km

de longitud.

Para los fines de los cálculos y evaluaciones se han considerado

378.12 secciones transversales básicas del cauce del río en el tra-

mo de interés, producto de la correspondiente generación en base a

los levantamientos topográficos por medio del programa de compu-

tación Autocad Land, en el cauce natural y en forma manual en el

lugar de emplazamiento de las estructuras.

La distancia entre las consecutivas secciones transversales del río

asciende aproximadamente a 50 m. Sin embargo en la estructura las

secciones transversales son variables y están calculadas de acuerdo

a la geometría de la misma y a la necesidad que exige el programa,

por otro lado debido a la regular pendiente longitudinal del cauce del

río, que en promedio asciende a 0.56, 0.58, 0.46 y 0.41% en el pri-

mer, segundo, tercer y cuarto tramo respectivamente y por lo tanto

las pérdidas de carga entre dos secciones transversales consecuti-

vas pueda resultar a más de 0.60 m., lo que podría inducir a una

evaluación incorrecta. Este problema se soluciono por medio del

mismo paquete de programas de computación HEC-RAS, Versión

4.1.0, ordenando la generación de las secciones transversales inter-

poladas a una distancia intermedia.

59

De este modo se va a cumplir todos los requerimientos del progra-

ma, referente al distanciamiento de las secciones transversales, en

cuanta al ancho del modelamiento se está considerado como límites

los terrenos de cultivo colindantes al tramo de estudio. El listado de

las secciones transversales básicas, es decir generadas en base de

los levantamientos topográficos, forma parte del listado de los resul-

tados de cálculos hidráulicos, como datos de entrada del programa.

5. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO DEL RIO JEQUETEPEQUE EN EL

TRAMO INFIENILLO - PELLEJITO

Para el cumplimiento del objetivo del estudio se han realizado las evalua-

ciones necesarias utilizando modelos matemáticos adecuados, confiables

y consistentes, así mismo el software utilizado para realizar las simulacio-

nes es confiable y garantiza resultados confiables, así mismo para facilitar

el modelamiento y el análisis del estudio, se ha dividido el tramo en cuatro

tramos, tres de 5.00 Km y uno de 3.70 Km.

De acuerdo al planteamiento del problema las simulaciones se han reali-

zado considerando los eventos siguientes:

a. Cauce del Rio Jequetepeque Con influencia de los diques proyecta-

dos y;

b. Cauce del Rio Jequetepeque Sin influencia de los diques proyecta-

dos.

Es importante señalar que además de las evaluaciones necesarias para el

cumplimiento del objetivo del estudio, se han realizado evaluaciones adi-

cionales que servirán para estudios posteriores que se realice en este

tramo del Rio Jequetepeque.

De acuerdo a las circunstancias indicadas en cada evaluación se ha ela-

borado los cuadros y graficas siguientes:

60

5.1 Cuadros de Evaluación

a. Cuadro Nº 01 - A, 01 - B, 01 - C, 01 - D y 01 - E: Evaluación

Hidráulica del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infier-

nillo - Pellejito, Sin Influencia de los Diques Proyectados, pa-

ra el caudal de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17,

296.87, 496.02 y 668.22 m3/s, para los periodos de retorno de

5, 10, 25 y 50 años respectivamente. Las evaluaciones realiza-

das para descargas menores a la de diseño, solo se ha reali-

zado sólo para la verificación de la consistencia del modelo ma-

temático y del programa de computo utilizado verificando la fi-

delidad de los parámetros hidráulicos y geométricos del caudal

de diseño.

b. Cuadro Nº 02 - A, 02 - B, 02 - C, 02 - D y 03 - E: Evaluación

Hidráulica del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infier-

nillo - Pellejito, Con Influencia de los Diques Proyectados,

para el caudal de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17,


5, 10, 25 y 50 años respectivamente. Las evaluaciones realiza-

das para descargas menores a la de diseño, solo se ha reali-

zado sólo para la verificación de la consistencia del modelo ma-

temático y del programa de computo utilizado verificando la fi-

delidad de los parámetros hidráulicos y geométricos del caudal

de diseño.

c. Cuadro Nº 03: Evaluación Hidráulica del Cauce del Río Jeque-

tepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Con Influencia de

los Diques Proyectados, para el caudal de diseño de 480.00

m3/s.

d. Cuadro Nº 04 – A y 04 - B: Evaluación de la Profundidad de

Socavación General del Cauce del Río Jequetepeque en el

Tramo Infiernillo - Pellejito, Con Influencia de los Diques Pro-

yectados, para el caudal de diseño de 480.00 m3/s.

