Modelamiento bidimensional de pedraplenes colocados en los afluentes de la quebrada San Idelfonso

Abstract

La presente investigación surge como una necesidad de hallar una solución a los episodios de activación experimentados de los últimos 30 años en la Quebrada San Idelfonso, los cuales tienen por consecuencia la inundación de la ciudad de Trujillo, por lo cual se postula un modelamiento bidimensional de la Quebrada San Idelfonso que permita elegir la colocación idónea de pedraplenes a lo largo de su cauce. Se comenzó recorriendo los distintos puntos de la Quebrada San Idelfonso, inspeccionando visualmente los diques o presas de tierra que habían fallado tras los sucesos ocurridos en Marzo de 2017. La presencia de lluvias en la parte baja de las cuencas fue asociada a un fenómeno llamado Niño Costero, lo que provocó escurrimientos superficiales en el cauce de la Quebrada San Idelfonso, desembocando finalmente en la ciudad de Trujillo y acarreando gran cantidad de sedimentos. El levantamiento topográfico reveló una pendiente pronunciada en el cauce principal. Este dato serviría como información importante para determinar los caudales máximos para cada período de retorno, siendo obtenidos de acuerdo a simulaciones hidrológicas aplicadas a cada microcuenca existente. Una primera dificultad consistió en determinar un caudal para cada afluente en base al área de las mismas microcuencas. Conocidas estas condiciones, se consiguió diseñar los pedraplenes. La forma trapezoidal de los mismos fue la más sencilla y efectiva para cumplir su función tanto en la simulación hidráulica como en su puesta real, disminuyendo la velocidad del flujo y transporte de sedimentos. Tras la simulación hidráulica usando el software especializado de modelamiento IBER, se encontraron los tiempos de cálculo del modelo, teniendo cada perfil un caudal propio, contando con la puesta de pedraplenes propuestos. Siendo el caudal promedio de 53.75 m3/s, los tiempos de salida con pedraplenes son mayores a aquellos obtenidos sin pedraplenes. Para caudales bajos, el tiempo de demora mejora al producirse infiltración por ocurrir en suelos arenosos y altamente permeables, pero para caudales altos se presenta una variación del tiempo de demora de aproximadamente 20%. Los resultados mostrados revelan que una puesta de pedraplenes en los afluentes indicados de la Quebrada San Idelfonso logra retener el flujo de agua y sedimentos, siendo necesario para prevenir futuros daños en las zonas urbanas cercanas y centrales de la ciudad de Trujillo.

The following research comes up as an answer needed for flood activation episodes of last 30 years in San Idelfonso’s defile, which in consequence brings an overflow to the city of Trujillo, hence a bi - dimensional modeling of San Idelfonso’s defile is put forth, and it will allow choosing the right placement of weirs along its bed. It has started roaming every different point in San Idelfonso’s defile, visually inspecting those land dams that failed after the events happened in March 2017. The presence of rains on basin’s bottom was connected to weather phenomenon called “El Niño Costero”, which triggers surface runoffs in San Idelfonso’s basin, flowing finally in the city of Trujillo hauling a large amount of sediments there. The topographic survey revealed a high slope in the main basin. This datum would serve as essential information to determine the maximum volume for each return time, being obtained according to hydrologic simulations applied to each existent micro basin. A first difficult consisted in determine a volume for each tributary based in the known micro basin’s areas. Being these conditions known, the weirs were designed. The trapezoidal shape of them was the simplest and accurate in order to serve both in hydrological simulation and their real placement, decreasing both speed of flow and sediment transport. After running the hydraulic simulation using the specialized modeling software IBER, the model’s calculation times were found, having each profile its own volume considering the right weirs. Being the average flow 53.75 m3/s, outflow times with weirs were greater than those without weirs. For low volume flows, the delay times have an upturn after percolation happened in high pervious sand - type soils, but for high volume flows the oscillation concerning delay times is around 20%. The results shown reveal that weir setting in indicated tributaries on San Idelfonso’s defile bring off a notable delay in both water flow and sediments, being necessary in order to previse future damage in both nearby and central urban zones in the city of Trujillo.