Evolución de la morfología del cauce del río Virú por efectos de avenidas y caudal dominante, tramo puente Virú y bocatoma mochán, provincia Virú - departamento la libertad

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo determinar la evolución de la morfología del cauce (ancho, pendiente y profundidad) del río Virú por efectos de avenidas y caudal dominante, cuyo tramo de estudio comprende desde el puente Virú hasta la bocatoma Mochán ubicada en la localidad de Santa Elena, para ello se realizó un estudio topográfico del tramo de estudio mediante estación total y Drone, obteniendo como resultado una pendiente de 0.46%. Se analizó el registro de caudales del río Virú desde 1950 al 2018 proporcionados por la Sub - Gerencia de Operación y Mantenimiento del Proyecto Especial CHAVIMOCHIC, con este registro de caudales se calculó el caudal de máxima avenida, el cual fue de 359.64 m³/s ≈ 360 m³/s para un período de retorno de 170 años, así mismo se calculó el caudal dominante a partir de 3 métodos: método estadístico (periodo de retorno de 1.4 a 10 años), cuyos caudales para periodos de retorno de 1.4, 3, 7 y 10 años fueron de 24 m³/s, 52 m³/s, 94 m³/s y 110 m³/s respectivamente; método geométrico (caudal que llena el cauce) y el método morfológico (mayor transporte de sedimentos de fondo), obteniendo como resultado un caudal dominante de 94 m³/s. Se utilizó el software Iber 2.4.3 para simular estos caudales y calcular el tirante así como la velocidad. Para el estudio de transporte de sedimentos se elaboró mallas de muestreo, se recolectó 6 muestras (3 muestras volumétricas y 3 muestras superficiales) en los 4 sectores en que se dividió nuestro tramo de estudio, se realizó la distribución granulométrica para hallar los D50, D90, D84, D65, D35 y D16, estos diámetros junto con las velocidades y los tirantes calculados a partir del software Iber 2.4.3 se utilizaron para estimar el transporte de sólido de fondo. Para hallar el volumen estimado de sedimentación se consideró solo los sectores aguas arriba de la bocatoma, puesto que son los sectores donde habrá mayor sedimentación por efecto de la retención de los sedimentos debido a la pared del barraje. Se estimó que con un caudal de máxima avenida de 360 m³/s la pendiente y la profundidad tuvieron variaciones de – 0.15% y - 0.37m respectivamente, mientras que para un caudal dominante de 94m³/s la pendiente y la profundidad tuvieron variaciones de – 0.11%, - 0.23m y respectivamente. Como aporte adicional a nuestra tesis, se realizó un estudio de inundabilidad usando el caudal de máxima avenida de 360 m³/s en dos escenarios (con bocatoma y sin bocatoma) para el escenario sin bocatoma se obtuvo una topografía antes de la construcción de la bocatoma Mochán (Diciembre 2017), la cual fue proporcionada por la Junta de Usuarios del valle Virú mientras que para el escenario con bocatoma se realizó una topografía después de la construcción de la bocatoma Mochán, la cual se consideró 2.4 km de largo del cauce del río (1.7 km aguas arriba y 0.7 km aguas abajo de la bocatoma Mochán) y 400 metros adicionales a cada margen del eje principal del cauce para identificar las planicies de inundación, permitiendo de esta manera diseñar los diques de enrocado con profundidad de uña. Para el diseño de los diques de enrocado se obtuvieron los siguientes resultados: ancho de corona de 6m, altura de dique de 5m, longitud total de los diques de 2.34 km a cada margen, diámetro de la roca en el fondo de 1.20 m y diámetro la roca en el talud de 1.00 m.

The objective of this thesis is to determine the evolution of the morphology of the channel (width, slope and depth) of the Virú river due to avenues and dominant flow, whose section of study includes from the Virú bridge to the Mochán mouth located in the town of Santa Elena, for this a topographic study of the study section was carried out by means of total station and Drone, obtaining as a result a slope of 0.46%. The flow record of the Virú river from 1950 to 2018 provided by the Operation and Maintenance Sub-Department of the Special Project CHAVIMOCHIC was analyzed, with this flow record the maximum avenue flow was calculated, which was 359.64 m³/s approx 360 m³/s for a return period of 170 years, also the dominant flow was calculated from 3 methods: statistical method (return period of 1.4 to 10 years), whose flow rates for return periods of 1.4, 3 , 7 and 10 years were 24 m³/s, 52 m³/s, 94 m³/s and 110 m³/s respectively; geometric method (flow that fills the channel) and the morphological method (greater background sediment transport), resulting in a dominant flow of 94 m³/s. The Iber 2.4.3 software was used to simulate these flows and calculate the tension as well as the speed. For the sediment transport study, sampling meshes were prepared, 6 samples (3 volumetric samples and 3 surface samples) were collected in the 4 sectors in which our study section was divided, the granulometric distribution was performed to find the D50, D90 , D84, D65, D35 and D16, these diameters together with the speeds and the braces calculated from the Iber 2.4.3 software were used to estimate the transport of solid bottom. In order to find the estimated volume of sedimentation, only the sectors upstream of the bocatoma were considered, since they are the sectors where there will be more sedimentation due to the sediment retention due to the barrage wall. It was estimated that with a maximum avenue flow of 360 m³/s the slope, the depth and the background width had variations of - 0.15%, - 0.37m and respectively, while for a dominant flow of 94m³/s the slope, the depth and background width had variations of - 0.11%, - 0.23m and respectively. As an additional contribution to our thesis, a flood study was carried out using the maximum avenue flow of 360 m³ / s in two scenarios (with mouth and without mouth) for the stage without mouth a topography was obtained before the construction of the mouth Mochán (December 2017), which was provided by the Virú Valley Board of Users, while for the stage with bocatoma a topography was made after the construction of the Mochán bocatoma, which was considered 2.4 km long of the riverbed (1.7 km upstream and 0.7 km downstream from the Mochán hydromassage) and an additional 400 meters on each margin of the main channel of the riverbed to identify flood plains, thus allowing the design of rock-shaped dikes with nail depth. The following results were obtained for the design of the castings, the crown width of 6m, the height of the dam 5m, the total length of the levees of 2.34 km at each margin, the diameter of the rock at the bottom of 1.20 m and the diameter of the rock in the slope of 1.00 m.