61

e. Cuadro Nº 05 - A, 05 - B, 05 - C, 05 – D, 05 – E y 5 - F: Eva-

luación del Diámetro de Equilibrio del Solido de Fondo del Rio

Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Sin Influencia

de los Diques Proyectados; para el caudal de diseño de

900.00 m3/s y los caudales 249.17, 296.87, 496.02 y 668.22

m3/s, para los periodos de retorno de 5, 10, 25 y 50 años res-

pectivamente, También se ha realizado la evaluación para el

caudal de diseño de 480.00 m3/s.

f. Cuadro Nº 06 - A, 06 - B, 06 - C, 06 – D, 06 – E y 6 - F: Eva-

luación del Diámetro de Equilibrio del Solido de Fondo del Rio

Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Con Influencia

de los Diques Proyectados; para el caudal de diseño de

900.00 m3/s y los caudales 249.17, 296.87, 496.02 y 668.22

m3/s, para los periodos de retorno de 5, 10, 25 y 50 años res-

pectivamente, También se ha realizado la evaluación para el


g. Cuadro Nº 07: Evaluación de la Capacidad de Transportes de

Sedimentos del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pe-

llejito, Sin Influencia de los Diques Proyectados; para el

caudal de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17,


5, 10, 25 y 50 años respectivamente.

h. Cuadro Nº 08: Evaluación de la Capacidad de Transportes de

Sedimentos del Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pe-

llejito, Con Influencia de los Diques Proyectados; para el

caudal de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17,



i. Cuadro Nº 09: Evaluación del Tamaño de la Roca para la Pro-

tección de los Diques Proyectados en el Rio Jequetepeque, en

62

el Tramo Infiernillo - Pellejito, para el caudal de diseño de

480.00 m3/s.

j. Cuadro Nº 10: Evaluación de la Fuerza Unitaria de Empuje y el

Volumen de Roca de Equilibrio de los Diques Proyectados en

el Rio Jequetepeque, en el Tramo Infiernillo - Pellejito, para el


k. Cuadro Nº 11: Evaluación de la Estabilidad del Terraplén de

los Diques Proyectados en el Rio Jequetepeque, en el Tramo

Infiernillo - Pellejito, para el caudal de diseño de 900.00 m3/s.

l. Cuadro Nº 12: Variación del Borde Libre de los Diques Proyec-

tados en el Rio Jequetepeque, en el Tramo Infiernillo - Pellejito,

para el caudal de diseño de 900.00 m3/s.

5.2 Gráficos de Evaluación

a. Grafico Nº 01: Variación de Niveles de Agua y Fondo Mínimo

del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pelle-

jito, Sin Influencia de los Diques Proyectados, para el caudal

de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17, 296.87,

496.02 y 668.22 m3/s, para los periodos de retorno de 5, 10, 25

y 50 años respectivamente.

b. Grafico Nº 02: Variación de Niveles de Agua y Fondo Mínimo

del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pelle-

jito, Con Influencia de los Diques Proyectados, para el cau-

dal de diseño de 900.00 m3/s y los caudales 249.17, 296.87,

496.02 y 668.22 m3/s, para los periodos de retorno de 5, 10, 25

y 50 años respectivamente.

c. Grafico Nº 03: Variación de las Velocidades en el Cauce del

Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Con In-

63

fluencia de los Diques Proyectados, para el caudal de diseño

de 480.00 m3/s.

d. Grafico Nº 04: Distribución de las Velocidades en el Cauce del

Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Con In-


de 480.00 m3/s.

e. Grafico Nº 05: Variación de la Profundidad de Socavación Ge-

neral del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo -

Pellejito, Con Influencia de los Diques Proyectados, para el


f. Grafico Nº 06: Variación de la Capacidad de Transportes de

Sedimentos del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito, Sin Influencia de los Diques Proyectados,




g. Grafico Nº 07: Variación de la Capacidad de Transportes de

Sedimentos del Cauce del Río Jequetepeque en el Tramo In-

fiernillo - Pellejito, Con Influencia de los Diques Proyectados,




h. Grafico Nº 08: Variación del Diámetro de Equilibrio del Acarreo

del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Sin In-


de 480.00 m3/s.

i. Grafico Nº 09: Variación del Diámetro de Equilibrio del Acarreo

del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito, Con In-

64


de 480.00 m3/s.

j. Grafico Nº 10: Diámetros de Equilibrio Característicos del Soli-

do de Fondo del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pe-

llejito, Sin Influencia de los Diques Proyectados, para el


k. Grafico Nº 11: Diámetros de Equilibrio Característicos del Soli-

do de Fondo del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pe-

llejito, Con Influencia de los Diques Proyectados, para el


l. Gráficos de Curvas de Descargas Sin Influencia de los Di-

ques Proyectados.

m. Gráficos de curvas de descargas Con Influencia de los Di-

ques Proyectados.

6. RESULTADOS DE LAS EVALUACIONES DEL ESTUDIO DEL RIO JE-

QUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO - PELLEJITO

Los resultados de las Evaluaciones del Estudio, de acuerdo a los plan-

teamientos antes mencionados, en el tramo Infiernillo - Pellejito, se mues-

tran en el Anexo Nº 03 del presente documento.

A continuación se presenta los resultados de las evaluaciones que se han

empleado en la planificación y en el dimensionamiento de los diques pro-

yectados.

