Revista Ingeniería · PDF filerio es la movilidad y dinamismo. ... autoridad...

1Revista Ingeniería Civil

2 Revista Ingeniería Civil

EDITORIALEDITORIAL

Estimados Colegas:

ontinuando con nuestro deseo de tratar diferentes temas de la problemática de nuestra Cciudad, consideramos oportuno recordar que

muchas de nuestras localidades se asientan en la ribera de los ríos y a su vez los centros urbanos con un crecimiento desordenado se acercan a estos.

Dada esta complicada situación, con notoriedad en los ríos Rímac y Chillón, el Capítulo de Ingeniería Civil del Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú, convocó a renombrados especialistas y organizó el Foro “Problemas en el manejo de ríos en áreas urbanas”, realizado los días 28 y 29 de abril de 2011.

En este foro se trató de tocar todos los temas relacionados al manejo de los ríos en áreas urbanas, sabemos que los ríos no funcionan solos y no entienden de fronteras territoriales. Más allá de transportar agua, son corredores biológicos y espacios naturales para la educación, zonas lúdicas y fuentes de fertilidad agrícola. Es cierto que nacen en las cumbres y mueren en otros ríos o en el mar, pero no corren libremente. Un ejército de instituciones desde comunidades de regantes hasta empresas o asociaciones de protección para el medio ambiente, los regula, los amplía y, a veces, los acerca a los ciudadanos.

En la mayoría de los casos la ocupación urbana de las planicies ribereñas y el estrechamiento de los cauces ha reducido el espacio ribereño a su mínima expresión ocasionando desbordes, lo que implica necesariamente la delimitación de la Faja Marginal del río, cuyo objetivo principal es que la población esté segura y recuperar el ecosistema del río.

Lima consume toda el agua del Río Rímac y le entrega desagües, es decir lo agredimos, por lo que presenta un problema de salubridad; pero es un río que además del problema eventual de grandes avenidas también presenta escasez de agua.

Como bien lo han dicho nuestros expositores los ríos son volubles, cambiantes impredecibles, lo característico del rio es la movilidad y dinamismo. La ciudad también es dinámica, cambiante crece, varía, entonces el problema adquiere características más importantes porque los dos elementos son móviles, tanto el río como la ciudad, sobre todo cuando se quiere proyectar una estructura permanente en un medio móvil.

El flujo en un río es un flujo a dos fases agua más sedimento, es tridimensional, por tanto las estructuras que se ubican dentro de los cauces de los ríos deben ser proyectadas obedeciendo a ensayos y modelos hidráulicos, para obtener un diseño más seguro y óptimo.

Se dio recomendaciones tales como:

Conviene que haya, en forma real y efectiva, una autoridad responsable de cada cuenca en su integridad y manejo del rio. En el caso del Rímac es urgente.

La incorporación del río a la ciudad debe ser una actividad multidisciplinaria y tener un enfoque holístico en el que la solución de los problemas de hidráulica e hidrología sea de prioridad absoluta para lograr así una decorosa “fachada fluvial” del río a la ciudad.

Detener el maltrato creciente que vienen sufriendo muchos ríos e impedir nuevos estrechamientos en los cauces fluviales.

Toda vez que una estructura comprometa el cauce, se hace necesario recurrir al estudio en modelo hidráulico. Se debe evitar las intervenciones en el cauce, y en el caso de intervenciones previas que hayan producido cambios relevantes, esto deberá ser evaluado muy atentamente, pues su no consideración podría dar lugar a fallas estructurales que, a su vez, ocasionarían pérdidas humanas y/o económicas que lamentar.

Es así que los proyectos que comprometan el cauce deben ser evaluados rigurosamente por especialistas en proyectos hidráulicos y profesionales de otras disciplinas, no sólo considerando la parte estética.

Como ingenieros, nos comprometemos a seguir contribuyendo con nuestra sociedad, dando especial importancia a la seguridad y adecuada utilización de los recursos.

Ing. Elsa Carrera CabreraPresidenta CIC - CDLima - CIP

EDITORIALEDITORIAL

Estimados Colegas:

ontinuando con nuestro deseo de tratar diferentes temas de la problemática de nuestra Cciudad, consideramos oportuno recordar que

muchas de nuestras localidades se asientan en la ribera de los ríos y a su vez los centros urbanos con un crecimiento desordenado se acercan a estos.

Dada esta complicada situación, con notoriedad en los ríos Rímac y Chillón, el Capítulo de Ingeniería Civil del Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú, convocó a renombrados especialistas y organizó el Foro “Problemas en el manejo de ríos en áreas urbanas”, realizado los días 28 y 29 de abril de 2011.

En este foro se trató de tocar todos los temas relacionados al manejo de los ríos en áreas urbanas, sabemos que los ríos no funcionan solos y no entienden de fronteras territoriales. Más allá de transportar agua, son corredores biológicos y espacios naturales para la educación, zonas lúdicas y fuentes de fertilidad agrícola. Es cierto que nacen en las cumbres y mueren en otros ríos o en el mar, pero no corren libremente. Un ejército de instituciones desde comunidades de regantes hasta empresas o asociaciones de protección para el medio ambiente, los regula, los amplía y, a veces, los acerca a los ciudadanos.

En la mayoría de los casos la ocupación urbana de las planicies ribereñas y el estrechamiento de los cauces ha reducido el espacio ribereño a su mínima expresión ocasionando desbordes, lo que implica necesariamente la delimitación de la Faja Marginal del río, cuyo objetivo principal es que la población esté segura y recuperar el ecosistema del río.

Lima consume toda el agua del Río Rímac y le entrega desagües, es decir lo agredimos, por lo que presenta un problema de salubridad; pero es un río que además del problema eventual de grandes avenidas también presenta escasez de agua.

Como bien lo han dicho nuestros expositores los ríos son volubles, cambiantes impredecibles, lo característico del rio es la movilidad y dinamismo. La ciudad también es dinámica, cambiante crece, varía, entonces el problema adquiere características más importantes porque los dos elementos son móviles, tanto el río como la ciudad, sobre todo cuando se quiere proyectar una estructura permanente en un medio móvil.

El flujo en un río es un flujo a dos fases agua más sedimento, es tridimensional, por tanto las estructuras que se ubican dentro de los cauces de los ríos deben ser proyectadas obedeciendo a ensayos y modelos hidráulicos, para obtener un diseño más seguro y óptimo.

Se dio recomendaciones tales como:

Conviene que haya, en forma real y efectiva, una autoridad responsable de cada cuenca en su integridad y manejo del rio. En el caso del Rímac es urgente.

La incorporación del río a la ciudad debe ser una actividad multidisciplinaria y tener un enfoque holístico en el que la solución de los problemas de hidráulica e hidrología sea de prioridad absoluta para lograr así una decorosa “fachada fluvial” del río a la ciudad.

Detener el maltrato creciente que vienen sufriendo muchos ríos e impedir nuevos estrechamientos en los cauces fluviales.

Toda vez que una estructura comprometa el cauce, se hace necesario recurrir al estudio en modelo hidráulico. Se debe evitar las intervenciones en el cauce, y en el caso de intervenciones previas que hayan producido cambios relevantes, esto deberá ser evaluado muy atentamente, pues su no consideración podría dar lugar a fallas estructurales que, a su vez, ocasionarían pérdidas humanas y/o económicas que lamentar.

Es así que los proyectos que comprometan el cauce deben ser evaluados rigurosamente por especialistas en proyectos hidráulicos y profesionales de otras disciplinas, no sólo considerando la parte estética.

Como ingenieros, nos comprometemos a seguir contribuyendo con nuestra sociedad, dando especial importancia a la seguridad y adecuada utilización de los recursos.

Ing. Elsa Carrera CabreraPresidenta CIC - CDLima - CIP



Colaboradores

MSc. Ing. Roberto Luis Campaña Toro

Dr. Arturo Rocha FelicesMSc. Ing. Juan José Velásquez DíazIng. Petronila Ibañez Lagorio

Ing. Maribel Burgos Namuche, M. Sc.

Comité Editorial

Ing. Martha Carmona Carrasco

Diseño e Impresión

Crea Ediciones Gráficas e.i.r.l.

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚConsejo Departamental de LimaCapítulo de Ingeniería Civil

Interacción de la Dinámica Fluvial y el Desarrollo Urbano3

Hidrología del Río Rímac12

15 Estudio del Modelo Hidráulicoen Fondo Móvil del Río Rímac, Tramo Puente "El Ejercito"

26 Faja Marginal en Tramos Urbanos de RíosAplicación al Tramo Urbano del Río Chillón

29 El Impacto del Fenómeno de el Niñoen Zonas Urbanas

38 Disipación deEnergía Sísmica para el Diseño y Reforzamientode Edificaciones

INDICE GENERALINDICE GENERAL

La revista “Ingeniería Civil” no se solidarizanecesariamente con las opiniones expresadasen los artículos firmados en la presente edición.Se permite la reproducción parcial o totalde los artículos consignando la fuente.

CAPÍTULO DE INGENIERÍA CIVILMarconi Nº 210 / San Isidro / Telefax: 422 8047Correo: [email protected]/civil

Junta Directiva 2010 - 2011

PresidentaIng. Elsa Carrera Cabrera

Vice-PresidenteIng. Leonardo Alcayhuaman Accostupa

SecretarioIng. Juan José Benites Díaz

Pro-SecretarioIng. Alejandro Burga Ortíz

VocalesIng. José Carlos Matías LeónIng. Daniel Roberto Quiun WongIng. Miguel Luis Estrada MendozaIng. Erika Fabiola Vicente MeléndezIng. Felipe Edgardo García Bedoya

INGENIERIA

CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA

Decano Ing. Francisco Aramayo Pinazo


Introducción

En todas partes del mundo existe una rela-ción muy intensa entre el río y la ciudad que se asienta en sus orillas. Londres y el Támesis, París y el Sena, Florencia y el Arno, Lima y el Rí-mac, son algunos de los muchísimos binomios río-ciudad que podría mencionarse. Esta re-lación es esencialmente dinámica y compleja, porque así son sus componentes. El tratamien-to que las ciudades del mundo dan a los ríos que las cruzan es muy variado, dependiendo de diversos factores y circunstancias, así como, por cierto, de las características hidráulicas, hi-drológicas y sedimentológicas de cada río. Así por ejemplo, Zoido y Fernández señalan que el Guadalquivir “es un factor clave en la función urbana de Sevilla” y recuerdan “las azarosas re-laciones del Guadalquivir con la ciudad a cau-sa de sus avenidas” y la invasión por las aguas de los espacios urbanos y las consiguientes repercusiones de diverso orden. En general, las grandes y más importantes ciu-dades han alcanzado soluciones armoniosas para los problemas fluviales, estéticos y funcio-nales generados por su proximidad al río. Re-cordemos que son las ciudades y los pueblos los que se acercan al río y no éste a ellos. Por ello se ha dicho que en el binomio río-ciudad “el río es la realidad dominante”. El río puede vivir sin la ciudad, pero la ciudad no puede vi-vir sin el río. Heródoto dijo que “son los ríos los que deben determinar la vida de los pueblos, mientras que éstos con mucho pueden deter-minar la muerte de los ríos, pero no su vida.” En la búsqueda de soluciones armoniosas juega un papel importantísimo el carácter de cada río. Es así como muchas veces se trata de ríos maduros, de régimen netamente tranqui-lo y cuya variación estacional y anual de cau-dales alcanza valores extremos sólo en situa-ciones verdaderamente excepcionales. A la vez, en ellos se dispone de información, orden, recursos y demás elementos que permiten el planeamiento y ejecución de las acciones de control fluvial y de ocupación territorial. Pero, cuando los ríos son en realidad torrentes, jó-venes, agresivos, con gran diferencia entre sus caudales máximos y mínimos, de fuerte e

irregular transporte sólido y su tratamiento e incorporación a la ciudad no ha seguido un plan, entonces los problemas, acumulados du-rante centurias, se manifiestan en un momen-to dado de una forma violenta.

