trabajo final sediemntos - eusebio ingol blanco, ph.d., a...

ESCUELA DE POST GRADO

Programa de Doctorado en Recursos Hídricos

CURSO:

HIDRÁULICA DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS TEMA:

Simulación de Flujo Reológico Bidimensional con FLO-2D

DOCENTE:

PhD. Eusebio Ingol Blanco

NOMBRE:

Darwin Efraín Huayta Calisaya 20110763

C. U. Lima, Julio del 2012

pc

Sello

pc

Sello

DocentAlumn

I. I

II. O

III. M

3.1 C

3.1.1

3.1.2

3.1.3

IV. C

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

4.10

4.11

4.12

4.13

4.14

V. C

5.1

Hidráulica

te:PhD.Eusebioo:DarwinE.Hua

NTRODUCC

OBJETIVOS

MARCO TEÓ

CONCEPTO I

FLUJOS HI

PARÁMETR

DIAGRAMA

CARACTERÍ

UBICACIÓN

VÍAS DE CO

ANÁLISIS D

CLIMA Y ME

ESTACIÓN M

PRECIPITAC

ANÁLISIS D

DISTRIBUCI

PRUEBA DE

INTENSIDAD

DETERMINA

TIEMPO DE

MÉTODO DE

CAUDAL DE

CARACTERÍ

DESCRIPCIÓ

a de Transport

oIngolBlancoaytaCalisaya

CIÓN ..........

.................

ÓRICO ........

IMPORTANT

PERCONCE

ROS GEOMO

A DE FLUJO

ÍSTICAS GE

........................

OMUNICACIÓN

E LA INFORMA

ETEOROLOGÍA

METEOROLÓG

CIÓN MÁXIMA

E FRECUENC

IÓN GUMBEL.

E BONDAD DE

DES DE LLUVI

ACIÓN DE CAU

CONCENTRA

EL HIDROGRA

E DISEÑO........

ÍSTICAS GE

ÓN DEL MODE

te de Sedimen

..................

..................

..................

TE ..............

ENTRADOS .

ORFOLÓGIC

DEL MODE

ENERALES D

........................

N.......................

ACIÓN HIDRO

A......................

GICA...............

DIARIA..........

IAS.................

........................

AJUSTE........

IA....................

UDALES DE DI

CIÓN..............

AMA UNITARIO

........................

ENERALES D

ELO FLO-2D...

ntos

ÍNDIC

..................

..................

..................

..................

..................

COS............

ELO FLO-2D

DEL ÁREA D

........................

........................

OLÓGICA.........

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

ISEÑO.............

........................

O SINTÉTICO D

........................

DEL ÁREA D

........................

E

..................

..................

..................

..................

..................

..................

.................

DE ESTUDIO

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

DE FORMA TR

........................

DE ESTUDIO

........................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

..................

O ................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

........................

RIANGULAR....

........................

O ................

........................

PDRH

Pág

.................

.................

.................

.................

.................

.................

.................

.................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.................

.........................

H

gina 2 de 26

........... 4

........... 4

........... 4

........... 4

........... 4

........... 5

........... 5

........... 6

...............6

...............7

...............7

...............7

...............7

...............7

...............8

...............8

............10

............11

............12

............13

............14

............14

......... 15

............15

DocentAlumn

5.2

VI. M

6.1

6.26.2.6.2.6.2.6.2.

6.36.3.6.3.6.3.6.3.6.3.6.3.6.3.

VII. C

7.1

VIII.B

Hidráulica


ATRIBUTOS

MODELO HI

GENERALID

MODELACIÓ.1 DESCRIP.2 PARÁMET.3 APLICAC.4 MODELAC

SELECCIÓN.1 MODELO .2 CONCENT.3 DISEÑO D.4 CONDICIO.5 DISCRET.6 ASIGNAC.7 RESULTA

CONCLUSIO

CONCLUSIO

BIBLIOGRAF

a de Transport


S DEL MODELO

DRÁULICO

DADES.............

ÓN HIDRÁULICCIÓN MODELOTROS DE ENTIÓN DEL MODCIÓN HIDRÁU

N DEL CÓDIGO REOLOGICO.TRACIÓN VOLDEL MODELO ONES DE FROIZACIÓN DEL

CIÓN DE LAS CADO DEL MOD

ONES Y REC

ONES...............

FÍA ............

te de Sedimen

O FLO-2D.......

FLO2D .......

........................

CA...................O FLO2D.........

TRADA..............DELO FLO2D...

LICA BIDIMEN

O DE MODELA...........................LUMÉTRICA D DE HIDRÁULI

ONTERA............ SISTEMA HIDCONDICIONESDELO Y USO D

COMENDACI

........................

..................

ntos

........................

..................

........................

........................

..........................

..........................

..........................NSIONAL.........

MIENTO....................................E SEDIMENTOCO..............................................RÁULICO........

S DE FRONTEREL MODELO..

IONES ........

........................

..................

........................

..................

........................

....................................................................................................................................

...................................................

OS.......................................................................................................

RA AL MODEL...........................

..................

........................

..................

........................

..................

........................

....................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................O..................................................

..................

........................

..................

PDRH

Pág

.........................

.................

.........................

.................................................................................................................................

...............................................................................................................................................................................................................

.................

.........................

.................

H

gina 3 de 26

............16

......... 17

............17

............17

..............17

..............17

..............18

..............19

............20

..............20

..............21

..............22

..............22

..............22

..............22

..............24

......... 26

............26

......... 26

DocentAlumn

En el parám Este mlo cuatransp Los dusuarsimplees simdistribfiltraci Para ingenrequese obty reco

E

c M

in D

e

El precuencFLO-2 3.1 CO 3.1.1 Es el componotab

Hidráulica


presente trametros hidrológ

modelo, aplicaal dispone elporte, de utiliz

atos que utilizrio desee el fluemente por comulado mediabuidos de flujoión en embals

el desarrollo iería de recurs

erida por el protuvieron resul

omendaciones

El objetivo del climático extreModelar numénundación. Determinar posen un período

esente trabajoca del rio San2D.

ONCEPTO IM

Flujos Hiperc

movimiento ortamiento. Plemente en la

a de Transport


bajo, se modgicos e hidráu

ado para la simlementos de ación y/o cons

za en la simulaujo de agua aontinuidad o bnte modelos do lineal. Se tses y cauces,

de este progsos hídricos eograma, sentatados las cua

s según el cas

presente estumo.

éricamente el

sibles zonas dde 100 años.

o está vinculan Juan , con e

MPORTANTE

concentrados

cargado de sPero cuando a mezcla, cam

te de Sedimen

dela la simulaulicos en el pro

mulación en lahidráulicos tasumo, y de dis

ación son del a través del sibalance, miende celda, uní iene asimismasí como las

rama y la cueen a cuenca Sando como bales se presen

so.

udio es determ

flujo de lodo

de afectación

ado a simularesta finalidad,

s

sedimentos, sla carga de

mbia las propie

ntos

ación de la cuoceso de simu

a Ingeniería danto superficispositivos de

tipo mensual istema. Para ntras que para o pluricelularo en cuneta relaciones ent

enca en estuSan Juan, paraase el de la reta en la discus

minar los nivel

s a lo largo d

frente a un fl

r la distribució el programa

son transportae partículas dedades del flu

uenca el rio sulación media

e Recursos Hiales como srecarga artific

y reproduce alos subsistema lo subsistemres, según conen la simulactre aguas sup

dio se plantea lo cual se haelavera y de lasión de los mi

es de inundac

de la relavera

ujo de lodos p

ón y optimiza que vamos a

ados por el flde sedimentouido y el comp

I.

san Juan, bajnte el program

Hídricos de la sus componencial.

a la escala demas superficialmas subterránnvenga, o incción las pérdi

perficiales y ag

a como objeta utilizado la ia topografía yismos con un

ción que se pr

a para conoce

producto de u

III.

ación de los ra utilizar para

lujo, y tienen os es de tal portamiento d

PDRH

Pág

INTROD

jo el uso de ma FLO-2D.

cuenca en esntes, de capt

e detalle espacles el flujo es

neos o acuífercluso medianteidas por evapguas subterrán

tivo la simulacnformación ne

y corriendo el aporte en con

II. OB

roducirán por

er niveles de

un evento extr

MARCO T

recursos hídri dicha simula

poca influen magnitud quel flujo. A los

H

gina 4 de 26

DUCCIÓN

diferentes

tudio para tación, de

cial que el calculado ros el flujo e modelos poración y neas.

ción de la ecesaria y programa nclusiones

BJETIVOS

un evento

altura de

raordinario

TEÓRICO

icos en la ación es el

ncia en su ue influye flujos con

DocentAlumn

estas hipercproce2000) In

F

F

El volsu desedim 3.1.2 La decuencparámde gra Se prmicro (DTMutilizó(numecomasOffice(dtm.p 3.1.3 Para datos elevacmismatopog

Hidráulica


característicconcentrados sos físicos qu

): nundaciones o

Flujos de barro

Flujos de detrit

umen y las presplazamientomentos, de la d

PARÁMETRO

elimitación deca: área, longmetros que coavellius, razón

reparó los dat cuenca del r) (AutoDesk™

ó puntos COGero de punto, s (*.csv) y/o T

e para la genepts Topograph

DIAGRAMA D

iniciar la simu topográfica yción digital (Da. El Sistemaráfica digitaliz

a de Transport


cas se les de sediment

ue involucra ca

o crecidas de

o

tos

ropiedades de y la deposic

distribución gra

OS GEOMOR

e la cuenca sgitud de cau

omplementan n de circularida

tos de ingresorió San Juan

™ Civil 3D y TrGO de los proeste, norte, el

TXT delimitadoeración y edichy Database).