6.1 Determinación del Ancho Estable del Cauce del Río Jequetepe-

que en el Tramo Infiernillo - Pellejito

De acuerdo a lo indicado en los párrafos anteriores, a continuación

se presentan los anchos del cauce del río Jequetepeque en el tramo

65

de interés, para las descargas máximas de 249.17, 296.87, 496.02,

668.22 y 900 m3/s, evaluados en base a la teoría del Régimen de

Blench y al Método de Altunim, según las ecuaciones mostradas en

el Ítem 4.9, en el Cuadro N° 07 se tiene los siguientes valores:

Cuadro Nº 07: Valores del Ancho Estable del Rio Jequetepeque

Caudal

(m3/s)

Ancho del Cauce

(m)

BLENCH

Ancho del Cauce

(m)

ALTUNIM

64

249.17

296.87

496.02

668.22

900.00

98.97

108.03

139.64

162.08

188.10

60.90

66.48

85.93

99.74

103.28

Los índices estadísticos de los caudales máximos anuales del río

Jequetepeque, considerados en la tabla anterior, se aprecia que de

los caudales considerados para el dimensionamiento del ancho del

cauce de acuerdo con la teoría del Régimen de Blench y con el Mé-

todo de Altunim, como el caudal dominante únicamente se puede

considerar todos aquéllos de la magnitud de hasta 900.00 m3/s.,

descargas mayores, por el largo período de retorno, prácticamente

no inciden sobre la forma y dimensiones del cauce de interés. Bajo

las circunstancias indicadas, considerándose la teoría del Régimen

de Blench como el mas conservador, el ancho del cauce del río Je-

quetepeque en este tramo, debería ser entre 84.34 y 188.10 m, co-

mo mínimo y máximo, respectivamente.

Con fines comparativos en la siguiente tabla se presentan tirantes de

agua para el caudal de 900.00 m3/s, que según los análisis de Má-

ximas Avenidas que se llevado cabo, ha resultado como el caudal de

66

diseño para la evaluación del nivel de la cresta de los diques proyec-

tados y que corresponde a un periodo de retorno aproximadamente

dé 100 años; para los diferentes anchos del cauce de la corriente, a

saber: 50.00; 100.00; 1200.00 y 150.00 m, la pendiente longitudinal

promedia del tramo de 4.80o/o0 y el rugosidad de Manning, n=

0.035.

Cuadro Nº 08: Variación del Ancho del Cauce con el Tirante del Flujo, Q = 900.00 m3/s

Ancho del Cauce (B,m)

Descarga Unitaria (q)

(m3/s/m)

Tirante Del Flujo

(h, m)

50.00

100.00

120.00

150.00

18.00

9.00

7.50

6.00

3.91

2.48

2.22

1.93

De acuerdo con estos resultados, referente al tirante del flujo para el

ancho del cauce de 150.00 m, los anchos de 50.00; 100.00 y 120.00

m, son mayores por 11.63; 53.49 y 141.86%, respectivamente, lo

que como consecuencia iba a aumentar los costos de construcción

hasta un 37.48; 158.27 y 428.62%, respectivamente.

De acuerdo con las circunstancias indicadas y sólo con el propósito

de bajar a lo mínimo posible el costo de obras de encauzamiento,

dentro del marco de los correspondientes regímenes hidrológico e

hidráulico del río Jequetepeque en el tramo Infiernillo - Pellejito, se

ha considerado como un ancho estable del cauce de 150.00 m. de

longitud.

Además este ancho proporciona condiciones mejores condiciones

para la elección de los alineamientos del encauzamiento de acuerdo

con la ubicación del principal brazo activo de la corriente, y llevarlo

por los terrenos más altos.

67

Sin embargo en los tramos donde el rio se encuentra limitado por te-

rrenos de cultivo en sus márgenes, no alcanzado la longitud requeri-

do de 150 m. en estos casos se tendrá niveles de cresta más altos y

niveles más profundos de cimentación.

6.2 Estimación del Coeficiente de Rugosidad de Maninng del Cauce

del Río Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

De acuerdo a la ecuación del Ítem 4.2 se tiene los siguientes valores

del Coeficiente de Rugosidad de Maninng Compuesto, para el cauce

mayor del rio:

Tramo I (0+000 al 5+000)

- Diámetro Medio:

dm = 16.82 mm.

- Diámetro que participa en composición granulométrica con

50%:

d50 = 16.47 mm.


65%:

d65 = 25.47 mm


75%:

d75 = 29.08 mm.


90%:

d90 = 34.49 mm

Con estos diámetros característicos obtenemos el siguiente Coefi-

ciente de Rugosidad de Maninng Compuesto para el cauce menor y

mayor del rio:

n = 0.0037

68

Tramo II (5+050 al 10+050)

- Diámetro Medio:

dm = 19.44 mm.


50%:

d50 = 22.67 mm.


65%:

d65 = 28.34 mm


75%:

d75 = 31.13 mm.


90%:

d90 = 35.312 mm



mayor del rio:

n = 0.032

Tramo III (10+100 al 15+100)

- Diámetro Medio:

dm = 9.172 mm.


50%:

d50 = 4.091 mm.


65%:

d65 = 10.33 mm


75%:

69

d75 = 15.64 mm.


90%:

d90 = 27.168 mm



mayor del rio:

n = 0.033

Tramo IV Tramo III (15+150 al 18+700)

- Diámetro Medio:

dm = 20.06 mm.


50%:

d50 = 25.48 mm.


65%:

d65 = 29.26 mm


75%:

d75 = 31.79 mm.


90%:

d90 = 35.58 mm



mayor del rio Jequetepeque en el Tramo IV:

n = 0.038

Por tanto obtenemos el Coeficiente de Rugosidad de Maninng pro-

medio del rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito:

n = 0.035

70

6.3 Niveles de Fondo, Agua y Energía del Rio Jequetepeque en el

Tramo Infiernillo - Pellejito

A continuación se muestra un resumen de los niveles de fondo,

agua, energía y borde libre, para el caudal de diseño de 900.00 m3/s.

y con influencia de los diques proyectados; en los cuatro tramos de

evaluación.