El binomio río-ciudad adquiere características especiales cuando, como ocurre en varios ríos de la costa peruana, se trata en realidad de to-rrentes, es decir de cursos de agua con flujo supercrítico y descargas muy variables en el tiempo. En ellos el problema más grave para su incorporación a la ciudad es la escasez o au-sencia de agua. Se les podría considerar como “ríos secos”. Tal es el caso del Rímac, pues aguas abajo de la última captación el cauce no sólo está sin agua un porcentaje elevado del tiempo, sino que sus condiciones sanitarias son indeseables. Como la demanda de agua de la ciudad aumenta rápidamente el cauce estará seco gran parte del tiempo. Pero, estos “ríos secos” de pronto, especialmente cuando se presenta el Fenómeno El Niño (FEN), des-cargan grandes caudales que ponen en peli-gro las instalaciones ubicadas frente a ellos.

Por lo tanto, el tratamiento del río debe ver-se de un modo integral. Como el río es el elemento de drenaje natural de la cuenca su comprensión y manejo, como parte del bino-mio río-ciudad, tiene que ubicarse dentro de la compleja naturaleza de la cuenca, puesto que el río transporta agua, sólidos y cuerpos extraños, así como la contaminación. Por lo tanto, la incorporación del río a la ciudad tiene que formar parte de un enfoque holístico en el que la solución de los problemas hidráulicos (en la más amplia acepción del término) sea de prioridad absoluta para lograr una deco-rosa “fachada fluvial” de la ciudad. Al estudiar las complejas relaciones río-ciudad desde el punto de vista morfológico y de ordenación, es evidente que las características del río influ-yen en las de la ciudad y el desarrollo urbano de ésta en las del río. Por ello resulta propio hablar de una interacción entre la dinámica fluvial y el desarrollo urbano.

Como consecuencia de una inadecuada ocu-pación territorial en las proximidades de un río y de un desconocimiento del comportamien-

to fluvial, surgen como paliativos los encauza-mientos, a veces asociados a un estrechamien-to excesivo, cuyas consecuencias pueden ser la socavación del cauce fluvial y el desborde con la consiguiente inundación urbana. En la costa peruana la presencia eventual del Fenó-meno El Niño hace más intensa y problemá-tica la interacción entre el río y la ciudad. Los puentes han sufrido las consecuencias de este mal manejo.

En esta exposición se busca presentar la pro-blemática del binomio río-ciudad en la costa peruana y, en especial, la difícil relación entre el río Rímac y los centros urbanos que atraviesa.

El binomio río-ciudad en la costa pe-ruana

En la costa peruana tenemos claros y dramá-ticos ejemplos del divorcio que ha existido, a partir de la conquista, entre el desarrollo de la expansión urbana y los problemas fluviales co-rrespondientes. Importantes ciudades se han visto inundadas, sus puentes afectados, las vías de acceso destruidas, sus servicios públi-cos interrumpidos y toda la vida normal de la población fuertemente perturbada. Los pro-blemas del binomio río-ciudad se presentan en muchas partes del Perú. En 1998 el río Ica inundó, una vez más, la ciudad. El río Piura en algunas oportunidades ha inundado la ciudad del mismo nombre y en 1998 derribó impor-tantes puentes. La ciudad de Tumbes sufre inundaciones del río en cuyas orillas se asien-ta. El número de ejemplos podría multiplicar-se. Recordemos, pues, que la planificación del uso de la tierra es sumamente importante y en ella la Hidráulica Fluvial es un componente decisivo. Son numerosos los problemas que presenta el binomio río-ciudad. La cuenca debe mirarse de un modo integral, pues la comprensión y el tratamiento de un río no pueden desligar-se de lo que ocurre en ella. Utilizar el agua, defendernos de su fuerza y protegerla de la contaminación, son los elementos fundamen-tales para planificar el uso del agua de una cuenca. Debe haber, pues, en forma efectiva y real una autoridad responsable de la cuenca

Primera Parte:

EL BINOMIO RÍO-CIUDAD Y LA DIFÍCIL RELACIÓN ENTRE EL RÍO RÍMAC Y LOS CENTROS URBANOS QUE ATRAVIESA

Arturo Rocha FelicesConsultor de Proyectos Hidráulicos

INTERACCIÓN DE LA DINÁMICA FLUVIAL Y EL DESARROLLO URBANO

Colaboradores

MSc. Ing. Roberto Luis Campaña Toro

Dr. Arturo Rocha FelicesMSc. Ing. Juan José Velásquez DíazIng. Petronila Ibañez Lagorio

Ing. Maribel Burgos Namuche, M. Sc.

Comité Editorial

Ing. Martha Carmona Carrasco

Diseño e Impresión

Crea Ediciones Gráficas e.i.r.l.

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚConsejo Departamental de LimaCapítulo de Ingeniería Civil

Interacción de la Dinámica Fluvial y el Desarrollo Urbano3

Hidrología del Río Rímac12

15 Estudio del Modelo Hidráulicoen Fondo Móvil del Río Rímac, Tramo Puente "El Ejercito"

26 Faja Marginal en Tramos Urbanos de RíosAplicación al Tramo Urbano del Río Chillón

29 El Impacto del Fenómeno de el Niñoen Zonas Urbanas

38 Disipación deEnergía Sísmica para el Diseño y Reforzamientode Edificaciones

INDICE GENERALINDICE GENERAL

La revista “Ingeniería Civil” no se solidarizanecesariamente con las opiniones expresadasen los artículos firmados en la presente edición.Se permite la reproducción parcial o totalde los artículos consignando la fuente.

CAPÍTULO DE INGENIERÍA CIVILMarconi Nº 210 / San Isidro / Telefax: 422 8047Correo: [email protected]/civil

Junta Directiva 2010 - 2011

PresidentaIng. Elsa Carrera Cabrera

Vice-PresidenteIng. Leonardo Alcayhuaman Accostupa

SecretarioIng. Juan José Benites Díaz

Pro-SecretarioIng. Alejandro Burga Ortíz

VocalesIng. José Carlos Matías LeónIng. Daniel Roberto Quiun WongIng. Miguel Luis Estrada MendozaIng. Erika Fabiola Vicente MeléndezIng. Felipe Edgardo García Bedoya

INGENIERIA

CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA

Decano Ing. Francisco Aramayo Pinazo


en su integridad, encargada de planificar y co-ordinar su manejo con los diferentes sectores involucrados, comprendiendo lo relativo a su conservación y mantenimiento, acciones de forestación, obras de defensa, encauzamiento, mantenimiento de puentes y el aprovecha-miento del agua en sus múltiples usos, lo que obviamente incluye el control de la contami-nación.

El conocimiento de los ríos debe empezar con el de la probabilidad de ocurrencia de grandes avenidas y con la consideración de sus carac-terísticas desde el punto de vista de la Hidráu-lica Fluvial. En la costa peruana la presencia eventual del Fenómeno de El Niño hace más intensa y problemática la interacción entre el río y la ciudad. A lo que debe añadirse que en muchos cursos de agua costeños no hay descargas fluviales durante una buena parte del tiempo.

El río Rímac Raúl Porras Barrenechea ha dicho que “Es el río Rímac, torrentoso, voluble y desigual, innave-gable y huérfano de transportes, desconoce-dor del papel unificador de los cursos fluviales, camino frustrado, carente de paisaje y de alma, pero obrero silencioso en la fecundación de la tierra y creador oculto de fuerza motriz, el que impone su nombre a la capital indo-hispánica del Sur.”

El Rímac es un típico torrente costeño con irre-gulares descargas en el tiempo. En los meses de verano el río transporta grandes cantidades de sólidos y de cuerpos extraños, pues la cuen-ca, como muchas otras del Perú, se encuentra muy deteriorada, sufre un agudo proceso de erosión y de aparición frecuente de huaicos. En un reciente artículo titulado El Rímac Ur-

bano (CIP-CDL) el ingeniero Ernesto Maisch Guevara ha afirmado que “El Rímac, en reali-dad, no es un río sino un torrente de montaña que discurre desordenadamente por la fuerte pendiente (supercrítica), de la formación alu-vial del valle, que es fácilmente erosionable.”

El río Rímac en su recorrido hasta el nivel del mar tiene una pendiente media de casi 4%. El tramo fluvial ubicado inmediatamente aguas arriba de Chosica (Matucana - Ricardo Pal-ma) se caracteriza por su fuerte pendiente y gran inestabilidad de taludes. Corresponde a la porción de la cuenca que aporta la mayor cantidad de sólidos al sistema. Es una zona en la que los huaicos y deslizamientos son comu-nes. En este tramo la capacidad de transporte sólido es mayor que en el tramo de Chosica, de menor pendiente relativa. La quebrada Pedregal, de la cuenca del Rímac, ha descargado en algunas oportunidades, haciendo honor a su nombre, piedras y rocas y causado numerosas muertes y destrucción de viviendas. Estos problemas se presentan en muchos lugares. Así, en las cuencas del Rímac y del Santa Eulalia se tiene ubicadas nume-rosas cuencas de quebradas como “zonas de riesgo por amenaza de huaicos”.

La erosión de la cuenca del río Rímac se ca-racteriza no sólo por su gran intensidad, sino por formar parte de un proceso general de deterioro, agravado por la irregularidad de las lluvias, laderas escarpadas, materiales no consolidados y la falta creciente de vegeta-ción. Todo esto ocurre dentro de un proceso agudo de desruralización, de abandono del campo y de las prácticas ancestrales de con-servación de los suelos. Lo anterior trae como inevitable consecuencia la pérdida del poder autorregulador de la cuenca, lo que implica la

agudización de las avenidas y de los estiajes y la aparición de huaicos, que por su naturaleza son eventuales y de gran poder destructivo.

A pesar de la enorme importancia social y eco-nómica de la cuenca del río Rímac, no se ha ejecutado oportunamente un programa para su manejo integral, el que debería ser promo-vido e impulsado por las Autoridades, con la participación de los usuarios. De esta mane-ra se podrá encontrar una solución definitiva a los múltiples problemas de contaminación, inestabilidad fluvial, desbordes e inundacio-nes, daños a la carretera, al ferrocarril, a la cali-dad de agua y a muchos otros más.

No sólo es importante la variación estacional; hay años en los que en los meses de verano el Rímac alcanza grandes caudales, que general-mente tienen corta duración. Este fenómeno es más intenso en los caudales sólidos. Las concentraciones de material en suspensión han alcanzado valores extraordinariamente altos, aun para caudales bajos. Sin embargo, en ciertas épocas, a veces muy largas, los cau-dales son escasos y se usan íntegramente para el abastecimiento poblacional. El crecimien-to desordenado de las poblaciones ribereñas y sus carencias cívicas y sanitarias hacen que se considere al río Rímac como un colector de desperdicios al que se arroja basura y to-dos los residuos de las actividades humanas e industriales, lo que dificulta y encarece su aprovechamiento. Dentro de los numerosos problemas de contaminación existentes, bas-taría con recordar el peligro que representan los relaves mineros de Tamboraque, cuya atención debe ser anterior a cualquier idea de “embellecimiento” del río. Todas estas caracte-rísticas del Rímac y de su cuenca no pueden ignorarse cuanto se trata de incorporar el río al paisaje urbano.

El tramo limeño del Rímac

La relación entre Lima y el Rímac es muy es-trecha. Desde sus orígenes Lima no usó más agua que la que existía en su río. El control del agua del río por medio de las bocatomas era fuente de poder en el antiguo Perú, y Lima no era la excepción. Todo esto tiene que mirarse a la luz de la aridez existente en el área.

Desde la fundación de la ciudad de Lima el tramo citadino del río Rímac ha sido objeto de diversas obras (puentes, bocatomas, encauza-mientos, defensas) que no se han ejecutado dentro de un plan de desarrollo que contem-ple el binomio río-ciudad. La consecuencia ha sido que la sucesiva construcción de obras ha alterado profundamente las condiciones naturales del río creando problemas serios. El río Rímac presenta problemas en casi todo su recorrido, pues el crecimiento de la ciudad ha invadido gran parte de su cauce, el que tiene una pendiente de 1% o más. Como conse-

Figura Nº 1. Plano de Lima del padre mercedario Pedro Nolasco Mere (1685).Se observa el ancho y características morfológicas del río Rímac.


cuencia se ha producido la respuesta fluvial en forma de socavación frente a las obras realiza-das, que han representado estrechamientos sucesivos del cauce con el consiguiente peli-gro que esto significa.