DE FLUJO DE

ulación de avey desarrollar eDTM) o un maa de Desarrozada para crea

F

te de Sedimen

denomina ftos pueden cada uno de el

barro

e la matriz del ción de los seanulométrica y

RFOLÓGICOS

se realizó meuce principal la caracterizaad).

o al indicado mediante la u

rimble Geomaogramas indiclevación, desco por texto (*.tción de puntos

EL MODELO

enidas se reqel hidrogramaapa topográficollo de Mallasar el modelo d

igura N° III.1

ntos

flujos hipercoclasificarse enlos, función de

fluido (mezclaedimentos. Lay del contenid

S

ediante el play perímetro. ción de la cue

programa, proutilización de

atics Office™).cados con elcripción de putxt). Seguidams, y exportar

FLO-2D

quiere realizara de avenida.co para delims (GDS), pre

de desarrollo p

: Diagrama d

oncentrados n tres tipos, e la reología d

a agua-sedimeas propiedadedo de arcillas.

no topográfic En función enca (Factor

ocesando la bprogramas d

. Para la gene correspondiento) e importa

mente, se utilizcon el format

r las dos accio En el primer

mitar la zona de-procesador, para el FLO-2D

de flujo del FL

(Wan, Wanque se diferede la mezcla a

ento) gobiernaes dependen d

co, obteniéndode estos trede forma de

base de datose modelamien

eración de los ente formato ada en el formza el programo de la base

ones siguienter punto, es nede simulación nos ayuda aD.

LO-2D

PDRH

Pág

g, 1994). Lencian entre agua-sedimen

an la hidráulicade la concent

ose los parámes se calculala micro cuen

s de la topogrnto de elevac puntos topogpara el proce

mato CSV delimma Trimble™ G

de datos de

es: Obtener laecesario un m y característa tratar la in

H

gina 5 de 26

Los flujos sí en los

nto (Julien,

a del flujo, tración de

metros de aron otros nca, índice

rafía de la ción digital ráficos, se esamiento mitado por Geomatics topografía

a base de modelo de ticas de la nformación

DocentAlumn

4.1 La zoa una785-N

Hidráulica


UBICAC

na del proyeca altitud mediaN a 8 805 433-

a de Transport


CIÓN

cto se encuenta de 4,200 ms-N (UTM PSA

te de Sedimen

IV.

tra ubicada ensnm. Las coorD 56 Zona 18

ntos

CARACTER

n el distrito de rdenadas del 8).

RÍSTICAS GEN

Tinyahuarco,proyecto SME

NERALES DE

, provincia y dEB es 358040

PDRH

Pág

EL ÁREA DE

departamento 0-E a 360049-

H

gina 6 de 26

ESTUDIO

de Pasco, -E y 8 806

DocentAlumn

4.2 Las vSMEBtambiéAndin

4.3 En el zona máxim 4.4

El áreda oripresemarca 4.5

Dentrola cua

Cód

000

4.6

La esregistmás r Para horasmáxim(1950máxim

D

Hidráulica


VÍAS DE

vías de accesB, son afirmadén con Lima a S.A.

L

ANÁLIS

presente capde estudio,

mas y caudale

CLIMA Y

ea de estudio gen al río Manta caracterís

adamente esta

ESTACIÓ

o del área deal se registran

Cuad

Estdigo

0593 Cerro d

PRECIP

timación de laros de preciprepresentativa

el análisis de de la estació

ma diaria a la 0-2007).como ma.

Cuadro N° 4.AÑO E

MEDIA 2

MÁXIMA 3

MÍNIMA 8

DESV. EST. 8

a de Transport


E COMUNICA

so a las áreadas y de uso a través de

Cu

Ruta

Lima – La Oroy

La Oroya - Colquijir

IS DE LA INF

pítulo se descincluyendo lo

es de diseño m

Y METEOROL

se encuentra antaro, dentro sticas climatoacionales.

ÓN METEOR

l proyecto se parámetros d

dro N° 4.2 C

tación L

de Pasco 10

ITACIÓN MÁX

as precipitacioitación máxim

as.

la precipitación Cerro de Pestación Cerrse muestra e

.3 PrecipitacENE FEB M

21.8 22.0 2

38.0 48.3 4

8.0 4.0 1

8.6 8.3 7

te de Sedimen

ACIÓN

as de la mina público. Cabeuna línea fér

uadro N° 4.1

ya

rca

FORMACIÓN

cribirá la variaos componen

máximos para

LOGÍA

ubicada en la de la zona allógicas típica

ROLÓGICA

utilizó la Estade precipitació

CaracterísticasCoordenadas UT

Latitud Lo

0 41' 40'' 76

XIMA DIARIA

ones extremasma diaria ocur

ón máxima dPasco. Se tomro de Pasco, pen Cuadro N

ción máxima eMAR ABR M

2.3 16.2 1

6.7 33.0 3

1.4 1.8 2

7.1 6.3 6

ntos

a, planta conce mencionar qrrea entregad

Acceso a la

Tipo de V

Asfaltad

Asfaltad

HIDROLÓGIC

able meteorolóntes mineros. las microcuen

a cuenca del rtoandina del s de esas

ación Meteoroón diaria en 24

s de la EstacióTM (*) Altit

msnngitud

15' 15''

4,26

A

s en el área drida en cada

iaria se determó como estacpor tener más Nº 4.3 y Figu

en 24 horas enMAY JUN J

1.1 8.2 8

35.0 35.0 3

2.8 0.0 0

6.3 7.5 6

centradora, deque la ciudad

da en conces

a Zona del Pro

Vía Dis

do

do

CA

ógica de prec. También sencas del proye

ío San Juan, aDepartamento altitudes, in

ológica Cerro d4 horas.

ón Meteorológ

tud nm

Depar.

60

Pasco

e interés, se haño de regist

minó a partir ción base para cantidad de d

ura Nº 4.1 la

n la estación CJUL AGO S

8.0 10.6 1

0.0 50.0 4

0.0 0.3 3

6.0 9.7 8

epósitos de rd de Cerro deión a la emp

oyecto. stancia km

174.0

114.0

cipitación máxe ha determiecto SMEB.

afluente del lao de Pasco, encluyendo niv

de Pasco, pro

gica de Cerro dUbicación Políti

Prov.

Pasco C

ha realizado ttro y para las

de registros da realizar el adatos pluviom variación an

Cerro de PascSEP OCT N

5.3 19.4 1

44.0 38.8 4

3.2 4.0 4

8.0 8.4 7

PDRH

Pág

relaves constr Pasco está c

presa Ferrovía

Tiempo Horas

5.0

1.5

xima en 24 hoinado las inte

ago Chinchayces por ello queveles de pre

opiedad del se

de Pasco. ica

Cu

Distrito

Chaupimarca

omando como estaciones d

de lluvia máxianálisis de pre

métricos, poseenual de la pre

co (estación bNOV DIC M

9.8 22.4

3.0 46.0

4.6 9.0

7.5 8.5

H

gina 7 de 26

ruidas por conectada as Central

oras de la ensidades

cocha que e la región ecipitación

enamhi en

uenca

Río San Juan

o base los isponibles

ima de 24 ecipitación e registros ecipitación

base) MÁXIMA

32.6

50.0

20.7

7.3

DocentAlumn

4.7 Este compoajustarecurr Para emejor 4.8

Supónmáximfunció

La fun

Donde

Los pa

Para m

Los va Se pu

1

2

3

4

5

6P

RE

CIP

ITA

CIO

N (

mm

)