- Tramo I (0+000 al 5+000)

Nivel de Fondo

Nivel de Agua

Nivel de Energía

Borde Libre

(m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m)

Máximo 126.35 127.71 128 0.70

Mínimo 96.9 99.81 100.3 0.13

- Tramo II (5+050 al 10+050)

Nivel de Fondo

Nivel de Agua

Nivel de Energía

Borde Libre

(m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m)

Máximo 96.71 99.47 99.96 0.67

Mínimo 68.41 71.32 71.85 0.18

- Tramo III (10+100 al 15+100)

Nivel de Fondo

Nivel de Agua

Nivel de Energía

Borde Libre

(m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m)

Máximo 68.02 71.31 71.7 0.86

Mínimo 45.14 48.05 48.59 0.16

- Tramo IV (15+150 al 18+700)

Nivel de Fondo

Nivel de Agua

Nivel de Energía

Borde Libre

(m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m.s.n.m.) (m)

Máximo 44.55 49.26 49.47 0.86

Mínimo 30.17 34.21 34.93 0.10

71

Es importante señalar que los niveles que se muestran están

referidos a las secciones transversales del rio en cado tramo, mas

no a las de los diques proyectados.

6.4 Nivel de Fondo Mínimo y Profundidad de Socavación General

del Cauce del Cauce del Rio Jequetepeque en el Tramo Infierni-

llo - pellejito

A continuación se muestra un resumen del nivel de fondo y la pro-

fundidad de socavación, para el caudal de diseño de 480.00 m3/s. y

con influencia de los diques proyectados; en los cuatro tramos de

evaluación.

- Tramo I (0+000 al 5+000)

Fondo Mínimo

Profundidad de

(m.s.n.m.)

Socavación (m)

Máximo 126.35 1.80

Promedio 110.77 1.80

Mínimo 96.90 1.80

- Tramo II (5+050 al 10+050)

Fondo Mínimo

Profundidad de

(m.s.n.m.)

Socavación (m)

Máximo 96.71 1.90

Promedio 82.33 1.90

Mínimo 68.41 1.90

72

- Tramo III (10+100 al 15+100)

Fondo Mínimo

Profundidad de

(m.s.n.m.)

Socavación (m)

Máximo 68.02 1.90

Promedio 56.93 1.90

Mínimo 45.14 1.90

- Tramo IV(15+150 al 18+700)

Fondo Mínimo

Profundidad de

(m.s.n.m.)

Socavación (m)

Máximo 44.55 1.90

Promedio 37.59 1.90

Mínimo 30.17 1.90

Es importante señalar que los niveles que se muestran están

referidos a las secciones transversales del rio en cado tramo mas no

a las de los diques proyectados.

6.5 Variación del Diámetro de Equilibrio del Cauce del Rio Jequete-

peque en el Tramo Infiernillo - pellejito

La Variación del Diámetro de Equilibrio o de iniciación de movimiento

en los Tramos I (0+000 al 5+000), Tramo II (5+050 al 10+050),

Tramo III (10+100 al 15+100) y Tramo IV (15+150 al 18+700) están

calculados de acuerdo a la para los Caudales de: 249.17, 296.87,

496.02, 668.22 y 900 m3/s. y los resultados se muestran en las

siguientes tablas:

73

- Tramo I (0+000 al 5+000)

M3 Sin Encauzamiento

Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 116.59 53.46 19.34

297 125.65 57.54 21.34

496 185.71 72.97 27.25

668 238.48 84.94 27.72

900 304.43 98.61 27.85

M3 Con Encauzamiento

Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 116.59 53.46 19.34

297 149.19 61.81 19.17

496 184.16 79.34 25.78

668 234.47 92.36 26.90

900 301.66 107.64 27.51

- Tramo II (5+050 al 10+050)


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 98.87 48.25 13.36

297 103.92 52.15 13.70

496 124.53 66.35 15.61

668 160.92 76.73 17.42

900 181.62 88.83 19.46


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 118.27 50.64 14.45

297 149.43 67.68 26.62

496 186.66 89.46 35.14

668 218.20 105.24 40.93

900 248.74 123.26 47.49

74

- Tramo III (10+000 al 15+100)


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 155.73 49.85 3.39

297 167.35 53.99 4.05

496 209.97 69.15 6.84

668 241.17 79.98 9.16

900 277.95 91.77 11.74


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 155.73 49.85 3.39

297 167.35 62.58 24.10

496 209.97 81.84 35.89

668 241.17 95.32 34.40

900 277.95 111.03 33.78

- Tramo IV (15+150 al 18+700)


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 171.15 58.30 13.08

297 176.90 63.36 13.12

496 220.28 89.66 19.30

668 298.61 104.29 21.46

900 385.16 120.65 24.05


Dmax Dmed Dmin

0 0 0 0

249 171.15 58.30 13.08

297 141.04 68.58 16.17

496 220.28 89.66 19.30

668 298.61 104.29 21.46

900 385.16 120.65 24.05

75

6.6 Capacidad de Transporte de Sedimentos del Rio Jequetepeque

en el Tramo Infiernillo – Pellejito

La Capacidad de Transporte de Sedimentos, con y sin influencia de

los diques proyectados en Tramos I (0+000 al 5+000), Tramo II

(5+050 al 10+050), Tramo III (10+100 al 15+100) y Tramo IV

(15+150 al 18+700), para el Caudal de Diseño de 900.00 m3/s, se

muestran en las siguientes tablas:

- Tramo I (0+000 al 5+000)

Capacidad de Transporte de Sedimentos (Tn/dia)

Sin Encauzamiento Con Encauzamiento

Máximo = 245,600.00 236,100.00

Promedio = 69,899.62 75,942.13

Mínimo = 4,841.00 4,737.00

- Tramo II(5+050 al 10+000)



Máximo = 234,200.00 262,800.00

Promedio = 80,516.59 88,040.59

Mínimo = 6,786.00 11,000.00

- Tramo III (10+000 al 15+100)



Máximo = 220,300.00 227,300.00

Promedio = 69,145.49 78,159.90

Mínimo = 4,092.00 13,550.00

76

- Tramo IV (15+150 al 18+700)



Máximo = 198,200 183,800

Promedio = 7,174.5 7,227.2

Mínimo = 0.3862 3.138

7. DIMENCIONAMIENTO DE LOS DIQUES PROYECTADOS EN EL RIO

JEQUETEPEQUE EN EL TRAMO INFIERNILLO - PELLEJITO

El dimensionamiento de los diques proyectados se realizo de acuerdo a

los resultados de las evaluaciones realizadas, mencionándose a conti-

nuación las dimensiones principales.

7.1 Niveles de Corona de los Diques Proyectados en el Rio Jeque-

tepeque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

A diferencia de las obras de defensa contra inundaciones, para la

evaluación el nivel de la cresta y/o del borde superior de las obras de

encauzamiento no se considera la necesidad del borde libre alguno,

es decir este nivel será el evaluado nivel de la superficie de agua,

correspondiente al caudal de diseño (900 m3/s), sin embargo por

seguridad se considerara un borde libre promedio por encima de

esta superficie, de tal manera que en lo posible la línea de energía

quede contenida dentro de este.

a. Dique I (Infiernillo – Cultambo)

Progresiva

(Km.)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+210.57 120.833 112.904

77

b. Dique II (Cosquet – Ñampol)

Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+679.9 102.179 92.105

c. Dique III (Isla de Faclo)

Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+323.55 76.947 71.421

d. Dique IV (Faclo Grande – Maicillo)

Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+500 49.800 45.650

e. Dique V (La Barranca – Pellejito)

Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

1+500 al 2+869.2 45.650 38.500

7.2 Niveles de Cimentación de los Diques Proyectados en el Rio


De acuerdo con las propiedades hidráulicas e hidroenergéticas del

río Jequetepeque en el tramo aludido, como la protección

técnicamente adecuada y viable del dique contra la erosión y

socavación se va a considerar el enrocado del talud mojado, con una

uña de cimentación en el talón del dique. Considerando que todos

los diques existentes ya cuentan con la protección de enrocado en

su talud mojado, de acuerdo con el régimen hidráulico del río,

78

también los diques proyectados se tienen que proteger para cumplir

con los niveles de cimentación, espesor, pendiente del talud y la

composición granulométrica de la roca, calculados de acuerdo a los

regímenes y propiedades hidráulicas del río para el tránsito del

Caudal de Diseño.

7.2.1 Nivel Superior de la Uña de Cimentación de los Diques

Proyectados


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+210.57 116.733 108.803


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+679.9 97.879 87.805


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+323.55 72.647 67.121


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+500 45.500 41.350

79


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

1+500 al 2+869.2 41.350 34.200

7.2.1 Nivel Inferior de la Uña de Cimentación de los Diques

Proyectados


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+210.57 114.931 107.004


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+679.90 95.979 85.905


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+323.55 70.747 65.221


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

0+000 al 1+500 43.600 39.450

80


Progresiva

(Km)

Cota de Inicio

(m.s.n.m.)

Cota Final

(m.s.n.m.)

1+500 al 2+869.2 39.450 32.300

7.3 Granulometría del Enrocado de Protección de los Diques Pro-

yectados en el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo - Pelleji-

to

De acuerdo con la ubicación de los taludes referente a la dirección

de la corriente y su exposición a impactos del flujo y a la magnitud

de la velocidad del flujo, se han considerado ecuaciones y

nomogramas consistentes y confiables para el dimensionamiento del

enrocado.

La uña de cimentación de enrocado será de forma trapecial, con

taludes de inclinación que se determinaron de acuerdo a las

características del suelo.

El dimensionamiento del enrocado de protección se realizo en forma

indirecta en función de la velocidad, el tirante normal del flujo así

como al volumen de roca de equilibrio, por lo que su estabilidad es

función de su tamaño ya sea expresado en peso o diámetro

equivalente.


Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

750 mm. 550 mm. 300 mm.

500 Kg. 250 Kg. 35 Kg.

81





7.4 Dimensiones del Terraplén de los Diques Proyectados en el Rio


La granulometría del material compactado, para la conformación de

los terraplenes de los diques proyectados deberá encuadrarse den-

tro de la granulometría que se muestra en la siguiente tabla:

Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

750 mm. 550 mm. 300 mm.

500 Kg. 250 Kg. 35 Kg.

Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

750 mm. 550 mm. 300 mm.

500 Kg. 250 Kg. 35 Kg.

Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

900 mm. 700 mm. 400 mm.