Una de las características de la ciudad de Lima es que todo el tramo citadino del río Rímac se encuentra desprovisto y desvin-culado de un tratamiento que lo incorpore a la estética y funcionalidad de la ciudad. Los estrechamientos de la caja fluvial son alarmantes. El ingeniero Ernesto Maisch Guevara, muy conocedor del río Rímac, ha mostrado en repetidas oportunidades su preocupación frente a los estrechamientos excesivos que viene sufriendo el Rímac. En un artículo reciente menciona la invasión del cauce en los años cuarenta por poblado-res de San Martín de Porres, la del Puente del

Figura Nº 3. Se observa el ancho y características morfológicas del río Rímac en la actualidad.

Figura Nº 2. Plano de Lima (1797). Se observa el ancho y características morfológicas del río Rímac.

Ejército, las que se produjeron aguas arriba de los puentes Santa Rosa y de Piedra, la de Huachipa y otras más.

Este es un problema que se presenta en mu-chas partes del país: la expansión urbana ha ocupado paulatinamente las áreas naturales de inundación de los ríos, las que como cau-ce secundario servían para el escurrimiento temporal de los grandes caudales (Figuras Nº 1, 2 y 3). El Rímac en Chosica

Otro de los problemas que presenta el río Rí-mac en su relación con los centros poblados se encuentra en Chosica. Allí el cauce del río ha sufrido estrechamientos importantes, que limitan la caja fluvial y la posibilidad de que el río ocupe sus áreas de inundación.

En la zona en la que el Rímac atraviesa Chosica las construcciones llegan hasta el borde mis-mo del río, sin que éste se encuentre en sus máximos caudales. Hay una sección en la que el ancho del río se ha reducido a 17 metros. Todo esto motiva que el río no tenga cauce apropiado y que cuando se presentan aveni-das y huaicos se produzcan desbordes.

Comentarios sobre un “proyecto” de incorporación del río Rímac a la ciudad de Lima

Ha habido algunos intentos, como idea ur-banística, de incorporar el río a la ciudad. En diciembre de 1982 la firma consultora norte-americana Grover, Fernández, Frazer, and Asso-ciates, Inc. planteó a la Municipalidad de Lima un “Proyecto de Remodelación del Rímac” que se desarrollaría en dos etapas. La Primera con-sistía en el “Desarrollo del brazo principal del río desde el Puente de Piedra hasta el Puente Balta” y el “Rescate de 20 000 m2 para cons-trucciones inmobiliarias”. La Segunda Etapa consistía en el “Diseño de un canal-ramal que circunvalaría el sector histórico del distrito del Rímac” y el “Rescate de 75 000 m2 adicionales para construcciones inmobiliarias”. De este modo se habilitaría casi 100 000 m2 para uso inmobiliario.

Y añadía en su Propuesta que “Desde el punto de vista técnico el proyecto es completamen-te factible; desde el punto de vista financiero parece evidente que el dinero que se recupe-raría por la venta de los locales a edificarse en los terrenos libres sería ampliamente superior al que sería necesario para llevar adelante la obra.” Por encargo de la Municipalidad de Lima, a través de su Fondo Metropolitano de Inversiones, el autor emitió un informe en el que opinó por desestimar la Propuesta debido a su falta de sustento técnico.

Dicha Propuesta fue divulgada por la revista “Caretas” (Nº 731) bajo el título “La hora del Rímac”. El prestigioso ingeniero Rafael Rodrí-guez Bories en carta a la revista, con copia al autor de este artículo, mostró claramente las inconsistencias técnicas y económicas de la referida Propuesta.

Es, pues, evidente que los temas vinculados a la incorporación de un río a la ciudad, y del Rímac en particular, no pueden plantearse, ni resolverse, sin un enfoque integral de la cuen-ca y del río. Debemos recordar, además de las grandes y eventuales avenidas de agua y de sólidos que tiene el Rímac, que se trata de un sistema deficitario. Las demandas crecientes de la ciudad causan que aguas abajo de la cap-tación de La Atarjea, el río esté prácticamente seco casi todo el tiempo. Naturalmente que este “proyecto” no prosperó, así como no podrá desarrollarse ninguna otra idea urbanística de


1. Importancia y presentación del tema

La pregunta que da título a este trabajo pa-recería tener una respuesta muy simple. Sin embargo, no es así. La dificultad que existe para dar una respuesta confiable es una de las razones por las que ocurren numerosas fallas en las obras, viales o no, ubicadas en las proximidades de un río o sobre su lecho. Sa-bemos que, por lo general, los cursos de agua no tienen un ancho constante y definido, sino que éste varía en función de los caudales que se presentan, así como de otros numerosos e importantes factores. Esa variación es par-ticularmente intensa en los ríos jóvenes, los que tienen una mayor tendencia a cambiar, no sólo su ancho sino su sección transversal y su recorrido.

¿Cómo saber cuál es el ancho que va a tener un río cuando se presente una determinada avenida? Resolver esta cuestión es tarea de la Hidráulica Fluvial. Pero, hay una dificultad ma-yor involucrada en la cuestión: ¿Cuán grandes pueden ser las avenidas que se presenten al-guna vez? Y, de las avenidas que puedan ocu-rrir, cuál o cuáles escogeremos al establecer la Avenida de Diseño.

En el manejo de ríos es necesario aceptar que puede presentarse una avenida mayor que la esperada y, entonces, el río adquirirá transito-ria y eventualmente un ancho mayor. De acá la necesidad de considerar adecuadamente los conceptos de cauce fluvial, riberas y fajas marginales, no sólo desde el punto de vista de la planificación de las obras ubicadas en las inmediaciones de un río, sino como una infor-mación valiosa e indispensable para el manejo de las avenidas y del uso de las áreas de inun-dación. Para todo lo cual es necesario recordar algunos conceptos sobre los diferentes tipos de ríos a los que nos enfrentamos.

2. Clasificación de los ríos

Para estudiar los efectos de la proximidad entre un río y las obras viales es necesario tener en

cuenta que existen dos grandes tipos de ríos: los aluviales y los confinados. Los ríos aluvia-les, o de ancho indefinido, están cambiando constantemente de posición y forma. Su an-cho es muy variable. No podemos perder de vista que los ríos que corren sobre un material aluvial tienen la tendencia a adquirir median-te un mecanismo que ha sido llamado de au-toajuste, la pendiente, el ancho y el tirante co-rrespondientes al gasto líquido, al gasto sólido y al tamaño de los sedimentos que arrastran, lo que ha sido estudiado principalmente por Blench. Este principio general de Hidráulica Fluvial sigue siendo válido durante las grandes descargas de agua y de sólidos que se presen-tan eventualmente (Figura Nº 1).

Resulta entonces claro que un río aluvial tiene tendencia a desplazamientos longitudinales y transversales y a desarrollar procesos fluvio-

¿CUÁL ES EL ANCHO DE UN RÍO Y SUS IMPLICANCIAS EN EL DISEÑO DE LAS OBRAS VIALES?Este texto corresponde a la conferencia dictada en el IX Congreso Internacional de Obras de Infraestructura Vial, organizado por el Instituto de la Construcción y Gerencia (ICG). Lima, setiembre 2010.

Figura Nº 1. Río de ancho indefinido: con áreas de inundación

Segunda Parte:

Referencias

1. ARTURO ROCHA INGENIEROS ASOCIA-DOS. Opinión para la Municipalidad de Lima sobre un Proyecto de Remo-delación del río Rímac. 7 de febrero 1983.

2. BENATTO Aníbal Daniel. Defensa, Ciudad y Río. La ética del territorio. Universidad Nacional del Nordeste, Argentina, 2003.

3. GROVER, FERNÁNDEZ, FRAZER, AND ASSOCIATES. Propuesta para la remodelación del Río Rímac. 15 de diciembre 1982.

4. MAISCH GUEVARA Ernesto. La ciudad de Lima y el río Rímac. El Ingeniero Civil Nº 70, enero-febrero 1991.

5. MAISCH GUEVARA Ernesto. El Rímac urbano. El Ingeniero de Lima. Revista del Colegio de Ingenieros del Perú-Consejo Departamental de Lima, Año XII Nº 58, febrero 2011.

6. PORRAS BARRENECHEA Raúl. La raíz india de Lima.

7. REDONDO FERNÁNDEZ F. y VARA ESCUDERO M. Encauzamientos en zonas urbanas. Revista del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Nº 45, 1999.

8. ROCHA FELICES Arturo. Agua para Lima en el siglo XXI. Consejo Departa-mental de Lima. Colegio de Ingenieros del Perú, 1996.

9. ROCHA FELICES Arturo. Introducción a la Hidráulica Fluvial. Universidad Nacional de Ingeniería, 1998.

10. RODRÍGUEZ BORIES Rafael. Comuni-cación personal sobre el Proyecto de Remodelación del río Rímac. 3 de febrero 1983.

11. ZOIDO NARANJO F. y FERNÁNDEZ SALINAS V. Las relaciones ciudad-río en Andalucía. II Jornadas de Geogra-fía Urbana. Universidad de Alicante, 1996.

embellecimiento de las márgenes del río que no vea el problema en su integridad, en la que el aspecto de los problemas hidráulicos sea de vital importancia.

En el manejo de la relación río-ciudad es muy importante fijar un ancho para el río. Ese es el tema del que se trata en la segunda parte de este trabajo.

Apunte del proyecto de canalización del río Rímac y del tratamientode volumen y paisaje. 100,000 m2 a ser habilitados.

Proyecto Increible integrará el viejorío a la ciudad. Una idea que permitirácanalizar al Rímac y crear un cinturón

de agua alrededor de una zona tradicional


morfológicos como erosión (degradación) y sedimentación (agradación). En estas circuns-tancias se hace evidente el conflicto entre el río y las estructuras ubicadas en sus proximi-dades, especialmente cuando en el diseño de ellas no se hubiese tenido en cuenta el intenso dinamismo fluvial (Figura Nº 2).

En cambio, los ríos confinados no tienen la posibilidad de desplazamientos transversales (laterales). El confinamiento puede ser natu-ral o artificial. El típico confinamiento natural se presenta cuando un río corre entre cerros (Figuras Nº 3 y 4). El confinamiento artificial ocurre cuando se ha construido defensas y el río está encauzado (Figura Nº 5).

Cuando se presentan las avenidas, el río alu-vial desarrolla la tendencia antes señalada de adquirir su propio ancho e invade (inunda) las áreas vecinas, que muchas veces le pertene-cen porque son parte del cauce fluvial. Otras veces son las obras viales las que invaden el cauce (potencial) de un río y se presentan graves daños. La movilidad fluvial tiene carac-terísticas especiales cuando se trata de un río meándrico, debido a la migración de mean-dros (Figura Nº 6).

En los ríos entrelazados el ancho es grande y difícil de precisar. De lo expuesto resulta que hay que tener muy claros los conceptos sobre

el terreno por donde corren las aguas de un río o arroyo. Es el “cauce por donde ordinaria-mente corren las aguas de un río o arroyo”, se-gún la definición del DRAE. De acá viene la ex-presión “salirse de madre”, que significa salirse del cauce, “desbordarse un río”, lo que ocurre muchas veces.

Los términos cauces, riberas y fajas margina-les, antes mencionados, están definidos en la Ley y a ella nos referiremos a continuación. La Ley Nº 29338 llamada de Recursos Hídricos fue promulgada el 30 de marzo del 2009 y el 23 de marzo del 2010 se expidió su Reglamento, cuyo Capítulo III trata de los Cauces, Riberas y Fajas Marginales, el que se incluye como Anexo de esta exposición. El conocimiento del signi-ficado e implicancias de los términos que dan título al Capítulo III, y de otros relacionados, es sumamente importante en el planeamiento y diseño de las obras, viales o no, ubicadas en las inmediaciones de los cauces o sobre ellos. Estos conceptos ya estaban considerados en la antigua Ley General de Aguas de 1969 y sus reglamentos.

El Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos define el álveo o cauce como “El continente de las aguas durante sus máximas crecientes” (Art. 108º). Sin embargo, el Reglamento no precisa qué debe entenderse por “máximas crecientes”. Este es un problema difícil, que

Figura Nº 2. Río de ancho indefinido: con tendencia a aumentar o disminuir su ancho.

Figura Nº 3. Río con confinamiento natural

Fi gura Nº 4. Río Vilcanota (confinamiento natural) Figura Nº 5. Río confinado artificialmente (encauzamiento)

debemos tener presente, y al que no puede dársele una solución general, pero que tam-poco debe ignorarse.

El cauce pertenece al río. El cauce es un Bien Natural Asociado al Agua y forma parte del Do-minio Público Hidráulico, que se detalla más adelante. En consecuencia, es la Autoridad la que debe fijar en cada río, en cada tramo de él si fuese necesario, cuáles son las “máximas crecientes” que determinarán el ancho del cauce. Es significativo que el Reglamento use el plural: “máximas crecientes”. Es decir, que implícitamente se está refiriendo a la selección de un periodo de retorno, asociado a una de-terminada creciente, que aparece cada cierto tiempo.

Evidentemente que el ancho del cauce puede fijarse de varios modos, según las característi-cas de cada río y de la información disponible. El problema tiene que resolverse en cada río (en realidad, en cada tramo fluvial) y para cada circunstancia. Podría adoptarse un determi-nado periodo de retorno y hallar el caudal co-rrespondiente a partir del cual se determinará el ancho fluvial. Otra posibilidad es realizar el examen del lugar e identificar hidráulicamen-te el cauce que eventualmente (es decir, cada cierto tiempo) ocupa el río. Para esto es muy útil el testimonio de los habitantes del lugar y las huellas dejadas por las “máximas crecien-

cauces, riberas y fajas marginales, los que se exponen a continua-ción.

3. Los cauces

Conviene recordar a partir de la normati-vidad vigente y del DRAE (Diccionario de la Real Academia Española) algunas de-finiciones fundamen-tales para el mejor co-nocimiento del cauce de los ríos. “Madre” es


tes”. Recordemos que lo que sucedió alguna vez, volverá a suceder. La realidad física, topo-gráfica y geológica, entre otras consideracio-nes, pueden ser determinantes (morfología fluvial, estabilidad de taludes, etc.). En cada río, de un modo u otro, debe fijarse en cada tramo el ancho del río correspondiente al con-cepto de cauce. Domina, pues, el concepto de lo que podríamos llamar el área de influencia del río. En muchas partes del mundo se usa el concepto de plenissimun flumen con el que se designa “las más altas aguas en su estado normal”.

Pero, en las zonas áridas y semiáridas los cau-ces no siempre están ocupados por el agua. De acá la necesidad de examinar los llamados “cauces secos”.

3.1 Los “cauces secos”Los llamados “ríos secos” y las “quebradas se-cas”, a los que podría llamarse “cauces secos”, son muy comunes en el Perú, pues se originan como consecuencia del régimen irregular de lluvias que hay en muchos lugares. Se trata de los cauces inactivos. Estos ríos y quebra-das pueden no presentar descargas durante décadas, de allí la denominación (engañosa) de “secos”, pero en determinadas circunstan-cias ocurren descargas fuertes y de corta du-ración. También se les da el nombre de “ríos locos”, pues a la irregularidad de sus descargas se añade la inestabilidad (divagación) de su cauce.

Cuando determinados cauces permanecen muchos años como inactivos puede ocurrir que como consecuencia del transporte de las arenas eólicas, o por cualquier otra circuns-tancia, el cauce quede cubierto y, cuando en un momento dado se presente una crecida, el río creará otro cauce. Los cauces inactivos son verdaderos paleocauces (cauces antiguos) que interesan mucho a los arqueólogos y que deben preocupar a los ingenieros. Debe te-nerse en cuenta que dichos cauces siguen siendo potencialmente cauces fluviales y que, como ha ocurrido muchas veces, en un mo-mento dado se activan nuevamente. A estos cauces de descargas eventuales algunos au-tores, como Martín-Vide, los llaman “ríos efí-meros, por oposición a los ríos perennes.” Son característicos de las zonas áridas y semiáridas y muy frecuentes en el Perú. Se comprende fácilmente que estos cauces “secos” pueden dar lugar a un ancho que es difícil de calcular y de prever.

A veces ocurre que al activarse los cauces “secos” se manifiestan como un abanico flu-vial (Figura Nº 8). Las ocupaciones urbanas, agrícolas o de cualquier otro tipo, de uno o más de los brazos constituyentes del abanico, disminuyen notablemente la capacidad de conducción del sistema. Muchas veces ocurre que son las obras viales las que ocupan estos

brazos y los reducen a una o más alcantarillas. En consecuencia, la formación de los abanicos obliga a pensar y establecer muy bien cuál es el ancho fluvial que debe considerarse.

El Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos menciona los cauces que han quedado inacti-vos (es decir, que no tienen descargas) y señala que esto se produce “por variación del curso de las aguas” y añade que “continúan siendo de dominio del Estado, y no podrán ser usa-dos para fines de asentamientos humanos o agrícolas.” (Art. 109º). Evidentemente, que la “variación del curso de las aguas” puede de-berse a condiciones naturales o inducidas por la acción humana.

Con respecto a la ocupación de los cauces inactivos el Reglamento sólo se refiere a dos prohibiciones (asentamientos humanos y agrícolas). Sin embargo, es evidente, que debe evitarse la construcción de obras viales (o de cualquier otro tipo) en cauces inactivos o en sus áreas de influencia. Si su utilización fuese indispensable debería examinarse y pre-verse cuidadosamente la posibilidad real de que dichos cauces se activen, es decir que se conviertan nuevamente en ríos o quebradas capaces de descargar en un determinado mo-mento (a veces, muy fuertemente).

De hecho, aunque el Reglamento no lo men-cione, se suele considerar también como cauces inactivos a los que tienen otro origen (diferente a la variación del curso de las aguas), como podría ser, simplemente, razones hidro-meteorológicas (ausencia de lluvias). Pasar por alto la existencia de cauces inactivos (ríos y quebradas “secas”) tendría graves consecuen-cias para la estabilidad de las obras construidas en su lecho o en sus inmediaciones.

4. Las riberas

Las riberas, al igual que los cauces, son Bienes Naturales Asociados al Agua y están defini-das en el Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos, el que señala que son “Las áreas de los ríos, arroyos, torrentes, lagos, lagunas, com-prendidas entre el nivel mínimo de sus aguas

y el que éste alcance en sus mayores avenidas o crecientes ordinarias.” (Art. 111º).

El Reglamento tampoco precisa o define qué debe entenderse por “mayores avenidas” o por “crecientes ordinarias”, sobre lo que sí existen algunas pautas en las legislaciones de otros países. Obsérvese que acá el Regla-mento no usa la expresión “máximas crecien-tes”. Sin embargo, el Reglamento da algunos criterios para delimitar las riberas (Art. 112º). Ellos son:

a) “Nivel medio de las aguas, tomando para tal efecto periodos máximos de informa-ción disponible.”

b) “Promedio de máximas avenidas o crecien-tes ordinarias que se determina conside-rando todas las alturas de aguas que sobre-pasen el nivel medio señalado en el literal anterior”.

Es indudable que la aplicación de los criterios para fijar el cauce y las riberas presenta dificul-tades prácticas muy grandes. Pero, ellos no pueden dejar de considerarse en el planea-miento y diseño de las obras, viales o no, ubi-cadas en las proximidades de un río. Existen numerosas obras, no solo viales, que se cons-truyeron literalmente dentro del cauce o en las riberas, con consecuencias desastrosas. Este asunto es tan importante que la Ley, a través de su Reglamento, limita los desarrollos y ocu-paciones aun más allá de las riberas y obliga a respetar las fajas marginales.

5. Las fajas marginales

En el Perú los conceptos referidos a las fajas marginales están definidos en la ley de Recur-sos Hídricos y en su Reglamento. En la ley se establece que las fajas marginales son Bienes Naturales Asociados al Agua.

5.1 DefiniciónEl Reglamento establece que las fajas margi-nales “Están conformadas por las áreas inme-diatas superiores a las riberas de las fuentes de agua, naturales o artificiales” (Art. 113.1º). Y añade que sus “dimensiones en una o ambas márgenes de un cuerpo de agua son fijadas por la Autoridad Administrativa del Agua, de acuerdo con los criterios establecidos en el Re-glamento, respetando los usos y costumbres establecidos” (Art. 113.2º). Este concepto se aplica tanto en las áreas rurales como en las urbanas.

En los cauces artificiales (canales) también de-ben determinarse las respectivas fajas margi-nales, las que se definirán en los estudios de las obras de infraestructura hidráulica mayor y serán habilitadas en la etapa constructiva del proyecto (Art. 116º).

Figura Nº 6. La migración del meandro amenaza la estabilidad de un camino próximo


En algún momento (de baja probabilidad de ocurrencia) las fajas marginales se converti-rán transitoriamente en cauce fluvial. De acá que deben estar delimitadas y debe señalarse cuáles son las restricciones para su uso. Esto debe tenerse en cuenta por los proyectistas de obras civiles. Las fajas marginales son áreas de uso restringido. Hay determinadas actividades que están prohibidas en ellas: no pueden usar-se para fines de asentamiento humano, agríco-la u otra actividad que las afecte. Es decir, por ejemplo, que no pueden construirse viviendas. Para la ejecución de obras de defensa ribereña y la utilización de materiales ubicados en las fajas marginales se requiere la autorización de la Autoridad Administrativa del Agua.

En lo que respecta a los programas de mante-nimiento de las fajas marginales el Reglamen-to señala en su artículo 118º que “La Autoridad Administrativa del Agua, en coordinación con el Ministerio de Agricultura, gobiernos regio-nales, gobiernos locales y organizaciones de usuarios de agua promoverá el desarrollo de programas y proyectos de forestación en las fajas marginales para su protección de la ac-ción erosiva de las aguas.” Los proyectos de forestación, no solo ayudan a la protección de las márgenes, sino que contribuyen a que éstas no tengan usos prohibidos o inconvenientes. Sin embargo, resulta claro que es difícil poner-se de acuerdo entre varias organizaciones.

En algunos lugares del país hay preocupación por lo que ocurre con las áreas próximas a los ríos. Así, en mayo 2010 se realizó el Encuen-tro entre Comunidades Campesinas, Comités de Riego y Juntas Administradoras de Servi-cios de Saneamiento de la subcuenca Huata-nay (Cusco) y una de sus conclusiones fue la de conformar un Consejo Multisectorial para afianzar la protección de las fajas marginales del río Huatanay. Se informó acerca de la “In-vasión no planificada del territorio en la que las poblaciones se instalaron en zonas cercanas a las riberas del río invadiendo la faja marginal y en muchos casos angostando el cauce del río lo que originó la variación del régimen hídrico y de las zonas naturales de inundación.”

5.2 Delimitación y linderosEl Reglamento da varios criterios para la deli-mitación, en cada caso, de las fajas marginales. Entre ellos están:

a) “La magnitud e importancia de las estruc-turas hidráulicas de las presas, reservorios, embalses, canales de derivación, entre otros.

b) El espacio necesario para la construcción, conservación y protección de las defensas ribereñas y de los cauces.

c) El espacio necesario para los usos públicos que se requieran.

d) La máxima crecida o avenida de los ríos, lagos, lagunas y otras fuentes naturales de agua. No se considerarán las máximas crecidas registradas por causas de eventos excepcionales.”

El literal c podría incluir dentro de los usos públicos, las obras viales. Llama la atención lo señalado en el literal d: ¿Qué es máxima cre-cida?, ¿Qué son eventos excepcionales? ¿Qué es una máxima crecida que no corresponda a un evento excepcional? Estas variadas deno-minaciones demuestran que se requiere una precisión para cada tramo fluvial y para cada fin específico.