Hidráulica


ANÁLIS

procedimientoortamiento de

ados a las distrió al software

el presente esr ajuste para v

DISTRIB

ngase que semo “x” de los ón de distribuc

nción de dens

e y son

arámetros

muestras rela

alores de μy y

uede observa

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

ENE FEB

a de Transport


Figura N

IS DE FRECU

o consiste en e la variabletribuciones te

e de cómputo,

studio se ha svalores meteor

BUCIÓN GUM

e tienen N mu “n” eventos dción de probab

idad de proba

n los parámet

y , se estim

tivamente peq

y σy que se en

ar en la Cuad

B MAR

PREC

te de Sedimen

N° 4.1: Prec

UENCIAS

adoptar un m. Los valoresóricas de Log SMADA Vers

seleccionado lrológicos extre

MBEL

uestras, cadade cada muesbilidad de “x” t

abilidad es:

ros de la func

man para mue

queñas, se tie

ncuentran en t

dro Nº 4.4 y

ABR MAY

CIPITACION M

xf

ntos

cipitación máx

modelo probas observadosg Pearson Tipsión 6.0.

a Distribuciónemos.

a una de las stra, es posibtiende a:

ción.

estras muy gra

ne:

tablas.

y Figura Nº 4

JUN

TIEMPO (m

MAXIMA EN 2

MEDIA

eexF

xe

S

282.1

x 4.0

Sy

yux

xima en 24 (Es

bilístico, que s de precipitao III, Pearson

n de frecuencia

cuales contieble demostrar

andes, como:

4.2 la distribu

JUL AGO

meses)

24 HORAS HI

MAXIMA

x

xe

25

S45

/

stación Base)

represente eación máximan Tipo III y Tip

as de Tipo Gu

ene “n” evento que, a medid

ución de frec

SEP O

STORICA (19

MINIMA

PDRH

Pág

n forma satisa en 24 horapo Gumbel, pa

umbel porque

os. Si se seleda que “n” au

cuencias Tipo

OCT NOV

950-2007)

H

gina 8 de 26

factoria el as, fueron ara ello se

brinda un

ecciona el umenta, la

o Gumbel,

DIC

DocentAlumn

aplicaretorn

Hidráulica


ando el softwano.

F

1

2

3

4

5

6

7

8

Precipitación(mm)

a de Transport


are Smada 6

Cuadro N

Prob

Exce

uente: Resulta

Figu

Value

0

10

20

30

40

50

60

0.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

1

te de Sedimen

.0 .y en la y

N° 4.4: Distri

babilidad Pe

edencia Re

0.999

0.998

0.995

0.990

0.980

0.960

0.950

0.900

0.800

0.667

0.500

ados obtenido

Figura N° 4

ura N° 4.3: F

Gumb

We

0 0.2

10

Frecuencia

ntos

y Figura Nº 3

bution Analys

eriodo

etorno Ca

1000

500

200

100

50

25

20

10

5

3

2

os en base al

4.2: Probab

Frecuencia de

mbel Extrem

ibull Probabi

0.4 0.6

100

PeriododeRe

adePrecipit

3.3 la frecuen

sis: Gumbel Ex

Valor D

alculado S

67.24

63.44

58.41

54.60

50.78

46.92

45.67

41.73

37.62

34.36

31.41

Software SMA

bilidad Weib

e Precipitación

mal Type I

ility

0.8

y=5.

0

tornoAños

taciónGumbe

ncia de precip

xtremal Type

esviación

Standard

5.64

5.11

4.40

3.87

3.34

2.81

2.64

2.12

1.60

1.23

0.98

ADA ver. 6.3

ull

n Gumbel

Actu

Distr

I

1.0

6934ln(x)+28.2R²=0.9991

1000

el

PDRH

Pág

pitación por p

I

al Data

ribution

269

10000

H

gina 9 de 26

periodo de

DocentAlumn

4.9 Para saplicóvalor funció

Con ude la t Si D< Los vsignifies la p Ho= Lcomet

Dondedatos Del ande fredemáprecip

Hidráulica


PRUEBA

saber a qué dó la prueba de

absoluto de ón de probabil

un valor críticotabla de Kolm

d, se acepta l

alores del nivcación de 5%probabilidad d

La función deter un error tip

e “m” es el nú.

nálisis de la pecuencias de s. El resultad

pitación

Cuadro N° 4

a de Transport


A DE BONDA

distribución dee bondad de ala diferencia idad estimada

o “d” que depemogorov.

a hipótesis es

vel de significa%, y para una mde rechazar la

e distribución po I. La funció

úmero de ord

prueba de bontipo Gumbel o de la prueb

.5 D

N

te de Sedimen

AD DE AJUST

e probabilidadajuste de Kolm

D entre la fua F(Xm).

ende del núm

s nula.

ación α que smuestra de n=

a hipótesis nula

de probabilidón de distribuc

den del dato X

ndad de ajustepresenta un m

ba de bondad

Distribución deEsta

X 1 272 483 254 355 236 357 278 349 33

10 2911 3012 2913 3814 2815 3216 3417 2418 3419 2120 3021 5022 3523 3024 3825 4326 4027 4028 30

D

F

ntos

TE

d teórica se ajmogorov-Smirnunción de dis

mero de datos

se usan norma= 19 el valor da.

dad es D (α, ción de probab

Xm en una lis

e de Kolmogomejor ajuste p de ajuste se

e frecuencias ación Cerro de

Fx 7.1 0.2636 8.3 0.9538 5.6 0.1848 5.0 0.6810 3.2 0.0850 5.0 0.6810 7.2 0.2691 4.6 0.6642 3.0 0.5907 9.0 0.3721 0.4 0.4525 9.0 0.3721 8.8 0.8097 8.0 0.3144 2.2 0.5504 4.4 0.6556 4.0 0.1139 4.0 0.6378 1.0 0.0306 0.0 0.4298 0.0 0.9645 5.0 0.6810 0.0 0.4298 8.0 0.7870 3.0 0.8968 0.0 0.8396 0.0 0.8396 0.0 0.4298

XFmáx 0

10 XF m

justa mejor lonov. Esta pruestribución de

y del nivel de

almente son dde “d” crítico. E

β…), cuandobilidad observa

sta de mayor

orov–Smirnov por presentar muestra en e

Tipo Gumbel e Pasco

Fo A0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600 0.1800 0.2000 0.2200 0.2400 0.2600 0.2800 0.3000 0.3200 0.3400 0.3600 0.3800 0.4000 0.4200 0.4400 0.4600 0.4800 0.5000 0.5200 0.5400 0.5600

mm XFX

1nm

s datos obsereba consiste eprobabilidad o

e significación

del 10%, 5% El valor de α,

o en realidad ada se calcula

a menor y “n

se ha observ un valor de Del Cuadro Nº

Precipitación

Abs(Fo-Fx) 0.2436 0.9138 0.1248 0.6010 0.0150 0.5610 0.1291 0.5042 0.4107 0.1721 0.2325 0.1321 0.5497 0.0344 0.2504 0.3356 0.2261 0.2778 0.3494 0.0298 0.5445 0.2410 0.0302 0.3070 0.3968 0.3196 0.2996 0.1302

PDRH

Pági

rvados y calcuen comparar eobservada Fo

seleccionado

y 1%. Para uen la teoría e

es cierta, esa como:

” es el númer

vado que la dD= 0.9138 me3.4.y su Frec

máxima 24 ho

H

ina 10 de 26

ulados, se el máximo o(Xm) y la

o, extraído

n nivel de stadística,

s decir de

ro total de

istribución enor a las

cuencia de

oras

DocentAlumn

4.10

Las epermiconcede loseventola may Existeellos ela durde 10

Dóndet T

El valhorari

I a, b P24 Las crelació

Dónde

TtP

1060P

aI

Hidráulica


INTENS

estaciones detan obtener

eptual, referens casos, margos de lluvia esyor parte del m

en varios modes el modelo ración de la to años. La exp

e: = duración= periodo d

= precipita

= precipita

or de , pua a partir de la

= intensida= parámet= precipita

curvas de intón:

e:

1060P

baP24

a de Transport


IDADES DE L

e lluvia ubicadregistros de

nte a que los ginalmente depstán asociadomundo.

delos para estde Frederich rmenta en min

presión es la s

n en minutos de retorno en

ación caída en

ación caída en

uede ser calcua precipitación

ad máxima enros del model

ación máxima

tensidad-dura

0(PTt

te de Sedimen

29 3030 4431 2332 4633 3734 4035 2736 2337 3638 2839 2540 3041 3842 2243 2944 2645 2046 3347 4648 2749 26

LLUVIA

das en la zo intensidadesvalores extrempendientes deos con celdas

timar la intensBell que permnutos y la preiguiente:

años

n t minutos con

n 60 minutos c

ulado a partir n máxima en 2

n mm/h o; 0.4602, 0.8en 24 horas

ación-frecuenc

log21.0 Te

ntos

0.0 0.4298 4.0 0.9111 3.5 0.0953 6.0 0.9343 7.0 0.7555 0.0 0.8396 7.0 0.2581 3.0 0.0786 6.0 0.7202 8.6 0.3490 5.1 0.1609 0.5 0.4582 8.0 0.7870 2.6 0.0666 9.4 0.3953 6.8 0.2471 0.7 0.0259 3.2 0.6004 6.7 0.9410 7.3 0.2747 6.7 0.2417

na del proyes máximas. mos de lluviase la localizació atmosféricas

sidad a partir mite calcular lacipitación máx

n periodo de r

con periodo d

del modelo de24 horas.