1000 Kg. 450Kg. 100 Kg.

Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

750 mm. 550 mm. 300 mm.

500 Kg. 250 Kg. 35 Kg.

82

Malla Nº Porcentaje que pasa

3” 100 – 90

1 ½ “ 100 – 66

1” 88 – 50

¾ “ 80 – 40

3/8” 68 – 22

Nº 04 60 – 15

Nº 10 56 – 10

Nº 40 42 – 4

Nº 200 4 – 0

El material será colocado en capas de 0.30 m y compactado hasta

alcanzar una densidad relativa mínima de 80%.


Terraplén del Dique

Talud Mojado Talud Seco Base Superior Base Inferior

(1/Z) (1/Z) (m) (m)

1/1.50 1/1.50 3.60 Variable




(1/Z) (1/Z) (m) (m)

1/1.50 1/1.50 3.60 Variable




(1/Z) (1/Z) (m) (m)

1/1.50 1/1.50 3.60 Variable

83




(1/Z) (1/Z) (m) (m)

1/1.50 1/1.50 3.60 Variable




(1/Z) (1/Z) (m) (m)

1/1.50 1/1.50 3.60 Variable

7.5 Dimensiones del Filtro de Grava Seleccionada para la Protec-

ción del Geotextil de los Diques Proyectados en el Rio Jequete-

peque en el Tramo Infiernillo - Pellejito

El material para filtro tendrá que ser una mezcla de arena y grava, si

fuese necesario, los materiales tendrán que ser obtenidos por tritu-

ración, cribado y/o mezcla de material rocoso.

La granulometría tendrá que ser lo más uniforme posible y determi-

nada de acuerdo al criterio que muestra en la siguiente tabla:

Tamaños de Partículas entre Ma-teriales

Relación

D15 Filtro / D15 Material Base 5 a 40

D15 Filtro / D85 Material Base 5

D85 Filtro 0.1

Donde D15 Filtro y D85 Filtro, representan los diámetros del material

de filtro que atraviesan el 15 y 85 % en peso del material. Y El D15

y D85 Material Base, son los diámetros del material de base que

atraviesan el 15 y el 85% en peso.

84

El diámetro del material de filtro no deberá exceder de 1 ½”, y la

fracción que pasa por el tamiz # 200 no podrá exceder de 3% en pe-

so. Cuando el filtro estuviera compuesto por capas de diferente ca-

racterísticas granulométricas, las reglas anteriores deben aplicarse

entre cada dos de ellas.

Como fase previa a la colocación del material de filtro, el cual será

colocado sobre la membrana de geotextil, el material del cuerpo del

dique deberá estar debidamente perfilado y compactado.

El método de relleno de material de filtro no deberá producir daños

en la membrana de geotextil, de modo que se produzca desacomo-

do y/o avería en la superficie de dicho elemento.

El material de filtro tendrá que ser colocado sobre el talud del dique y

esparcido de manera uniforme y homogénea, según las indicaciones

de los planos. Ninguna operación de colocación deberá producir la

segregación de los materiales del filtro. El acabado de la superficie

se realizará manualmente con el mayor cuidado, tratando de que el

espesor de la capa de material de filtro cumpla con las dimensiones

indicadas que en este caso será de 0.20 m.

7.6 Características Técnicas del Geotextil de los Diques Proyecta-

dos en el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo Pellejito

El geotextil es un material flexible, no tejido, constituido por filamen-

tos continuos compuestos por un mínimo de 85% en peso de polvo o

poliéster. El geotextil deberá estar libre de defectos o imperfecciones

que puedan afectar sus propiedades físicas.

Los rollos de geotextil deberán ser previstos con envoltura para pro-

tección contra la humedad y la exposición a los rayos ultravioletas

antes de su colocación. Si son almacenados a la intemperie deberán

colocarse elevados y protegidos con una cobertura impermeabilizan-

85

te. En ningún momento el geotextil deberá estar expuesto a los ra-

yos ultravioletas por un período que exceda los 14 días.

Deberá tener un peso unitario no menor de 470 gr/m2 y un espesor

nominal de 4.4 mm. se deberá contar los certificados de calidad del

fabricante indicando lotes y números, fecha de fabricación y fecha de

los ensayos.

El acopio de este material deberá efectuarse protegiéndolo conve-

nientemente de la luz solar directa.

Este material, ensayado según normas ASTM D.4632. Metod Grab,

deberá cumplir con las siguientes características mecánicas:

Antes de la colocación del geotextil, el área de instalación deberá ser

preparada limpiando todos los restos de rocas u obstrucciones que

puedan dañar el geotextil. Donde sea requerido, los suelos blandos

u otras áreas de cimentaciones no recomendables deberán ser iden-

tificadas, excavadas y rellenadas con materiales selectos.

El geotextil deberá ser desenrollado tan suavemente como fuera po-

sible sobre la subrasante preparada, en la dirección del tráfico de

construcción. La longitud mínima de empalme deberá ser como mí-

nimo de 45 cm., evitando cualquier tipo de pliegue o arruga.