En lo que respecta a los ríos cabe la pregunta siguiente: ¿Hasta dónde se extiende el Dominio Público? Esta pregunta guarda relación con las interrogantes planteadas líneas arriba acerca de la definición, por ejemplo, de una “máxima crecida”. Sobre este tema, la ley española hace algunas precisiones importantes; así, Carlos Villarroya Aldea, Jefe de Área del Dominio Público Hidráulico de la Dirección General del Agua, señala que: “De acuerdo con el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, el caudal teórico de la máxima crecida ordinaria se define como el valor medio de los máximos caudales anuales en su régimen natural, observados en diez años consecutivos, que sean representativos del comportamiento hidráulico.”

La Autoridad debe fijar y señalizar en cada río los linderos de las fajas marginales. En efecto, el Reglamento mencionado señala que “La se-ñalización en el lugar de los linderos de la faja marginal, previamente fijados por la Autoridad Administrativa del Agua, se efectuará median-te el empleo de hitos u otras señalizaciones” (Art. 117º). Las fajas marginales son, o pueden ser, y en eso se diferencian del cauce, una pro-piedad privada, pero de uso restringido. Algo similar ocurre con el retiro municipal en las construcciones urbanas.

6. El Dominio Público Hidráulico

Cuando un Estado se constituye como tal proclama para sí la propiedad de los recursos naturales de su territorio. Eso es lo que ocurre con el agua en sus diversas manifestaciones. La Ley de Recursos Hídricos señala (Art. 5º, 6º, y 7º) los Bienes de Dominio Público Hidráulico (agua, en cualquiera de sus formas), que son materia de regulación por ella:

1. La de los ríos y sus afluentes, desde su ori-gen natural;

2. La que discurre por cauces artificiales;3. La acumulada en forma natural o artificial;4. La que se encuentra en las ensenadas y es-

teros;5. La que se encuentra en los humedales y

manglares;

6. La que se encuentra en los manantiales;7. La de los nevados y glaciares;8. La residual;9. La subterránea;10. La de origen minero medicinal;11. La geotermal;12. La atmosférica; y13. La proveniente de la desalación.

A los que debe añadirse los Bienes Naturales Asociados al Agua, los que nos interesan espe-cialmente para fines de planeamiento y diseño de obras de ingeniería ubicadas en las proxi-midades de un río. Ellos son:

a) La extensión comprendida entre la baja y la alta marea, más una franja paralela a la línea de la alta marea en la extensión que determine la autoridad competente;

b) Los cauces o álveos, lechos y riberas de los cuerpos de agua, incluyendo las playas, ba-rriales, restingas y bajiales, en el caso de la amazonía, así como la vegetación de pro-tección;

c) Los materiales que acarrea y deposita el agua en los cauces.

d) Las áreas ocupadas por los nevados y los glaciares;

e) Los estratos o depósitos por donde corre o se encuentra el agua subterránea;

f ) Las islas existentes y las que se formen en los mares, lagos, lagunas o esteros o en los ríos, siempre que no procedan de una bifurcación del curso del agua al cruzar las tierras de particulares;

g) Los terrenos ganados por causas naturales o por obras artificiales al mar, a los ríos, la-gos, lagunas y otros cursos o embalses de agua;

h) La vegetación ribereña y de las cabeceras de cuenca;

i) Las fajas marginales a que se refiere esta Ley; y

j) Otros que señale la Ley.

De lo anteriormente expuesto resulta cla-ro que para el planeamiento y diseño de las obras de ingeniería ubicadas en las proximida-des de los ríos es necesario conocer cuáles son los bienes que constituyen el Dominio Público Hidráulico y los respectivos Bienes Naturales Asociados al Agua. Dichos bienes están cons-tituidos por aquello que no es, ni puede ser, propiedad privada.

La aplicación de la Ley de Recursos Hídricos y la Ley General de Aguas, que la antecedió, tie-nen a través de sus respectivos Reglamentos un tratamiento similar en lo que respecta a los


cauces, riberas y fajas marginales. Como una ilustración de los problemas y soluciones en torno al manejo de las áreas adyacentes a los ríos, se presenta brevemente algunos aspec-tos de una Sentencia del Tribunal Constitucio-nal, del año 2001.

Al resolver cierto litigio el Tribunal Constitu-cional señaló que si bien la ley y su reglamen-to “declararon áreas intangibles los cauces, las riberas y las fajas marginales de los ríos” también lo es que con ello se “establece li-mitaciones a una propiedad que no le perte-nece al Estado, sino a los demandantes”. Por lo tanto, señala el Tribunal, estas normas no pueden “de plano establecer limitaciones y desconocer derechos que ciertos particulares tienen sobre determinadas áreas que son de su propiedad, sino más bien, y ya que según los procuradores se trata de un tema de inte-rés público, debe existir una previa declara-ción legal de interés público y el pago de la indemnización justipreciada correspondien-te, a fin de que se respeten los derechos que ellos tienen sobre dichos terrenos, de confor-midad con las condiciones establecidas en el artículo 70° de nuestra norma constitucional.” Y añade que “ya se han establecido limitacio-nes a la propiedad de los demandantes, al ha-ber dejado sin efecto resoluciones, contratos y permisos de ocupación temporal, además de prohibirse la instalación de asentamientos humanos y la realización de actividades agrí-colas, pecuarias e industriales.”

Se ve, pues, que estos asuntos de cauces, ribe-ras y fajas marginales tienen que ser vistos des-de diversos ángulos que incluyan los aspectos técnicos, legales, sociales y económicos, todos ellos a la luz del interés público.

7. Las invasiones viales

El cauce fluvial está expuesto a invasiones de diferente tipo: agrícolas, urbanizaciones, actividades industriales, infraestructuras di-versas (viales, hidráulicas, etc.), depósitos de basura, de desmonte, etc. Las invasiones del cauce producen un estrechamiento que pue-

de causar el aumento de la socavación o el desborde del río, entre otros efectos. La in-vasión de cauces es un fenómeno que ocurre en diferentes partes del mundo. Sus conse-cuencias afectan la vida y la seguridad de las personas, así como sus inversiones económi-cas. Por ello debe haber un ordenamiento de la ocupación de las áreas inundables. Esta exposición se restringe a algunos aspectos vinculados a las obras viales.

La construcción de obras viales en las proxi-midades de los ríos suele significar una inva-sión de los cauces fluviales. Este tema ha sido tratado por muchos autores. Para la presente exposición se ha tenido muy presente el im-portante trabajo “Highways in the River Envi-ronment” de Richardson, Simons, Karaki, Ma-hmood y Stevens. Se denomina “Invasión vial” (encroachment, en inglés) a “cualquier ocupa-ción del cauce y/o de sus áreas de inundación para construir obras viales”.

Los ríos aluviales, que como se señaló anterior-mente son los de ancho indefinido, tienen la posibilidad de crecer lateralmente (ensanchar-se) y aun de desplazarse en cantidades impor-tantes o formar nuevos brazos. De acá que para el planeamiento de una obra vial próxima a un río haya que examinar y tener en cuen-ta esta circunstancia. Sin un encauzamiento adecuado ninguna obra en contacto con el río podrá ser segura.

Volviendo al concepto de “invasión vial” es necesario precisar que ésta tiene diversas re-percusiones entre las que están las hidráuli-cas, fluviomorfológicas y ambientales, que se originan en el hecho de que el río constituye una unidad inseparable. Lo que se haga o deje de hacerse en un lugar repercute en otros lu-gares del río. Hay determinadas obras viales que quedan cerca de los ríos. Surge así, como consecuencia de la proximidad, la posibilidad de invasión.

Las invasiones, tal como se han definido, tie-nen muchas veces su origen en las peculiares características de nuestro territorio y en la escasez de tierras para el desarrollo de activi-

Figura Nº 7 . Los terraplenes de aproximación al puente están dentro del cauce y constituyen una invasión transversal.

dades sociales y económicas. El valle, que es el lugar en el que la vida humana se desarro-lla más fácilmente, resulta siendo disputado por el río, la carretera, el ferrocarril, el canal, la agricultura, y el desarrollo habitacional e industrial. Esta difícil condición nos obliga a ser excepcionalmente cuidadosos en la pla-nificación del uso de la tierra. Las invasiones viales son de dos tipos: transversales y longi-tudinales.

7.1 Invasiones transversalesSe dice que las invasiones son transversales cuando lo son con respecto al eje del río. Las invasiones transversales están por lo general asociadas a los puentes y a las obras hidráuli-cas, aunque no exclusivamente.

Hay dos modalidades de invasiones transver-sales vinculadas a puentes. Una de ellas se refiere a los terraplenes de aproximación que suele hacerse, transversalmente al río, con el objeto de disminuir la longitud de un puen-te (Figura Nº 7). Esto obligaría al río a pasar por un cauce con un ancho menor que el que necesita. El río aluvial reacciona y profundiza su cauce o busca la manera de recuperar su ancho. En un caso o en otro se puede producir la falla del puente. En otras oportunidades su-cede que al ser los terraplenes elementos ex-traños al río y al no haberse tomado en cuenta las características de su interacción con el flujo, el río busca un nuevo cauce.

Otra forma de invasión transversal ocurre cuando se construye un puente en el que las luces entre los pilares son pequeñas. Como se sabe un río transporta muchas veces gran cantidad de cuerpos extraños, que even-tualmente constituyen una palizada que al llegar a los pilares bloquea el espacio entre ellos y obstruye el paso de agua, llegándose a la falla de la estructura. También hay una invasión transversal cuando un camino atra-viesa un abanico fluvial. Un camino cons-truido transversalmente a un abanico fluvial constituye otra forma de invasión transversal (Figura Nº 8). Se denomina abanico fluvial al fenómeno mediante el cual un río se abre en

Figura Nº 8. Abanico fluvial

CAMINO


varios brazos. Generalmente un abanico flu-vial se presenta como consecuencia de una disminución de pendiente y, por lo tanto, de la velocidad.

Usualmente, al construirse un camino que atraviesa los brazos del abanico fluvial se pro-yecta un puente sobre lo que parece ser el cauce principal y se proyecta algunas alcan-tarillas sobre los que parecen ser cauces “se-cos”. Cuando ocurren avenidas importantes el río busca la manera de recuperar sus an-tiguos brazos y cauces (paleocauces). Es en-tonces cuando el conjunto de la carretera, su terraplén y los cruces de los cursos de agua se convierten en una “represa”, en una inva-sión transversal al río y ocurre la inundación, el desborde fluvial y la aparición de nuevos cauces. Este fenómeno es más o menos fre-cuente en la costa peruana.

7.2 Invasiones longitudinalesOtras veces se construye el camino, el ferroca-rril o el canal, paralelamente al cauce fluvial, dentro del álveo (cauce), dando lugar a que terraplén y defensa se confundan y el cauce se estreche (Figura Nº 9). En algunos lugares se encauza el río, lo que a veces implica su rectificación, o el corte de meandros, para “acomodarlo” al camino. Hay otras formas de invasión, que podríamos llamar totales, que se presentan cuando se construye sobre un cauce “seco” o sobre una quebrada, lo que es muy frecuente. En relación con las invasiones no se debe olvidar que en el Perú uno de los recursos más escaso es la tierra.

7.3 ¿Qué hacer ante las invasiones? Producida una invasión aparece la respues-ta del río, la que puede ser inmediata (corto plazo) o mediata (mediano o largo plazo). Por lo general, la reacción del río ante la invasión de su cauce se manifiesta durante las grandes crecidas y puede ser local o generalizada, en función de la extensión del cauce comprome-tida por la invasión.

Con respecto a las invasiones viales no queda sino dos posibilidades. En primer lugar, evitar-las, siempre que ello sea posible. Si esto no fuese posible, las invasiones viales deben ser tratadas sin olvidar que se trata de un proble-ma de Hidráulica Fluvial.

8. Ancho del encauzamiento

Una de las formas de fijar (artificialmente) el ancho de un río es construyendo un en-cauzamiento. El encauzamiento fluvial re-presenta el proceso largo y paulatino hecho por el hombre para adecuar la Naturaleza a sus necesidades. Un encauzamiento se hace para proteger un área o para crear las condi-ciones favorables de funcionamiento de una estructura o de un proyecto (un puente, una bocatoma, un camino, una ciudad, una irriga-ción, etc.)