876, respectiva

cia, se han c

()52.0T

n

m

t

TKI

0.5800 0.6000 0.6200 0.6400 0.6600 0.6800 0.7000 0.7200 0.7400 0.7600 0.7800 0.8000 0.8200 0.8400 0.8600 0.8800 0.9000 0.9200 0.9400 0.9600 0.9800

cto no cuentPara poder s de alta intenón geográfica las cuales tie

de la precipita lluvia máximxima de una h

retorno de T a

e retorno de 1

e Yance Tuer

amente.

calculado ind

25.054.0( t

m

0.1502 0.3111 0.5247 0.2943 0.0955 0.1596 0.4419 0.6414 0.0198 0.4110 0.6191 0.3418 0.0330 0.7734 0.4647 0.6329 0.8741 0.3196 0.0010 0.6853 0.7383

an con registestimarlas se

nsidad y corta, con base en

enen propieda

tación máximma en función hora de duraci

ños

10 años

ros, que estim

directamente,

1060)50.0 P

PDRH

Pági

tros pluviográe recurrió ala duración, enn el hecho de des físicas sim

a en 24 hora del período dión y periodo d

ma la intensida

mediante la

H

ina 11 de 26

áficos que principio

n el mayor que estos milares en

s. Uno de de retorno, de retorno

ad máxima

siguiente

DocentAlumn

I K, m, T t Si se

O bien DóndeY = LoX1 = LX2 = L Los fauna rey en la

4.11

Hidráulica


= Intensida n = factores c

= período = duración

toman los logLog (I) = L

n: Y = a0 + a1

e: og (I), Log (T) Log (t)

actores de K, megresión múltia Figura Nº 3

DETERM

1

10

100

Intensidad(mm/hora)

a de Transport


ad máxima (mcaracterísticosde retorno en

n de la precipit

aritmos de la Log (K) + m Lo

X1 + a2 X2

a0 = Loa1 = ma2 = -n

m, n, se obtieple. En el Cua.4 se muestra

CuadrDuración (t) (minutos)

5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Figura

MINACIÓN DE

10 30

2

te de Sedimen

mm/min) s de la zona de años tación equival

ecuación anteog (T) -n Log (

og K m n

nen a partir deadro Nº 3.5 se

a la curva I-D-F

ro N° 4.6: Re

2 5 33.57 3923.30 2716.17 1913.06 1511.22 13

9.98 119.06 108.36 97.79 97.32 86.92 86.58 76.29 7

N° 4.4: Cur

E CAUDALES

0 50

Curv

5

ntos

e estudio

ente al tiempo

erior se obtien(t)

e las intensidae presenta el F.

esultado de laPeríodo de

10 9.70 45.07 7.55 31.28 9.12 21.71 5.44 17.53 3.27 15.07 1.80 13.39 0.72 12.17 9.88 11.22 9.21 10.45 8.66 9.83 8.19 9.30 7.79 8.84 7.44 8.44

rva Intensidad

S DE DISEÑO

70Duraciónen

vaIntensidad

10 25

o de concentra

ne:

ades máximas resultado de l

as intensidade Retorno (T) en añ

25 50 53.30 6036.99 4125.67 2920.73 2317.82 2015.84 1714.39 1613.26 1512.36 1411.62 1310.99 1210.45 11

9.98 11

d – Duración –

O

90nminutos

‐Duración‐Fr

50 100

ación (min)

s calculadas alas intensidad

s máximas ños 100

0.51 68.69 .99 47.67

9.14 33.08 3.54 26.72 0.22 22.96 7.98 20.41 6.33 18.54 5.06 17.10 4.04 15.93 3.19 14.97 2.48 14.17

.87 13.47

.34 12.87

– Frecuencia

110

recuencia

0 200

PDRH

Pági

anteriormente,des máximas c

200 77.98 54.12 37.56 30.33 26.06 23.17 21.05 19.41 18.09 17.00 16.08 15.29 14.61

130

H

ina 12 de 26

, mediante calculadas

DocentAlumn

Comobase acálculTriang 4.12

El tiemque toparámKirpic

Fórmu

DóndeTc L S

Fórmu

DóndeTc L S

Fórmu

DóndeTc L A S En el

N°

1

2

Hidráulica


o no se cuentaa las precipitao de los caugular (US. Soi

TIEMPO

mpo de conceoda la cuenc

metro, en el pch, Temes y B

ula de Kirpich

e: = Tiempo d= Longitud= Pendien

ula de Temes

e: = Tiempo d= Longitud= Pendien

ula de Bransb

e: = Tiempo d= Longitud= Área de = Pendien

Cuadro Nº 3.

Descripció

Microcuenca San

Componentes el B

a de Transport


a con datos daciones máximudales de disel Conservació

O DE CONCEN

entración es uca contribuya presente esturansby William

:

de concentracd del curso prite a lo largo d

:

de concentracd del curso prite a lo largo d

by Williams.

de concentracd del curso pri cuenca en Kmte a lo largo d

.6 se presenta

Cuadro

ón Area

(Km2)

Juan 166.0

Brocal 8.25

te de Sedimen

e caudales mmas cercanas eño se ha de

ón Service, 19

NTRACIÓN

uno de los pri con la escodio se ha em

ms.

ción en horas ncipal en metr

del cauce en m

ción en horas.ncipal en kilóm

del cauce en m

ción en horas.ncipal en kilómm2. del cauce en m

a el Tiempo de

o N° 4.7: Tie

Longitud cauce (m)

18600

4400

Tc

T

Tc

ntos

máximos registal proyecto y

esarrollado el 57).

incipales parárrentía superf

mpleado el pro

ros

m/m

. metros. m/m.

. metros.

m/m.

e Concentració

empo de Conc

Cota (msnm)

Máxima Mínim

4450 4180

4420 4185

000325.0

30.0S

LTc

2433.0A

trados en las qlas caracterís método Hidr

ámetros que mficial. Existenomedio de tre

ón de las cuen

centración de l

Desnivel (m) ma

0 270

5 235

385.0

77.0

5S

L

19.0

76.0

S

L

2.01.0 SA

L

quebradas y rsticas de las mrograma Unita

mide el tiempo varias fórmues fórmulas a

ncas en estud

las cuencas

Pendiente (m/m) Kirp

0.015 3.2

0.053 0.6

PDRH

Pági

ríos, se ha esmicrocuencas. ario Sintético

o que se neculas para calcampliamente

dio.

Tiempo de Conce

pich Temez G

21 6.18

64 1.61

H

ina 13 de 26

stimado en Para este de forma

esita para cular este utilizadas:

entración (horas)

Giandotti Prome

6.04 5.14

1.48 1.24

edio

4

4

DocentAlumn

4.13 Mockuunitar

DóndeA = ártp = tieqp= de

Del anmedia tb= 2.6 A su v

Dóndeconce

O bien

DondeLa duaprox

Para ccuenta

Pe puConse

4.14 Mediasuperdifereaños.

Hidráulica


MÉTODO

us, desarrollório, se escribe

e: rea de la cuenempo pico en escarga pico e

nálisis de variante la expres

67 tp

vez, el tiempo

e: de es la dentración tc co

n con la ecuac

e L es la longiuración en excximadamente c

cuencas grana la precipitac

uede ser calcervation Servi

CAUDAL

ante el métorficial, a fin dentes periodos

a de Transport


O DEL HIDRO

ó un hidrogra el gasto pico

nca en km2 horas. en m3/s/mm.

os hidrogramaión:

de pico se ex

duración en eomo:

ción:

itud del cauceceso con la qcomo:

des o como dción efectiva P

culada tomance, donde N e

L DE DISEÑO

do de Hidroge establecer es de retorno,

Figu

rt 0

te de Sedimen

OGRAMA UN

ma unitario s como:

as, Mockus co

xpresa como:

exceso y tr el

e principal en mue se tiene m

de = tc para cPe.

ndo en cuentes el número d

O

grama Unitarel dimensionaasumiendo un

ura N° 4.5:

ct6.0

Pe

0.0tr

ntos

ITARIO SINT

sintético de fo

oncluye que e

tiempo de re

m, S su pendiemayor caudal

uencas peque

Qmax = qp x

ta los númerode escurrimien

rio Sintético amiento de lasn riesgo de fa

Hietograma

bp tq

555.0

p

det

2

Tc2de

2032

508

NP

NP

64.0

005

S

L

ÉTICO DE FO

orma triangula

el tiempo base

etraso, el cua

ente en % y trpico, a falta d

eñas. El caud

Pe

os de escurrnto.

de forma Trs obras linealalla de 10% y

Triangular de

A5

rt

c

32.20

08.52

4

ORMA TRIAN

ar. De la geo

e y el tiempo d

al se estima

r el tempo de de mejores da

al máximo se

rimiento propu

riangular, se es y no linea

y una vida úti

Diseño.