PROPIEDADES

SEGÚN ASTM

ESPECIFICACIÓN

470 gr/m2

Resistencia mínima a la trac-ción

D-4632 1640 N

Elongación mínima de rotura D-4632 50%

Resistencia mínima a la perfo-ración

D-4833 1020 N

Resistencia mínima al desgarre trapezoidal

D-4533 575 N

Resistencia a los rayos ultra-violetas

D-4355 70% a 500 horas

Permeabilidad D-4491 0.27 a 0.30 cm/s

86

Si se requiere, el geotextil puede ser fijado, antes de la colocación

de la base, con pines, sacos de arena, pilas de relleno o rocas. En

las curvas, el geotextil puede ser doblado o cortado. El doblado o

traslape deberá ser echo en la dirección de la construcción y podrá

ser fijado como se describió anteriormente. Por ningún motivo el

geotextil debe ser arrastrado a través de la base.

Los geotextiles dañados deberán ser reparados inmediatamente. El

área dañada más un adicional de 90 cm. alrededor de dicha área,

deberá ser limpiada de todo material de relleno. Se deberá hacer un

parche de 90 cm. más allá del perímetro del área dañada.

El relleno deberá colocarse vaciando desde el extremo más cercano

del geotextil o sobre el relleno colocado previamente.

Por ningún motivo deberá permitirse la circulación de vehículos so-

bre el geotextil extendido sin cubrir.

7.7 Dimensiones del Camino de Servicio de los Diques Proyectados

en el Rio Jequetepeque en el Tramo Infiernillo Pellejito

El camino de servicio es necesario para el transito de la maquinaria

para realizar el mantenimiento de los diques, tendrá un espesor de

0.20 m. el material que lo conforma será extraído, zarandeado, colo-

cado y compactado sobre la corona del dique, el que se constituirá

como pavimento de transito vehicular.

Los materiales deberán tener una distribución granulométrica bien

graduada, dentro de los límites que se muestran en la siguiente ta-

bla:

87

Los Límites de Consistencia permitidos se muestran en la siguiente

tabla:

Limites de Consistencia

Rango Permisible

Límite líquido LL ≤ 28%

Índice de plasticidad 5% ≤ IP ≤ 9%

El material se colocará en capas horizontales uniformes con un es-

pesor máximo de 0.20 m. siguiendo los alineamientos, cotas y deta-

lles establecidos en los planos.

El grado de compactación será de 95% con respecto a la máxima

densidad seca del material, determinado mediante la prueba Proctor

Modificado y deberá tenerse en cuenta que el material seleccionado

estará exento de cualquier elemento de origen orgánico.

7.8 Normas y Reglamentos Técnicos para el diseño de los Diques

de Encauzamiento y Defensa Contra Inundaciones

El diseño de la obra de protección se llevará a cabo sobre la base de

las normas y reglamentos técnicos para obras semejantes, tanto

nacional como internacional.

Malla Nº

Porcentaje que pasa

3” 100

1 ½ “ 100 – 70

1” 95 – 60

¾ “ 87 – 50

3/8” 75 – 40

Nº 04 68 – 30

Nº 10 60 – 20

Nº 40 52 – 10

Nº 200 20 – 5

88

8. CONSIDERACIONES FINALES

Con el propósito de evitar considerables gastos para el desvío del cauce

principal del río Jequetepeque, la temporada para la ejecución de las

obras, en general deberá ceñirse en la época de los mínimos requerimien-

tos de agua para el riego, que corresponde al período de Junio a Octu-

bre, con las demandas mínima y máxima de 7.70 y 9.40 m3/s, que relati-

vamente fácil, y sin obras costosas, se puedan desviar fuera del sitio de

trabajo. Es evidente que los otros meses con los requerimientos de agua

para el riego, que fluctúan entre 15.70 y 35.00 m3/s, son completamente

inadecuados para la ejecución de las obras civiles en las orillas y/o cauce

del río Jequetepeque, debido a la necesidad de la construcción de las

costosas obras provisionales de desvío del cauce principal del río.

9. EVALUACION DE IMPACTOS AMBIENTALES

El Estudio Definitivo de Impacto Ambiental determinara que existe o no,

riesgo ambiental tanto al medio ambiente como al ecosistema de la zona,

y si esta obra generara un impacto social económico ambiental positivo

La obra que corresponde a la construcción de cinco diques continuos en

el rio Jequetepeque entre el tramo Infiernillo – Pellejito en una longitud to-

tal de 7083.22 m., forma parte del sistema de defensas ribereñas cons-

truidas en el rio Jequetepeque las mismas que han contribuido a la pro-

tección de infraestructura de riego, así como a las propiedades de cam-

pesinos que fueron desplazados, por efecto de la construcción de la presa

Gallito Ciego.

Entre los impactos negativos más preponderantes durante ejecución de la

obra se tiene:

Ruido: En los poblados cercanos a las obras, las molestias ocasionadas

por el ruido son temporales y tendrán un mínimo efecto en la escasa po-

blación rural de la zona.

89

Los trabajadores, que se afecten por el ruido de las maquinarias pesadas,

por su cercanía a las mismas, tendrán protección auditiva, por lo que en

los gastos generales, se plantea la adquisición de accesorios con tal fin.

Polvo: El paso de los vehículos, ocasionará que las partículas de polvo

se suspendan en el ambiente del lugar donde se ejecutaran las obras y en

el ambiente de los centros poblados cercanos a dichas obras; esto debido

principalmente al paso obligado de los volquetes y la maquinaria pesada,

por lo que en la partida Mantenimiento de Caminos de Acceso, se tendrá

que prever la irrigación constante de los caminos, incidiendo en la zona

urbana.