La dinámica fluvial juega un papel importan-te en el comportamiento de un río encauza-do. Los procesos de erosión (degradación) y sedimentación (agradación) en el cauce fluvial creado por un encauzamiento sue-len ser muy intensos. Es muy importante la selección adecuada del ancho de encauza-miento, el que guarda mucha relación con la idea de los ríos en equilibrio. Precisamente, allí se señala que en función del autoajuste un río tiene una tendencia a fijar sus propias variables hidráulicas (ancho, tirante y pen-diente). El encauzamiento es la imposición de estas variables. El diseño y construcción de un encauzamiento no puede dejar de tener en cuenta y, aún más, debe precisar debidamente además del cauce, las riberas y las fajas marginales. Esta consideración es particularmente importante cuando se trata de obras viales, ubicadas en el área de influencia (áreas de inundación) de un río. Lamentablemente, el Manual de Diseño de Puentes (MTC-2003) no menciona en sus as-pectos hidráulicos, la necesidad de conside-

Figura Nº 9. El camino construido dentro del cauce, paralelamente al río, constituye una invasión longitudinal.

rar las características de los cauces, riberas y fajas marginales cuando se determina la longitud de un puente.

Si el encauzamiento produjese un estrecha-miento excesivo, el río socavaría y profundiza-ría su lecho, para comprobar lo cual bastaría con mirar el río Rímac atravesando la ciudad de Lima (o el río Piura, atravesando la ciudad del mismo nombre). Por el contrario, si el en-cauzamiento tuviese un ancho muy grande, entonces el río divagaría dentro de él y podría atacar peligrosamente las defensas constitu-yentes del encauzamiento.

El encauzamiento puede significar también un cambio en el alineamiento natural del río. Si se corta un meandro, el tramo resultante tiene mayor velocidad y pendiente y, por lo tanto, mayor capacidad de arrastre (posibilidad de erosión).

Una vez que se ha fijado para determinadas condiciones el ancho de un río se puede proceder al encauzamiento y, por ejemplo, al diseño de un puente. La longitud del puente será consecuencia del ancho establecido para el río, y no al revés, como en algunas oportuni-dades se ha hecho.

9. Conclusiones y Recomendaciones sobre el ancho fluvial

I. No es fácil definir el ancho de un río. La in-adecuada consideración del ancho fluvial y del área de influencia del río trae numero-sos daños a las obras ubicadas en sus inme-diaciones.

II. En el planeamiento y diseño de las obras de ingeniería ubicadas en las proximidades de un río se debe tener presentes los con-ceptos expuestos sobre cauces, riberas y fajas marginales.

III. Una decisión equivocada implica no solo la invasión del Dominio Público Hidráuli-co, sino un hecho físico innegable: la ocu-pación del área que pertenece al río y que éste, en algún momento tratará de recu-perar.

IV. En el Capítulo III del Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos se usa varios con-ceptos para referirse a las avenidas, los que no están definidos: Máximas crecientes, Mayores avenidas, Crecientes ordinarias, Máxima crecida, Máxima avenida, Even-tos excepcionales, Máxima crecida que no corresponda a un evento excepcional. En consecuencia se recomienda adoptar algunas precisiones generales al respecto y específicas en cada caso.


CAPÍTULO III

CAUCES, RIBERAS Y FAJAS MARGINALES

Artículo 108º.- Cauces o álveos Para efectos de la Ley, los cauces o álveos son el continente de las aguas durante sus máximas crecientes.

Artículo 109º.- Cauces inactivosLos cauces que han quedado inactivos por variación del curso de las aguas, continúan siendo de dominio del Estado, y no podrán ser usa-dos para fines de asentamientos humanos o agrícolas.

Artículo 110º.- Reparación de daño por desvío del cauce110.1 Cuando los flujos o corrientes de los cauces naturales o artifi-

ciales desvíen su curso por acción del hombre causando da-ños, la reparación será por cuenta del autor del hecho.

110.2 La Autoridad Nacional del Agua al tomar conocimiento de la desviación no autorizada del curso del agua por acción de una persona natural o jurídica, se constituirá al lugar para verificar y evaluar los hechos y los daños ocasionados así como para dictar las disposiciones de la restitución inmediata e inicio del procedimiento sancionador.

Artículo 111º.- RiberasLas riberas son las áreas de los ríos, arroyos, torrentes, lagos, lagunas, comprendidas entre el nivel mínimo de sus aguas y el que éste alcan-ce en sus mayores avenidas o crecientes ordinarias.

Artículo 112º.- Criterios para la delimitación de las riberasLa delimitación de las riberas se realiza de acuerdo con los siguientes criterios:a. Nivel medio de las aguas, tomando para tal efecto períodos máxi-

mos de información disponible.b. Promedio de máximas avenidas o crecientes ordinarias que se de-

termina considerando todas las alturas de aguas que sobrepasen el nivel medio señalado en el literal anterior.

Artículo 113º.- Fajas Marginales113.1 Las fajas marginales son bienes de dominio público hidráulico.

Están conformadas por las áreas inmediatas superiores a las ri-beras de las fuentes de agua, naturales o artificiales.

113.2 Las dimensiones en una o ambas márgenes de un cuerpo de agua son fijadas por la Autoridad Administrativa del Agua, de acuerdo con los criterios establecidos en el Reglamento, respe-tando los usos y costumbres establecidos.

Artículo 114º.- Criterios para la delimitación de la faja marginalLa delimitación de la faja marginal se realiza de acuerdo con los si-guientes criterios:a. La magnitud e importancia de las estructuras hidráulicas de las

presas, reservorios, embalses, canales de derivación, entre otros.b. El espacio necesario para la construcción, conservación y protec-

ción de las defensas ribereñas y de los cauces.c. El espacio necesario para los usos públicos que se requieran.d. La máxima crecida o avenida de los ríos, lagos, lagunas y otras

fuentes naturales de agua. No se considerarán las máximas creci-das registradas por causas de eventos excepcionales.

ANEXO

REGLAMENTO DE LA LEY DE RECURSOS HÍDRICOS Nº 29338 Decreto Supremo Nº 001-2010-AG, 2010

Artículo 115º.- Actividades prohibidas en las fajas marginales115.1 Está prohibido el uso de las fajas marginales para fines de asen-

tamiento humano, agrícola u otra actividad que las afecte. La Autoridad Nacional del Agua en coordinación con los gobier-nos locales y Defensa Civil promoverán mecanismos de reubi-cación de poblaciones asentadas en fajas marginales.

115.2 La Autoridad Administrativa del Agua autoriza la ejecución de obras de defensa ribereña y la utilización de materiales ubica-dos en las fajas marginales necesarios para tal fin.

Artículo 116º.- Fajas marginales en cauces artificialesLos estudios de las obras de infraestructura hidráulica mayor definirán las dimensiones de las fajas marginales correspondientes, las mismas que serán habilitadas en la etapa constructiva del proyecto.

Artículo 117º.- De la señalización de los linderos de la faja marginalLa señalización en el lugar de los linderos de la faja marginal, previa-mente fijados por la Autoridad Administrativa del Agua, se efectuará mediante el empleo de hitos u otras señalizaciones.

Artículo 118º.- De los programas de mantenimiento de la faja marginalLa Autoridad Administrativa del Agua, en coordinación con el Minis-terio de Agricultura, gobiernos regionales, gobiernos locales y organi-zaciones de usuarios de agua promoverá el desarrollo de programas y proyectos de forestación en las fajas marginales para su protección de la acción erosiva de las aguas.

Artículo 119º.- Reservas para fines de defensa nacionalA iniciativa del Ministerio de Defensa y con la opinión de la Autoridad Nacional del Agua, mediante Decreto Supremo refrendado por el Pre-sidente del Consejo de Ministros se determinarán las fajas marginales a reservarse para fines de defensa nacional.

Artículo 120º.- Del régimen de propiedad de terrenos aledaños a las riberas120.1 En las propiedades adyacentes a las riberas, se mantendrá libre

una faja marginal de terreno necesaria para la protección, el uso primario del agua, el libre tránsito, la pesca, caminos de vigilancia u otros servicios públicos, según corresponda.

120.2 En todos estos casos no habrá lugar a indemnización por la servidumbre, pero quienes usaren de ellas, quedan obligados, conforme con el derecho común, a indemnizar los daños que causaren, tanto en las propiedades sirvientes como en los cau-ces públicos o en las obras hidráulicas.

Artículo 121º.- Pérdida de la propiedad de terrenos adyacentes a fajas marginalesCuando las aguas, por causas propias de la naturaleza, arrancan una porción considerable y reconocible de un terreno colindante con la faja marginal, el propietario perderá su derecho de propiedad, si dentro de los siguientes dos años de ocurrido el evento no inicia las acciones necesarias para su recuperación. En este caso pasa a formar parte del dominio público hidráulico.

Artículo 122º.- Del aislamiento de un predio por un nuevo cauceCuando un nuevo cauce deje aislado o separados terrenos de un predio o estos fueran inundados con motivo de las crecientes de las aguas, dichos terrenos continuarán perteneciendo a su propietario, cuando éstas se retiren.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA INTERACCIÓN DE LA DINÁMICA FLU-VIAL Y EL DESARROLLO URBANO

Conclusiones

I. El río y la ciudad que se desarrolla en sus márgenes constituyen una unidad que debe ser comprendida y tratada como tal. Sin embargo, se trata de una relación compleja, pues ambos sufren cambios continuamente, lo que da lugar a una fuer-te interacción entre la dinámica fluvial y el desarrollo urbano.

II. Son los centros urbanos los que se acercan a los ríos y no éstos a aquéllos. Cuando no existe el planeamiento urbano adecuado, las ciudades crecen desordenadamente, ocupan el cauce fluvial y producen es-trechamientos, a veces excesivos, lo que trae como consecuencia que las grandes crecidas causen daños a las obras e instala-ciones ubicadas en sus inmediaciones, por socavación o por inundación. En la costa peruana hay numerosos ejemplos de esta falta de planeamiento.

III. La incorporación al paisaje urbano de los ríos que atraviesan las ciudades y que tienen largos periodos sin descargas significativas y, eventualmente, grandes caudales acompañados de fuerte cantidad de sólidos, presenta enormes dificultades que sólo pueden tratarse de un modo integral y multidisciplinario, pues su enfoque es holístico.

IV. En el planeamiento del uso de la tierra y en el diseño de las obras de ingeniería ubica-das en las proximidades de un río o sobre el lecho fluvial es necesario tener presentes los conceptos de Hidráulica Fluvial, inclu-yendo los de cauces, riberas y fajas mar-ginales. Sin embargo, no es fácil definir el ancho de un río. Su inadecuada conside-ración y la de su área de influencia trae nu-merosos daños a las obras ubicadas en sus inmediaciones. Una decisión equivocada implica no solo la invasión del Dominio Pú-blico Hidráulico, sino un hecho físico inne-gable: la ocupación del área que pertenece al río y que éste, en algún momento tratará de recuperar.

V. Falta una autoridad única para el manejo de cada río, especialmente en los tramos urbanos. Hay múltiples responsables, lo que dificulta o impide el control adecuado del río y de su interacción con las instala-ciones vecinas.

VI. Hay ríos como el Rímac que en realidad son torrentes, de régimen muy irregular, esca-sos de agua, con mucho transporte de só-

lidos y gran contaminación, en los que pre-ocupa los estrechamientos causados por acciones humanas que provocan aumento de la velocidad de la corriente y la peligrosa degradación del cauce. Preocupa también la erosión de la cuenca, la irregularidad de las descargas y el elevado grado de conta-minación que presentan, lo que dificulta su incorporación al paisaje urbano. Debe detenerse el maltrato creciente que viene sufriendo el Rímac.

VII. Un fuerte y creciente porcentaje del tiem-po el cauce del río Rímac, ubicado aguas abajo de la captación de La Atarjea, se en-cuentra seco, al igual que otros ríos de la costa, lo que complica cualquier proyecto de embellecimiento de ese tramo fluvial.