PDRH

Pági

GULAR

ometría del h

de pico tp se r

mediante el t

retraso en hoatos, se pued

determina to

uesto por el

calculó la eales, se calcull de la relave

H

ina 14 de 26

idrograma

relacionan

tiempo de

ras de calcular

mando en

U.S. Soil

escorrentía laron para ra de 100

DocentAlumn

En el de Hid

1 Micro

2 Comp

5.1

El FLOuna spropaEl trámovimhiperc Es cotorren Esto sestos corte actua El moflujos simulacomo

Hidráulica


Cuadro Nº 3drograma Unit

Descripción

ocuenca San Juan

ponentes el Brocal

DESCRI

O-2D es un mserie de celdaagación de la onsito de aven

miento y conconcentrados

onocido que enciales, no pue

se debe a qu fluidos se cosuperior a unnte es inferior

odelo bidimens de huaycos yar flujo en top planicies de i

hp

1

q

Q

a de Transport


3.7 se muestretario Sintético

Cuadro N°

Área

(km2) 166.00

8.25

PCIÓN DEL M

modelo simple s sobre la plaonda de flujo snida en 2 dimservación dede sedimento

el movimientoede represent

e la concentromporten comn esfuerzo crr al esfuerzo c

sional de difery aludes torrepografías cominundación y á

p de

tp

te de Sedimen

ea el caudal m de forma Tria

4.8: Caudal

Pendiente Cu

S (m/m) (m0.015

0.053

V.

MODELO FLO

de conservacanicie inundabsobre el domiensiones se rl volumen de

os.

o de un fluidoarse por medi

ración alta de mo fluidos no-nrítico dado pacrítico el movim

rencias finitas enciales en rí

mplejas como áreas urbaniz

de/2

tb

ntos

máximo de disangular.

diseño para d

Caudal unitario

Númecurv

m3/s/mm) CN6.10 71

1.25 74

CARACTER

O-2D

ción de volumeble o través denio del flujo esrealiza mediae fluido tanto

o tan complejoio de métodos

materia sólidnewtonianos, ara iniciar el mmiento del fluid

FLO-2D (O’Bos y quebradlas que se padas de Maca

seño para cad

diferentes peri

ero va

N T=2 T= 6.04 14.4

4 2.24 4.4

RÍSTICAS GEN

en. Éste mueve segmentos s controlado pnte la integrao para una a

o como el qus que se aplica

da en los huaylos cuales req

movimiento dedo se detiene

Brien) simula fldas, y en conoresentan en lashca, así com

qp

Syntetic Unit by Mockus, VUS. SCS.

da microcuenc

odos de retorn

Caudal m

5 T=10 T=40 21.53 32

49 6.30 8

NERALES DE

ve el volumendel cauce pa

por la topogración numéricaavenida de a

ue forman losan a fluidos co

ycos y aludesquieren la accel fluido; y vi.

lujo de fluidosos de deyeccla Micro cuenmo el intercam

t

HidrographVictor

PDRH

Pági

ca aplicando

no.

máximo (m3/s)

=25 T=50 T2.15 41.11

.93 11.10

EL ÁREA DE

de avenida ara el tránsito fía y resistenca de las ecuaagua como p

s huaycos y lomo el agua.

s torrenciales ción de un esceversa, si e

s no-newtonianción. El modenca del rió Pambio de fluido

H

ina 15 de 26

el método

T=100 T=200 50.81 61.18

13.40 15.84

ESTUDIO

a través de en río. La

cia al flujo. aciones de para flujos

os aludes

hace que sfuerzo de l esfuerzo

nos, como lo permite

ariac, tales entre ríos

DocentAlumn

y la phuaycla geo(líquid En esMohr C denmezclsedim El modifereelemeposicireduc 5.2

El mohidráude hid Como • • • • • • • •

Hidráulica


planicie de inucos y alud torrometría del ríodo y sólido), p

stas ecuacioneCoulomb τmc

nota el coeficla ρm, de la l

mentos Cv.

odelo usa un nciales de mo

entos cuadradón en la malla

cción del flujo q

ATRIBU

odelo FLO-2D ulicas, tales codrogramas líqu

o principales a

Tránsito deFlujo no coModelacióLas calles Análisis hiSimulaciónTransporteEstructura

a de Transport


undación. Puerencial (flujo do, valores de recipitación y

es η es la visc = pstanΦ deciente de esfuongitud de Pr

esquema ceovimiento. La dos de tamañoa, una elevacique atraviesa

TOS DEL MO

está basado omo ríos, canauidos y/o sedi

atributos se tie

e hidrogramasonfinado supen de ríos y ca son modeladadrológico: lluvn de flujos de e de sediments hidráulicas

Figura N° 5

te de Sedimen

ede modelarsede barro). Com

la rugosidad propiedades r

cosidad dinámependen de la uerzos cortantrandtl l, del ta

entrado de di topografía deo uniforme paón o cota de t la celda para

ODELO FLO-2

en los procesales, puentes,mentos bajo u

ene:

s de avenida erficial en 8 diranales as como cana

vias, evaporaclodo y escomtos

.1: Proceso

ntos

e flujo de agumo datos de e

del río y de lareológicas de

mica; τc es el presión intergtes inerciales,amaño del sed

ferencias finite la superficieara toda el áreterreno, un co simular bloqu

2D

sos físicos de, etc. Como prun esquema e

recciones

ales rectangulación, infiltracióbros (huaycos

os Físicos sim

ua, flujo hipercntrada se reqa planicie de la mezcla agu

esfuerzo de granular ps y , el cual depedimento ds y

tas explícito e se discretizaea de estudio oeficiente de ruueo por edifica

el ciclo hidrolórincipal atributen dos dimens

ares n y abstracciós)

mulados por el

concentrado duiere la topoginundación, h

ua sedimento.

cedencia cohdel ángulo de

ende de la dede una funció

para la soluca en una malla y a cada elemugosidad (n deaciones.

ógico con la prto del modelo siones.

ón

modelo FL0-2

PDRH

Pági

de sedimentografía digital dehidrogramas d.

esivo; los esfe reposo Φ deensidad de món de concen

ción de las ea formada pomento se le ae Manning), fa

resencia de e se menciona

2D.

H

ina 16 de 26

s, flujo de el terreno,

de entrada

fuerzos de el material;

masa de la tración de

cuaciones r celdas o

asigna una actores de

estructuras el tránsito

DocentAlumn

6.1 Es el componotabestas hipercproce2000)

• • •

El volsu desedim 6.2

6.2.1 El moflujos simulaSMEBmoderequiedel teentrad 6.2.2 Las ca Se apecuac • E

• E

S

Hidráulica


GENERA

movimiento ortamiento. Plemente en la característicconcentrados sos físicos qu

): InundacionFlujos de bFlujos de d

umen y las presplazamientomentos, de la d

MODELA

DESCRI

odelo bidimens de huaycos yar flujo de relaB, tales comolarse flujo deere la topograerreno, de la da de flujo (líq

PARÁM

aracterísticas

plicó un modelciones que go

Ecuación de la

x

hV

t

h x ∂

∂

∂

∂

Ecuación de ca

SS oxfx -

a de Transport


ALIDADES

cargado de sPero cuando a mezcla, camcas se les

de sedimentue involucra ca

nes o crecidasbarro detritos

ropiedades de y la deposic

distribución gra

ACIÓN HIDRÁ

PCIÓN MODE

sional de difery aludes torreave en topogro planicies de agua, flujo d

afía digital del relavera, zon

quido y sólido)

ETROS DE E

de parámetro

lo numérico bbiernan el mo

a continuidad:

iy

hVy ∂

∂

antidad de mo

x

V

g

V

x

h xx

∂

∂-

∂

∂

te de Sedimen

sedimentos, sla carga de

mbia las propiedenomina f

tos pueden cada uno de el

s de barro

e la matriz del ción de los seanulométrica y

ÁULICA

ELO FLO2D

rencias finitas enciales en ríafías compleja

e inundación yde sedimentos terreno, la ge

na de influenc, precipitación

NTRADA

os de entrada

idimensional ovimiento en s

ovimiento en d

y

V

g

V yy -∂

∂-

ntos

son transportae partículas dedades del fluflujos hipercoclasificarse enlos, función de

fluido (mezclaedimentos. Lay del contenid

FLO-2D (O’Bos y quebradas y planas coy el área dels y alud torreeometría de locia y de la pln y propiedade

que son empl

para la simulau expresión m

dos dimension

t

V

gx

∂

∂1-

VI

ados por el flde sedimentouido y el componcentrados n tres tipos, e la reología d

a agua-sedimeas propiedadedo de arcillas.