En la zona de obras, el personal, que tenga contacto directo con el mate-

rial en suspensión (polvo), tendrán que estar provistos de mascarillas; el

costo que demande esta adquisición se tendrá que considerar en el análi-

sis de gastos generales.

Otros impactos tanto negativos como positivos tendrán una naturaleza

temporal, sin secuelas importantes en el ecosistema del lugar.

10. ANÁLISIS DE RIESGO Y VULNERABILIDAD

Con la obra se eliminará el estado de vulnerabilidad en la zona y en los

sectores involucrados en su área de influencia, para lo cual se superarán

las deficiencias estructurales actuales, así como enrocado para protección

de los taludes por erosión y socavación.

Debido a las condiciones topográficas y morfológicas del cauce del río

Jequetepeque y sus regímenes hidrológico e hidráulico, el Valle Jequete-

peque siempre ha sufrido daños por inundaciones, y por inestabilidad del

cauce, durante las épocas de avenidas de los años húmedos y muy hú-

medos.

90

La vulnerabilidad en una longitud de 7,083.22 m., es debido a las actuales

deficiencias estructurales de diques existentes en el tramo indicado, que

exponen tanto físico como social, cultural y económicamente a la zona del

proyecto con riesgo para la vida humana, patrimonio, servicios vitales co-

mo el transporte, infraestructura de riego y de terrenos agrícolas, ante las

ocurrencia de eventos como las avenidas extraordinarias, que luego de

llenar el embalse, discurren por el río Jequetepeque hacia aguas abajo

del reservorio Gallito Ciego, en caudales incontrolables, causando daños

en las referidas zonas vulnerables.

Las obras de defensa ribereña del río Jequetepeque en el Tramo Infierni-

llo - Pellejito, se orientan a la protección de las obras e infraestructura en

riesgo, para la preservación y mejoramiento de los niveles de producción

en los sectores de riego Cosque, Cultambo, Ñampol y otros poblados co-

lindantes a la obra, así como del transporte y acceso hacia la parte media

y alta de la Cuenca Jequetepeque y la Ciudad de Cajamarca, con lo que

se estará contribuyendo a superar los niveles de pobreza en su zona de

influencia; además también en casos extraordinarios permitirá garantizar

el normal suministro de agua para atender en forma normal a las áreas de

los sectores indicados.

Con la obra se eliminará el estado de vulnerabilidad en la zona y en los

sectores involucrados en su área de influencia, para lo cual se superarán

las deficiencias estructurales actuales, dotándole de las características

técnicas con dimensionamiento hidráulico para el transito de los caudales

de diseño (de 900 y 480 m3/s), determinado para el río Jequetepeque, así

como el dimensionamiento del enrocado para protección del talón y de los

taludes de los diques.

91

11. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES

Después del análisis de los resultados de las evaluaciones llevadas a ca-

bo de tienen las siguientes conclusiones y recomendaciones.

11.1 Conclusiones

- El caudal de diseño de los niveles de corona y estabilidad del

terraplén de los Diques I, II, III, IV y V, así como para dimensio-

nar el ancho estable del cauce del rio Jequetepeque en el tra-

mo de estudio; es de 900 m3/s.

- El caudal de diseño de los niveles de cimentación y elementos

de protección de los taludes mojados y talones de los Diques I,

II, III, IV y V; es de 480 m3/s.

- El ancho estable del rio Jequetepeque en el tramo donde están

emplazados los Diques I, II y III, deberá tener 150 m. de ancho

y donde están emplazados los diques IV y V, deberá tener 200

m. de ancho.

- La Capacidad de Transporte de Sedimentos del rio Jequetepe-

que para el caudal de diseño de 900 m3/s. en el tramo de estu-

dio varía de 262,800 a 183,800 Tn/dia; el mismo que tendrá de

tenerse en cuenta para determinar el nivel de corona de los di-

ques.

- De acuerdo a las consideraciones mencionadas en los párrafos

anteriores se ha considerado una altura de 4.30 m. para Diques

II, III y IV y 4.10 m. de altura para el Dique I.

- La uña de cimentación del Dique I, debe tener 1.80 m. de pro-

fundidad, mientras que los Diques II, III, IV y V, deben tener

1.90 m. de profundidad.

92

- El enrocado de protección de los taludes y talones de los Di-

ques I, II, III, IV y V, deberá tener la siguiente granulometría

mínima.

- Los límites de seguridad adoptados para el dimensionamiento

de los Diques I, II, III y IV, están dentro de los permitidos para

este tipo de estructuras.

- Para mantener los niveles de corona proyectados de los Di-

ques IV y V, se deberá tener en cuenta la descolmatacion del

cauce del rio Jequetepeque en la zona de influencia de estos,

principalmente después de cada año hidrológico clasificado

como húmedo.

11.1 Recomendaciones

Para niveles posteriores de estudio los ejes de los diques proyecta-

dos se deberán de trazar en campo, antes de dar un dimensiona-

miento definitivo; asimismo de presentarse años hidrológicos clasifi-

cados como húmedos, antes de la construcción de los diques pro-

yectados, realizar una nueva evaluación, para verificar sus dimen-

siones principales.

Dr (100%)

Dr (50%) Dr (10%)

750 mm. 550 mm. 300 mm.

500 Kg. 250 Kg. 35 Kg.

9.2.2 hidraulica fluvial

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