Recomendaciones

I. Debe haber en forma real y efectiva una au-toridad responsable de cada cuenca en su integridad y del manejo del río. En el caso del Rímac esto es absolutamente urgente.

Referencias

1. ARANCIBIA Samaniego Ada. Criterios para manejo de quebradas y su aplicación en el diseño de obras civiles. Lima, 1998

2. MARTÍN-VIDE Juan P. Ingeniería de Ríos. Universidad Politécnica de Cataluña Barcelona, 2007.

3. MARTÍNEZ VARGAS y MARTÍNEZ DEL ROSARIO José. Defensas Ribereñas en el río Rímac. Facultad de Ingeniería Civil, UNI, Sección de Postgrado, Boletín Técnico Nº 8, Mayo-Agosto 2003.

4. PALOMINO VELAPATIÑO Zuly y CAMPAÑA TORO Roberto (Asesor). Medidas de atenuación de avenidas en la cuenca baja del río Chillón. Tesis de Grado. UNI.

5. REPÚBLICA DEL PERÚ. Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos. Decreto Supremo Nº 001-2010-AG, 2010.

6. REPÚBLICA DEL PERÚ. Ley de Recursos Hídricos. 2009.

7. RICHARDSON E.V. , SIMONS D.B. y otros. Highways in the River Environment.

8. ROCHA FELICES Arturo. Introducción a la Hidráulica de las Obras Viales. (Segunda edición). Instituto de la Construcción y Gerencia, Lima, setiembre 2010.

9. ROCHA FELICES Arturo. Comentarios sobre Aspectos Hidráulicos del Manual de Diseño de Puentes. IV Congreso Internacional de Ingeniería Estructural, Sísmica y Puentes. Lima, junio 2010.

10. ROCHA FELICES Arturo. Revisión de los estudios del encauzamiento y de los puentes ferroviarios en la quebrada Alcamayo-Cuzco. Instituto de Recursos Naturales (INRENA). Diciembre 2004.

11. ROCHA FELICES Arturo. Interacción del comportamiento fluvial y las obras viales durante el Fenómeno de El Niño. II Congreso Nacional de Obras de Infraestructura Vial. ICG. Lima, agosto 2003.

12. RODRÍGUEZ AGUILERA Patricio y VILLODAS Rubén. Delimitación del dominio público hidráulico y el ordenamiento de las áreas inundables en las márgenes de los ríos de la provincia de Mendoza. Jornadas Internacionales sobre Gestión del Riesgo de Inundaciones y Deslizamientos de Laderas. Brasil, mayo 2007.

13. T R I B U N A L C O N S T I T U C I O N A L . Sentencia. 22 diciembre 2001.

14. VILLARROYA ALDEA Carlos. La delimitación del Dominio Público Hidráulico y el proyecto LINDE. Ambienta. Setiembre, 2004.

II. La incorporación del río a la ciudad debe ser una actividad multidisciplinaria y tener un enfoque holístico en el que la solución de los problemas de Hidráulica e Hidrolo-gía sea de prioridad absoluta para lograr así una decorosa “fachada fluvial” de la ciu-dad al río.

III. Debe detenerse el maltrato creciente que vienen sufriendo muchos ríos, especial-mente el Rímac. Debe impedirse nuevos estrechamientos de los cauces fluviales. Por lo tanto, debe fortalecerse las labores de conocimiento del río, la preservación de la cuenca, el afianzamiento de caudales, la recuperación del ancho fluvial y la disminu-ción de la contaminación, para acercarnos así a la restauración fluvial.

IV. Debe tenerse presente y solucionarse el problema de que la oferta de agua del Rí-mac es insuficiente, no sólo para el abas-tecimiento de la ciudad, cuya demanda es creciente, sino para dar a su cauce las más elementales condiciones de salubridad y de ornato.

REGISTROS DE CAUDALES MÁXIMOS DIARIOS ANUALES

Los caudales medidos del Río Rímac se caracterizan por tener un periodo de registro que se inicia en 1920 continuándose a la fecha (2011). En el periodo las mediciones se han realizado en cinco secciones del río: Chacrasana, puente Los Ángeles, Yanacoto, Chosica R-1 y Chosica R-2.

Los registros de caudales máximos no han sido medidos. Los mismos han sido estima-dos a partir de la curva Nivel vs. Caudal y se presume que no consideran la socavación del cauce. Los registros debido a las obras de in-fraestructura de regulación realizadas no con-templan el efecto de regulación (disminución de las avenidas).

Se puede identificar dos periodos de medición de caudales, el primero entre 1920 y 1960 y el segundo entre 1960 y 2011. Se caracteriza el primero por registrar valores máximos superio-

res a los de segundo periodo, en contradicción aparente con el deterioro de la cobertura de la cuenca por malas prácticas de conservación.

El efecto podría asociarse entre otros al cambio de la sección de medición y/o equipos utiliza-dos y/o forma de estimar el máximo caudal.

Lo anterior nos permite decir que los caudales de avenidas registrados tienen una confiabili-dad baja.

ESTUDIOS REALIZADOS- RESULTADOS -

Los estudios realizados por diferentes Consul-tores dan valores diferentes que se identifican principalmente con el momento de realizarse el estudio y por lo tanto periodo de registro utilizado. En algunos casos se utiliza el caudal máximo medio diario y en otros casos el cau-dal máximo instantáneo o pico, estimándose este último.

Los resultados se presentan en el cuadro 2.

PROYECTOS A LA VISTA

Río Verde.- Contempla la recuperación del Río Rímac con la finalidad de revalorar el Centro de Lima. “El río cabe en menos espacio que el que consume, tiene poca profundidad y si le trabaja como un espacio suficiente, nos gene-ra parque a ambos lados.” Entonces si se tiene espacio en los dos lados, se revalorizará Acho, Rímac, San Juan de Lurigancho, San Martín de Porres, El Agustino, etc. Estar cerca del río pasa

HIDROLOGÍA DEL RÍO RÍMACMSc. Ing. Juan José Velásquez Díaz

El cauce del río Rímac ha sufrido modificaciones importantes debi-do a la aproximación de la ciudad

a éste, situación que ha dado lugar a la ocupación del cauce secundario y estrechamientos no técnicos en diferentes secciones del mismo entre la localidad de Chosica y su desembocadura en el Océano Pacifico.

La Municipalidad de Lima Metropolitana ha contratado la construcción de la línea amarilla que contempla la construcción de un túnel debajo del cauce del río en el sector entre el puente Huascar y el inicio de la Av. Morales Duarez, inmediatamente aguas abajo del puente de El Ejercito. En paralelo y en el mismo sector con la finalidad de puesta en valor del Centro Histórico de Lima se ha puesto en vigencia el proyecto denominado río Verde, identificado por el año 1983 y que en su momento estuvo sujeto a críticas u observaciones en la revista Caretas.

Lo anterior y considerando que los cambios introducidos a la morfología del río han superado el límite de lo aceptable técnicamente. El autor ha considerado oportuno tocar el aspecto hidrológico, como una contribución a lo que necesariamente y desde el punto de vista hidrológico – hidráulico deberá tomarse en cuenta en los proyectos antes citados.

500.00

450.00

400.00

350.00

300.00

250.00

200.00

150.00

100.00

50.00

0.00

400

350

300

250

200

150

100

50

0

1920

192

1

1925

192

6

193

0 1

931

1935

193

6

1940

194

1

1945

194

6

1950

195

1

1955

195

6

1960

196

1

1965

196

6

1970

197

1

1975

197

6

1980

198

1

1985

198

6

1990

19

91

1990

199

5

2000

200

1

2005

200

6

AÑO HIDROLÓGICO

CAUDALES DE AVENIDAS RÍO RÍMAC

3RIO PIURA: CAUDALES MEDIOS ANUALES (m /s) 1926-2000

Pte. HuachipaRío Rímac

Chacrasana

3C

AU

DA

L (m

/S)

Pte. LosAngeles

Yana-coto

ChosicaR1

Chosica - R2

1983

1998Fuerte incremento de las descargasde los ríos y quebradas

Mansen Kuroiwa (Serie 1920 – 2007)

Tramo entre la Bocatoma La Atarjea y el Puente Huachipa.


a ser valioso, manifiesta el arquitecto Ortiz de Zevallos, quien además señaló que el objetivo es estrechar el Río Rímac.

“El río lo estrechamos, pero llevamos la máxima histórica con toda la seguridad del caso. Se defenderían los taludes y se generaría parque en ambos lados”, señaló el asesor de Municipalidad de Lima, no sin antes señalar que “otra idea es que el río tenga un piso permeable para que la napa siga mojándose y no pierda calidad”.

Línea Amarilla.- El proyecto considera la uti-lización del cauce del río en el tramo entre los puentes Huáscar y El Ejercito, mediante la construcción de un túnel por debajo del cau-ce. No se prevé el estrechamiento del río, pero la construcción del túnel dará lugar a un aco-razamiento del cauce, que podría dar lugar al incremento de los niveles de agua durante la ocurrencia de caudales durante los periodos de avenidas respecto a la situación existente, debido a la limitación del cauce a socavarse durante los periodos señalados. Es necesario tomarse en cuenta está situación.

CONCLUSIONES

La información hidrológica de muchos de los ríos de la costa peruana, y en especial del Rí-mac, es de baja confiabilidad. Esto se debe a varios factores entre los que están: la forma en la que se miden los caudales y la mera es-timación de los caudales correspondientes a las avenidas. Los caudales máximos en el Río Rímac no son medidos, únicamente son ex-trapolados en algunos casos, o simplemente estimados. La extrapolación se realiza a partir de registros que relacionan niveles de agua en el río con caudales medidos muy por debajo de los máximos observados. Las mediciones de caudales máximos en el Río Rímac se han realizado en cinco secciones diferentes del río, durante el periodo 1920 a 2011.

Estudios hidrológicos realizados en el pasado para proyectos en el Río Rímac muestran diferentes resultados para iguales

probabilidades de ocurrencia. Los mismos se identifican principalmente con la longitud de la serie histórica utilizada y selección de la distribución de mejor ajuste de los registros de grandes caudales.

Las dos conclusiones anteriores, sumado a los posibles cambios en los métodos de medi-ción determinan que los registros de caudales máximos en el Río Rímac sean de baja confia-bilidad.

Se concluye que el Río Rímac desde el pun-to de vista hidrológico – hidráulico ha sufrido muchos cambios que en el momento, mayo del 2011, recomiendan la necesidad de ser cui-dadosos en el desarrollo de nuevos proyectos. Se hace necesario, la participación de diferen-tes disciplinas o especialidades.

En relación con el caudal mínimo en el Río Rímac se observa que las derivaciones para agua potable y otros usos, han llegado al límite de la cantidad disponible de agua en periodos de estiaje.

RECOMENDACIONES

El Río Rímac desde el punto de vista hidrológico - hidráulico ha sufrido muchos cambios, que en la actualidad (año 2011), obligan a la necesidad de ser muy cuidadosos en el desarrollo de nuevos proyectos. Se

hace necesario, la participación de diferentes disciplinas o especialidades.

La determinación de un caudal de diseño para una estructura que compromete el cauce del Río Rímac, debe ser cuidadosamente estudiada, tomando como referencia estudios anteriores y el comportamiento de estructuras existentes. Debe establecerse el riesgo de falla y las consecuencias de que esto ocurra, así como el tiempo de vida que se espera de la estructura, para calcular el periodo de retorno y como consecuencia de ello el caudal de diseño del proyecto.

En el caso de ríos de la costa del Perú debe tomarse en cuenta que las aguas que circulan en el periodo de estiaje (abril a diciembre) corresponden en proporción importante a aguas cloacales que niegan la oportunidad de desarrollar proyectos de recuperación de las áreas vecinas y su puesta en valor, a menos de que se incremente el caudal mínimo del río al límite que permita una calidad de agua aceptable ambientalmente.