Brien) simula fldas, y en conoomo las que s componente

encial (flujo deos componentlanicie de inues reológicas

eadas para la

ación del flujo más completa

nes:

I. MODELO

lujo, y tienen os es de tal portamiento d

(Wan, Wanque se diferede la mezcla a

ento) gobiernaes dependen d

lujo de fluidosos de deyeccse presentan de la Relave

e barro). Comtes mineros, v

undación. Se de la mezcla a

a simulación:

de barro y es(onda dinámic

PDRH

Pági

O HIDRÁULIC

poca influen magnitud quel flujo. A los g, 1994). Lencian entre agua-sedimen

an la hidráulicade la concent

s no-newtonianción. El modeen la zona deera N°6 y N°

mo datos de evalores de la usa un hidroagua sedimen

scombros, utilca).

H

ina 17 de 26

CO FLO2D

ncia en su ue influye flujos con Los flujos

sí en los nto (Julien,

a del flujo, tración de

nos, como lo permite

el proyecto °7. Puede entrada se rugosidad

ograma de nto.

izando las

(1)

(2)

DocentAlumn

S

Deccc

Lfle

τ

Dτmτdre

τ

D

Y

Edmmc

6.2.3 Para l I

EdcaM Pddrd

Hidráulica


SS oxfx -

Donde: h es eexceso de intecomponente dconsideran la convectiva.

Los esfuerzos ujos de lodo

esfuerzos al co

mcc τττ

Donde el esfuemc, el esfuerzd. Cuando eseológico pued

yττ

d

d

Donde τ

Y C

En estas ecuae Mohr Coulo

material; C demasa de la meconcentración

APLICA

la aplicación d

Inicialización El modelo usadiferenciales celdas o elemasigna una poManning), fact Para una celdde dicho eledisponible delresulta en pasde los hidrogr

a de Transport


y

V

g

V

x

h yy

∂

∂-

∂

∂

el tirante del flensidad de pe la pendientpendiente del

cortantes ene inundacion

orte.

tv ττ

erzo cortante tzo cortante visscribimos en de ser desarro

dy

dvC

dy

dv

mcy τττ 2 (m fl

ciones η es laomb τmc = psnota el coeficezcla ρm, de de sedimento

CIÓN DEL MO

del modelo he

n del modelo:

a un esquemade movimient

mentos cuadradosición en la tores de reduc

da y un tiempomento. El ca elemento. Losos de tiempoamas de entra

te de Sedimen

x

V

g

V xx -∂

∂-

ujo y Vx, Vy precipitación (te de fricción l lecho Sox, la

n flujos de senes de lodo, p

dτ

total τ dependscoso τv, el etérminos de llado (O'Brien

2

y

v

mc 2),( sm dCv

a viscosidad dstanΦ dependciente de esfu la longitud d

os Cv.

ODELO FLO2

mos seguido

a centrado deto. La topogrdos de tamañ malla, una ección del flujo

o dados, se caambio en el os pasos de tio relativamentada y del tama

ntos

t

V

gy

∂

∂1-

es el componi) puede ser Sfx se basa a gradiente d

edimento, inclupueden ser c

de del esfuerzoesfuerzo corta

tasas de defn and Julien, 1

dinámica; τc een de la pres

uerzos cortante Prandtl l, d

2D

los siguientes

e diferencias frafía de la suo uniforme palevación o co que atraviesa

alcula el caudavolumen resuempo varían te cortos, (típiaño de la mall

nente de la veno desprecia en la ecuace presión y lo

uyendo los dcalculados de

o límite cohesnte turbulentoformación (dv985):

s el esfuerzo sión intergranutes inerciales,el tamaño de

s pasos:

finitas explícitouperficie se dara toda el áreota de terrenoa la celda para

al neto que enultante se dissegún el critecamente entrela de cálculo.

elocidad promable sobre la ión de Mannios términos de

escritos como la suma de

sivo τc, el esfuo τt, y el esfuev/dy) el siguie

de cedencia ular ps y del á el cual depe

el sedimento d

o para la soluiscretiza en u

ea de estudio yo, un coeficiena simular bloq

ntra y sale postribuye unifo

erio de estabilie 0.1 y 30 se

PDRH

Pági

mediada en el superficie deng. Los otrose la aceleraci

o flujos de escinco compon

uerzo de Mohrerzo cortante ente modelo c

cohesivo; los ángulo de repende de la deds y de una f

ución de las euna malla fory a cada elemnte de rugosi

queo por edific

r cada uno deormemente eidad de Couragundos). Esto

H

ina 18 de 26

(3)

tirante. El el flujo. El s términos ón local y

scombros, nentes de

(4)

r-Coulomb turbulento cuadrático

(5)

(6)

(7)

esfuerzos oso Φ del

ensidad de función de

cuaciones rmada por

mento se le dad (n de

caciones.

e los lados n el área ant, lo que o depende

DocentAlumn

Lee

6.2.4 El FLOuna spropaEl trámovimsedim

Hidráulica


Las ecuacioneen Colorado ecuaciones so

03.0η

y 1.0τ

F

MODELA

O-2D es un mserie de celdaagación de la onsito de aven

miento y consmentos.

a de Transport


es provienen dRocky Moun

on utilizadas p

Cve 1.226 Cve 7.258

Figura N° 6.1

ACIÓN HIDRÁ

modelo simple s sobre la plaonda de flujo snida en 2 dimservación del

Figura

te de Sedimen

de la literaturantain cerca dpara el modelo

: Descarga

ÁULICA BIDI

de conservacanicie inundabsobre el domiensiones se r volumen de

N° 6.2: Mod

ntos

a, y fueron recde las ciudado (O´Brien & J

del flujo a trav

MENSIONAL

ción de volumeble o través denio del flujo esrealiza media fluido tanto

delo Hidráulic

colectadas de des de AspeJulien, 1988).

vés de los con

en. Éste mueve segmentos s controlado pnte la integrapara una ave

o para el proy

depósitos naten y Glenwoo

ntornos de la m

ve el volumendel cauce pa

por la topogración numéricaenida de agu

yecto SMEB.

PDRH

Pági

turales de flujood Springs, U

malla

de avenida ara el tránsito fía y resistenca de las ecuaa como para

H

ina 19 de 26

os de lodo USA. Las

(8)

(9)

a través de en río. La

cia al flujo. aciones de a flujos de

DocentAlumn

6.3 6.3.1 FLO-2predices goviscosdel seviscossedimsedimEl model flu

Hidráulica


SELECC

MODELO

2D transita flujciendo el movbernado por lsidad y el esfuedimento sonsos y esfuerz

mento suspendmento y los coodelo cuadráticujo viscoso a f

a de Transport


CIÓN DEL CÓ

O REOLOGIC

jos de sedimeimiento del flua concentraciuerzo de ceden monitoreadozos dispersivodida y carga mponentes deco de esfuerzflujo turbulento

Cuadro N°

Superficie

Concreto/a

Arena esca

Superficie

Arcilla esca

Poca vege

Hierba cort

te de Sedimen

ÓDIGO DE MO

CO

entos hiperconuido viscoso. Pón de sedime

encia como unos a través dos, y constituy de lecho ene flujos de lodo al corte propo/dispersivo.

6.1: Caudal Parámetro

asfalto

asa

gradual

asa – suelo de

tación

ta de pradera

ntos

ODELAMIENT

ncentrados (fluPara flujos deentos. Se empna función de del sistema. Lye un fenómen el transportdo no puedenpuesto por O'

diseño para dos de resiste

e marga erosio

TO

ujos de lodo y lodo (mudflow

plea un model la concentrac

Los flujos de eno muy diferte de sedime ser simuladoBrien y Julien

diferentes perincia del flujo

Rang

24 –1

30 – 1

90 – 4

onada 100 -

1,000

3,000

y escombros) cws), el movimo cuadrático rción de sedimlodo son dom

rente que los ento convencios a la vez co (1985) descr

odos de retorn laminar

o de K

08

120

400

500

0 - 4,000

0 - 10,000

PDRH

Pági

como un fluidomiento de la ma

reológico predmentos, y los v

minados por procesos de ional. El trann el programaribe el régimen

no.

H

ina 20 de 26

o continuo atriz fluida diciendo la volúmenes esfuerzos carga de sporte de

a FLO-2D. n continuo

DocentAlumn

Un varesidede la FLO-2 6.3.2 La maconceflood)ampliodefinidflujos Cuandde lodvolumpropiemucha El Cucaract Los fluUn fluEste crugospropie La promuchopuede Los flpartíctambiépartícflujos volum

Des

De

Hidráulica


alor de K=228encial y ha sid ecuación cua2D para la est

CONCEN

ayoría de flujentración por v, avenida de ao rango de fldos como eve con concentrdo incrementado. El rango g

men. Las aveedades del flua mayor visco

adro 4.2 se prterísticas del f

ujos de sedimujo de lodo cocomportamienidad. La concedades del flu

opiedad domio menores que incrementar

ujos granularculas de sedimén referidos a

culas. La matr granulares re

men pequeño.

Cuadro N°

cripción Tipo Flujo

eslizamiento

a de Transport


Césped de

85 fue calibraddo usado con badrática para timación de ve

NTRACIÓN V

jos de sedimvolumen de 20agua (water fujos de sedim

entos de avenraciones de seamos la concegeneral de la nidas de loduido de aveniosidad y densi

resenta difereflujo.

mento hiperconnsiste de una

nto es una funcentración de ido incluyendo

nante del flujoue las avenid la flotabilidad

res o flujo de mento no-coha flujos disperriz fluida (aguaesultarán de d

° 6.2: Compo

Concentración

En Volumen

0.65 – 0.8

0.55 – 0.65

te de Sedimen

e hierba añil

do para el flujobuenos resulta la combinacielocidad en la

VOLUMÉTRIC

entos hiperco0 a 55-60 %. lood) y flujos mentos hipercida con conceedimento menentración de sconcentracióno presentan idas de lodo dad.

entes categoría

ncentrados mua matriz fluida nción de las pr sedimento fino la viscosidad

o de lodo (muas de lodo so de partículas

detritos son hesivos con srsivos porque a y sedimentodepósitos de f

ortamiento del

de sedimentos

En Peso

0.83 – 0.91

0.76 – 0.83

ntos

o de lodo de ados en muchón de pendie ecuación de m

CA DE SEDIM

oncentrados qLos términos granulares o

concentrados.entraciones denor al 20% posedimentos, unn de sedimentsimilar compson definitiva

as de los flujo

uy viscosos so de sedimentoropiedades deno (limos, arcd, densidad y

dflow) es la aobre la mism

s de sedimento

fenómenos desolo un volum el momentumo fino) actúa efuerte pendie

l flujo en funci

No hay flujo; fa

Derrumbe de bmovimiento pa

7,000

la quebrada Rhos estudios dentes de friccimomentum.

ENTOS

que ocurren, de flujos de lodispersivos so. Los flujos de sedimento por volumen sona avenida detos en avenid

portamiento qamente difere

os de sedimen

on generalmeno fino que puee la matriz fluicillas y arena esfuerzo de c

alta viscosidada pendiente. os grandes de

e flujos exclumen de agua m de partículaentre las partíntes, distancia

ión de la conc

Carac

alla por deslizamien

bloques con deformulatino del terreno

0 - 50,000

Rudd en Utah de flujos de esión ha sido fo

se encuentraodo (mudflow)on utilizados e sedimento

por encima deon esencialmee agua se tranas de lodo esue las avenidntes que las

nto hiperconce

nte referidos aede soportar eda, geometríafina en la ma

cedencia.

d que resultaráLa densidad

esde gravas h

sivos compue limitado. Los

as es transferiículas como uas cortasy re

centración de s

cterísticas del Fluj

nto de bloques

mación interna dura antes de fallar.

PDRH

Pági

(EEUU) parascombros. Unormulada en

an dentro del ), avenida de para la clasifichiperconcentrl 20% por voluente avenidasnsforma en uns de 20% a 40das de aguaavenidas de

entrados y pre

a flujos de lodel transporte da del canal, peatriz fluida) co

á en bajas vealta de la maasta cantos ro

esto principalms flujos granudo por la coli

un fluido lubriclativamente e

sedimentos C

jo

ante el deslizamient

H

ina 21 de 26

a una área a solución el modelo

rango de lodo (mud cación del rados son umen. Los s de agua. na avenida 0-45% por

a pero las agua con

esenta sus

o. de gravas. endiente y ontrola las

locidades, atriz fluida odados.

mente por ulares son sión entre cante. Los

eventos de

Cv.

to,

DocentAlumn

FLU

JOS

HIP

ERC

ON

CEN

TRAD

OS

6.3.3 La cobidimehidráu 6.3.4 Las cinterfa Se hamostr La pricondicfronteel eve 6.3.5 Para emétodcuadrEl mo10 m finitas 6.3.6 a) As

Hidráulica


Flujos de lodo

Inundación de lodo

Inundación de

DISEÑO

nstrucción deensional. El rulicas del terre

CONDIC

ondiciones deace entre el m

a identificado radas en la Fig

imera condicióción de fronte

era o hacia o dento extremo y

DISCRE

el modelo se do numérico radas cuyas dodelo en el áre que cubre uns se muestra e

ASIGNA

ignación del

El modelanecesario parámetro

a de Transport


0.48 – 0.55

0.45 – 0.48

0.40 – 0.45

0.35 – 0.40

0.30 – 0.35

0.20 – 0.30

< 0.2

O DEL MODEL

l modelo de flresultado requeno, procesos

CIONES DE FR

e frontera sonmodelo, el terre

1 tipo de cogura N° 4.1.

ón de fronteraera la carga desde el domiy se produce e

TIZACIÓN DE

ha discretizadde diferencia

dimensiones dea de estudio na superficie den la Ilustració

ACIÓN DE LA

Hidrograma

amiento del flu tener la topo

os reológicos.

te de Sedimen

0.72 – 0.76

0.6 9 – 0.72

0.65 – 0.69

0.59 – 0.65

0.54 – 0.59

0.41 – 0.54

< 0.41

LO DE HIDRÁ

ujo hidráulico uerido proven

s hidrológicos y

RONTERA

restriccioneseno y sus exte

ondición de fr

a correspondees impuesta inio del modeel flujo de lodo

EL SISTEMA

do siguiendo as finitas. Esdependen de l ha sido discrede 4.37 km2. ón N° 1.

S CONDICIO

de Entrada (I

ujo de lodos sografía, el hid Los paráme

ntos

Flujo evidente;plástica bajo su

Flujo se extien

Flujo se extien

El flujo se mezdeformación; dfluida inclinadapero se disipan

Deposición madistribuido en linclinada; partídisipan rápidam

Separación delas arenas y gr

Se distinguen cel fondo en con

ÁULICO

es el procesondrá de la inty condiciones

s impuestas soernalidades.

rontera que s

e a las zonaso especificadlo. La relaveraos hacia el áre

HIDRÁULICO

el esquema dste esquema la cantidad deetizado media La informació

NES DE FRO

INFLOW)

se realizó condrograma líqutros caracterí

deslizamiento lentu propio peso; cohe

de sobre la superfi

de sobre la superfi

zcla fácilmente; muedistribuido en la supa; partículas granden rápidamente.

arcada de gravas y a superficie horizonículas grandes se dmente.

l agua en la superfravas se han sedim

claramente las olasndición inmóvil.

o de transformteracción entr

s de frontera d

obre las malla

se emplea en

s de descargada y el modea N°7 es la quea de la planic

O

de solución decontempla e

e información ante 43,608 ceón gráfica del

ONTERA AL M

el software Fuido-sólido, laísticos del se

to sostenido por el esivo; no se expan

cie; flujo cohesivo;

cie; flujo cohesivo;

estra las propiedadperficie horizontal pes se depositan (pe

las propiedades fluntal pero mantiene depositan (peñones

ficie; las olas viajanmentado y se mueve

s y ondas; todas las

mación de la dire el marco h

den entrada y s

as del modelo

n modelos de

a o nodos de lo calcula al ue provoca elcie de inundac

e las ecuacionel uso de ma disponible y eldas de con acuífero disc

MODELO

FLO 2D. Paras propiedade

edimento se f

PDRH

Pági

flujo de lodo; deforde en la superficie

algo de mezcla.

algo de mezcla.

des fluidas en la pero mantiene una eñones); aparecen

uidas en la deforma una superficie fluids); aparecen ondas

n fácilmente; la mayen como arrastre d

s partículas descan

scretización dhidráulico, prosalida del mod

o a fin de repr

e lodos, las c

salida, en esfinal, a travé rebose por a

ción.

nes de flujo mallas rectangula calidad de dimensiones

cretizado en d

a este modelas del sedime

fijaron de acu

H

ina 22 de 26

rmación .

superficie ondas

ación; da s pero se

yoría de de fondo.

nsando en

de la malla opiedades delo.

resentar la

uales son

ste tipo de s de esta

altitud ante

mediante el ulares y/o la misma. de 10 m x

diferencias

amiento es ento, y los uerdo a la

DocentAlumn

b) As

Cd

l(

3/

)

Hidráulica


experiencimineros.

Como primel métodoAdimencioresultados

Figura

ignación de l

El modeloentre los ta

Para un econcentracgradualmeunos minuLa concen

volCv

(10)

y Cv es de

γ svC

(11)

Donde γ=p

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

0.0

Cau

dal

(m

3/s

)

a de Transport


ia en otros pa

mer paso, se po empírico donal, para ass muestran un

N° 6.3: Va

la Concentra

o considera elamaños de se

evento de flujoción volumétrente hasta 0.3utos antes del ntración de sed

aglumendel

devolumen

escrito como c

γ(

γ

sw

w

C

C

peso específic

0.5

te de Sedimen

aíses, donde s

procedió a ingdel Soil Consí obtener el caudal pico d

lores del hidro

ción Volumét

fluido homogedimento. o de escombrrica (Cv) en e35 ó 0.45 % de pico del hidrodimentos por

segua

enseel

dim

dim

concentración

)γ

co del agua y γ

1.0 1.5

INFLOW

ntos

se han calibrad

resar los datonservation Se hidrograma de 10.54m3/s.

ograma de reb

trica de Sedi

géneo (una so

ros, se estimael tiempo partependiendo deograma líquidovolumen Cv e

ento

to

m

de sedimento

γs=peso espe

2.0

Tiempo

10.54 m3 -

Q (m3/s)

do con cuenc

os de la cuencervice (SCS),

para un tiem

boce para el D

mentos Cv

ola fase) de c

a como primetiendo de un el sedimento do. es dado por:

o por peso:

ecífico del sed

2.5

Tr=100 año

Cv

cas experimen

ca para cálculo denominado

mpo de retor

Deposito de Re

concentración

era aproximacvalor cercanode la relavera

dimento

3.0 3.5

os

PDRH

Pági

ntales con com

o de caudal mo Hidrogramarno de 100 a

elaves N°7.

variable, sin

ción una distrio a 0.20 y au. El pico de Cv

0.1

0.2

0.2

0.3

0.3

0.4

0.4

0.5

5 4.0

H

ina 23 de 26

mponentes

máximo por a Unitario años. Los

distinción

bución de mentando v se ubicó

15

20

25

30

35

40

45

50

Cv

DocentAlumn

•

•

•

•

c) Tie

•

En revolum45 % el fina 6.3.7 Los recualesentre inundadel re Los vo

El vo(STOR Dentrode mavulner

Hidráulica


El hidrogracondición barro.

Se asumióceldas de

Los parámincluidas e

• La grave

empo de Simu

• El tiempo

sumen, se esmétrica de sed en el intervaloal del hidrogra

RESULT

esultados de ls 40,016.78 m0.5 m a 3.3 ación de 59,0boce y una de

olúmenes rep

C

Hidrogr

Almace

Flujo fu

lumen de enRAGE) y un v

o de los resulayor y menorrabilidad, zona

a de Transport


ama de caudde condicion

ó una rugosidla zona del pr

metros reológicen la literatura

dad específica

ulación

o de simulació

studia una creimentos (Cv) o anterior al pma.

TADO DEL MO

a modelaciónm3 son agua m con veloci

017.81 m2, el eposición de a

ortados por e

Cuadro N° 6.3

rama de entrada (IN

namiento dentro de

era del área de sim

ntrada (INFLOvolumen de sa

ltados del pror deposición, as de peligro,

te de Sedimen

al líquido cones de la rela

dad “n” de Maroyecto SMEB

cos del fluido especializada

a del sedimen

ón es de 3.06

eciente con unde 20 % a 25

pico líquido, lu

ODELO Y US

nos reporta u y 18,272.84 dades máximreboce tiene uacumulación s

l modelo FLO

3: Salida del

Flujo (m3)

NFLOW)

el área de análisis

mulación (OUTFLO

OW) se subdialida (OUTFLO

ograma, se pu zonas con m entre otras.

ntos

n la respectivavera, y los p

anning de 0.03B (sobre el reb

se fijaron en fa.

nto es igual 2.6

horas.

n caudal líquid% en la rama

uego disminuy

SO DEL MODE

un volumen tom3 correspo

mas de hasta un área de acsobre el relave

-2D son:

l programa FL

W)

ivide en un vOW).

ede visualizarmayor y meno

a concentracparámetros pr

35 en el caucbose de la rela

función de la

65.

do máximo de ascendente d

ye hasta un 20

ELO

otal de creciennden a sedim3.71 m/s. El

cumulación dee de 51,503.97

LO-2D dentro

Agua (m

40,01

39,91

13

volumen alma

r elevación deor velocidad,

ión volumétricropuestos por

ce de la quebavera N°7).

similitud enco

e 10.54 m3/s del hidrogram0 %, permane

nte simulada dmento. La promodelo predi

e flujo de lodos7.

del área simu

m3) Agua con(

16.78

19.56

36.44

acenado dent

el terreno, sup dirección de

PDRH

Pági

ca de sedimer O´Brien par

brada, y de 0.

ontrada en las

con una conca y de valor m

eciendo consta

de 58,289.62 mfundidad máxce un área ms de 5,656.21

lada.

n sedimento m3)

58,289.62

58,119.27

170.35

tro de malla

perficie del agl flujo, zonific

H

ina 24 de 26

ento, es la ra flujo de

.025 en el

s muestras

centración máximo de ante hasta

m3, de los xima varía máxima de

, producto

analizada

gua, zonas cación por

DocentAlumn

Hidráulica


RES

CONVOLUENTR

TIE

ENTR

HIDR

SALI

FFLUJ

HIDRSALI

ALMASALI

SALISIST

VOLUALMA

LA MINUN

a de Transport


UMEN DE LA S

SERVACIÓN DUMEN DE INDRADA)

EMPO DE SIMU(HORAS

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

RADA DESCRIPC

ROGRAMA DE

DA DE VOLUM

FLUJO SUPERJO DE INUNDA

ROGRAMA FLUDA DE INUNDA

ACENAMIENTODAS DE INUND

DA TOTAL DETEMA DE RED

UMEN TOTAL ACENAMIENTO

MÁXIMA ÁREA NDABLE MEDIA

te de Sedimen

SIMULACIÓN

DEL VOLUMENICACIÓN DE E

ULACIÓN S)

BALANC

IÓN ENTRADA 4

MEN

RFICIAL ACIÓN 3

UJO DE ACIÓN

O Y DACIÓN 4

TOTAL DE SL

SALIDA Y O

CALCULADA ANTE FLO2D

ntos

CON FLO2D P

N NEGATIVO MEXCESOS (SAL

PASOS TIEMPO (SEG) C

0.062 0.021 0.075 0.115 0.224 0.700 0.826 0.898 0.927 0.907 0.934 0.939

CE DE MASA

FLUAGUA VO

40,016.78

SALAGUA VO

39,919.56

136.44

40,056.00

SALIDAS FLO2

136.44

40056

PARA EL PROY

M3 LIDA + ALMAC

VOLUMEN DONSERVACIÓ

-0.000201-0.0005030.0013110.001308-0.000847-0.001962-0.000901-0.000899-0.000891-0.000896-0.000898-0.000897

UJO EN M3 OLUMEN/SEDI

58,289.62

IDA EN M3 OLUMEN/SEDI

58,119.27

170.35

58,289.62

2D

5

YECTO SMEB

ENAMIENTO >

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Hidráulica


CONCLU

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rbind Prasad Mvil Engineerin

ohnson, A. y R.B Prior. arcia, R. and azards and R005. apan Internatio the Rimac ba

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one delineatio010

a de Transport


USIONES

e FLO2D es cados de la mo

s cuales 40,01didad máximanentes de la r

o predice un áón de flujo de

elave de 51,50total funcionalos cuales se

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te de Sedimen

capaza de simodelación nos6.78 m3 son a

a varía entre 0relavera, no seárea máxima e lodos de 5,603.97. lidad, el mode tenga informa

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ntos

V

ular flujos de s reporta un vagua y 18,2720.5 m a 3.3 merán impactad de inundació656.21, produ

elo requiere sación.

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er calibrado c

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con datos de e

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el Perú, MEMering, Nutriosoernational Ass

ices. New Je

r Manual, 122

ation techniquezards Earth S

PDRH

Pági

RECOMENDA

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eboce tiene unosición de ac

eventos ocurr

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ina 26 de 26

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71 m/s en

n área de umulación

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