Las intervenciones del cauce de los ríos en sectores en los que se han producido grandes modificaciones y llegado al límite de las mis-mas, deben de evitarse en lo posible cambios en su morfología del río, ya que en cualquier momento pueden dar lugar a fallas y pérdidas económicas, que pueden ser previsibles. En estos casos los y en particular cuando se trata de estrechamientos, se considera que es una situación altamente peligrosa y por lo tanto no recomendable. Los futuros proyectos que se desarrollen y comprometan el cauce de los ríos deben ser materia de una evaluación ri-gurosa por Ingenieros con experiencia en Pro-yectos Hidráulicos y de otras Especialidades.

Es necesario incrementar el caudal mínimo del Río Rímac para satisfacer los requerimientos de agua potable y otros usos. Es necesario considerar nuevos proyectos que permitan éste incremento y restablecer condiciones ecológicas – sanitarias mínimas en el principal río del Perú desde el punto de vista de la población dependiente del mismo.

PlantaHuachipa ARF JVDMansen

Kuroiwa P & VMTC P & V

CAUDALES DE DISEÑO (m3/s)

Tr

Años

1,000

500

100

50

578

423

378

931

501

410

541.79

430.30

381.93

810

761

620

529

740

670

527

462

965

870

690

600

330

267

212

176

1920-2007

1920-1995

1969-1984

1969-1984

1969-1984

1968-2007

Instantáneo Instantáneo Instantáneo InstantáneoDiario Diario

Cuadro 2.

Bocatoma Planta Atarjea



ESTUDIO DEL MODELO HIDRÁULICOEN FONDO MOVIL DEL RÍO RÍMAC, Tramo Puente “El Ejercito” Ing. Petronila Ibañez Lagorio

Situación del Prototipo en 1997 aguas abajo del puente

Foto 1 Foto 2 Foto 3

Lámina Nº 1: Diseños Planteados por el MTC, alternativa 1

Lámina Nº 2: Diseños Planteados por el MTC, alternativa 2

Diseño de una estructura vertedora con perfil Creager, cubeta deflectora en la salida y enrocado de protección

Diseño de una estructura compuesta de tres caídas sucesivas

El presente artículo se refiere a un trabajo efectuado en el año 1997, en el Laboratorio Nacional de Hidráulica (LNH), de la Universidad Nacional de Ingeniería por encargo del Ministerio de Transportes y Comunicaciones; en el que se trató el estudio del fenómeno de socavación al pie del Puente “El Ejército” y los patrones de flujo del río en dicho tramo, el Estudio denominado “Modelo Hidráulico en Fondo Móvil del Río Rímac, Tramo Puente El Ejército”.

Objetivos del Modelo

- Estudio del comportamiento hidráulico de la estructura vertedora y de la estructura disipadora (enrocado de protección) pro-puestas por el MTC (ver láminas Nº 1 y 2). Te-niéndose en cuenta los siguientes puntos:

• Verificacióndelageometríadelaestruc-tura vertedora

• Verificacióndelageometríadelacubetadeflectora terminal

• Verificacióndelageometríaycomporta-miento del enrocado de protección

• Determinaciónde lospatronesde flujopara los diferentes caudales de ensayo

- Evaluación global del comportamiento de las estructuras a estudiarse, señalándose los alcances del diseño original y sus limi-taciones si las hubiese.

- Estudio de las modificaciones a introducir-se, si fuesen necesarias, considerando su factibilidad técnica y económica.

Área del Prototipo Estudiada

El MTC suministró al Laboratorio un plano to-pográfico y batimétrico del Río Rímac , con extensión de 150 m aguas arriba del Puente El Ejército y 360 m aguas abajo del mismo.

Así mismo se alcanzaron las secciones trans-versales del río distanciadas a cada 10 m entre sí. Esta información entregada sirvieron para la construcción del modelo, cuyos límites fue-ron 150 m aguas arriba del Puente El Ejército y 200 m aguas abajo del mismo.


Información básica puesta a disposi-ción del LNH

La información hidrológica del estudio, en-tregada al LNH se basó en los registros de la estación de aforos de Chosica, controlada por SENAMHI, con un periodo de información de 75 años de caudales máximos, entre los años 1920 a 1995.

Para el estudio de avenidas, se usó la distri-bución teórica de Gumbel con los siguientes resultados:

De acuerdo al estudio, se estableció un caudal de diseño de 462 m3/s, correspondiente a la avenida de 100 años, corregida con los aportes proyectados de la derivación del Río Mantaro y la regulación de lagunas en la Cuenca Alta del Río Rímac, así como con las deducciones de agua comprometidas para fines agrícolas y de consumo de la Gran Lima.

Los depósitos fluviales en el lecho son de tipo conglomerádico, constituido por materiales de acarreo transportados por el río.

Del análisis granulométrico en el fondo del cauce, se concluyó que el material del fondo está compuesto por material granular (70%) y bolonería (30%).

El material granular del fondo tuvo un D50 = 25.4 mm.

El material de bolonería del fondo tuvo aproximadamente la siguiente distribución porcentual:

25

50

100

500

de 3” a 5”

de 5” a 8”

de 8” a 20”

333.29

381.93

430.30

541.79

50 %

40 %

10 %

Periodo de retorno (años)

Diámetro de boloneria

Descargas(m3/s)

Porcentaje

Condiciones del tramo del Río Rímac en estudio en 1997

El actual Puente “El Ejército” fue construido en 1936 y está apoyado sobre cuatro pilares de concreto armado, con una cimentación tipo cajón de 7.50 m de altura.

En el estudio hidrológico alcanzado por el Mi-nisterio se mencionó que en la época en que se construyó el puente y en tal sección, existía

un desnivel de caída de 4 m, por lo que fue establecida una profundidad de cimentación de 7.50 m.

En el año de 1997 el desnivel de la caída en la sección del puente tenía más de 16 m lo cual puso en riesgo la cimentación del puente, por lo que se construyeron las obras provisio-nales de reforzamiento de la cimentación para protegerlo.

El ancho del río en la sección del puente tiene 58 m. Aguas abajo corre encañonado con an-chos menores y en curvatura.

Es posible que las obras de encauzamiento del río, aguas arriba del puente y la propia sección del puente, hayan estrechado su ancho natural. Esta situación ha favorecido la erosión del fondo aguas abajo del puente, en la lámina Nº 3, se muestra el Perfil del Fondo del Río

Rímac entre las Secciones 14 a 46 (1997), graficado a partir de la planta y secciones topográficas levantadas en Junio de 1997. La sección 14 está ubicada aguas abajo del puente, a 30 m de su eje central; las secciones topográficas están distanciadas 10 m entre sí y la sección Nº 46 está ubicada a 325 m aguas abajo de la sección Nº 14.

Pasada la sección Nº 41, el río retoma su cauce aproximadamente rectilíneo, con una pendiente del orden de 0.35%.

Se concluye en este ítem que el proceso ero-sivo del cauce del río tiene su propia dinámica donde juega un rol importante la presencia de caudales de avenidas. Independientemente de las obras de protección que se construyan para proteger el puente, las avenidas socava-rán el cauce y pondrán en peligro las laderas sobre todo de la margen izquierda.

Lámina Nº 3: Información del Prototipo, perfil longitudinal aguas abajo del puente

Perfil del cauce del Río Rímac según levantamiento topográfico y secciones, junio de 1997La sección Nº 14 corresponde al puente.

Foto 4: Defensa provisional contra la erosión debajo del puente


El tratamiento de la erosión de las márgenes aguas abajo de las estructuras de protección del puente, escapa del propósito del estu-dio en modelo, que fundamentalmente está orientado al estudio de la erosión local en las cercanías del puente.

Descripción de las obras

Los técnicos y diseñadores de la Dirección General de Caminos del MTC, preocupados por el grado de erosión en el lecho del Río Rí-mac, específicamente en el tramo del Puente “El Ejército”, erosión que puede comprometer la estabilidad de las bases del puente mismo, así como de los muros de ambas márgenes, estimaron conveniente emprender acciones que conduzcan al diseño de una estructura hi-dráulica que vierta y disipe adecuadamente la energía del agua, considerando que el desni-vel de 16 m que existía. Este desnivel determi-nó un comportamiento peligroso sobre todo en épocas de aguas crecientes (Diciembre-Marzo). Las altas energías cinéticas y su con-secuencia en todo un conjunto de fenómenos hidráulicos tridimensionales se manifiestan en peligrosas erosiones y socavaciones tanto en el fondo del cauce como en las márgenes que amenazan al conjunto de estructuras en este tramo. Ver fotos Nº 1 a 4.

Teniendo en cuenta lo anterior, se alcanzaron al Laboratorio dos diseños alternativos.

La primera alternativa, es el diseño de una estructura vertedora con perfil tipo Creager que en su extremo de salida combina con una cubeta deflectora que en el supuesto del diseño hará que la masa de agua sea lanzada al aire para una primera disipación antes de precipitarse nuevamente sobre el lecho aguas abajo. Inmediatamente y a continuación de la estructura vertedora se ha diseñado sobre el lecho, un enrocado de protección para contri-buir mediante el impacto a la mayor disipación de energía de la masa de agua precipitante. Ver lámina Nº 1.

Estas estructuras (Vertedero y enrocado de protección) se estudiaron en el modelo de manera sistemática de acuerdo a un programa concordado con la supervisión.

El diseño de la segunda alternativa ensaya-da se muestra en la lámina Nº 2 y es una es-tructura compuesta de tres caídas sucesivas.

El modelo

Selección de Escalas

En base al fenómeno a reproducir y de ma-yor interés en el estudio, que es la erosión de fondo, al pie de la estructura de descarga, se seleccionó una escala de longitudes horizon-tales igual a NL = 1:25.

Esta escala permite operar el modelo con el caudal de diseño (462 m3/s prototipo =148 l/s modelo); así como también hizo posible re-presentar adecuadamente el material del le-cho del río y el enrocado de protección de la estructura de descarga.

La escala de longitudes verticales es igual a la de longitudes horizontales, por lo que el mo-delo es de escalas no distorsionadas.

Dado a que el modelo representará un fenó-meno a superficie libre, la condición de Froude es la predominante. Esto significa que las fuer-zas de gravedad son las más importantes y se debe cumplir que:

FROUDE prototipo = FROUDE modelo

De esta última condición y con la escala de longitudes seleccionada se deducen las esca-las de las [V/(g*d)½]prototipo=[V/(g*d)½]modelo

variables de mayor interés:

Variable Equivalenc.

Velocidad (V)

Caudal (Q)

Tiempo (T)

Coeficiente de Man-ning (n)

Sedimentos de fon-do y enrocado (D)

NL1/2

NL5/2

NL1/2

NL1/6

NL

La escala de longitudes del modelo, garantiza la formación de flujo turbulento en el mismo, a verificar en la etapa de calibración.

Construcción del Modelo

Para la construcción del modelo se seleccionó un área libre a cielo abierto, dentro de la zona de experimentación que posee el Laboratorio. Ver lámina Nº 4.

La etapa de construcción del modelo se ini-ció en Mayo de 1997, habiéndose comen-

zado con la delimitación del modelo y la construcción de los muros perimetrales co-rrespondientes.

Culminada la delimitación se continuó con la instalación de la red de tuberías, válvulas y ver-tederos de alimentación al modelo, así como el circuito de retorno a las cisternas del labo-ratorio.

La representación de la obra a estudiar (Es-tructura Vertedora y enrocado de protección y disipación, de la primera alternativa) así como de los tramos del lecho del Río Rímac aguas arriba y aguas abajo de la obra, se efectuaron en base a la información proporcionada por el Ministerio.

Los muros de las márgenes izquierda y dere-cha, aguas abajo del puente, fueron represen-tados en base a la información proporcionada por el MTC.

A continuación de los muros perimetrales y la instalación de los vertederos aforadores se trabajó en la poza de tranquilización que sirve conjuntamente con los vertederos como una estructura auxiliar para el modelo, asegurando un ingreso controlado y adecuado de agua al modelo.

Continuando con la etapa constructiva, se prefabricaron 3 módulos que representan la estructura vertedora propuesta (primera alternativa). Estos 3 módulos debidamente empalmados, nivelados, masillados y puli-dos para su conformidad con la rugosidad prototipo-modelo fueron instalados con 2 juegos de orificios. Un juego para alojar a los transductores que medirán las presiones ins-tantáneas al paso del agua sobre la superficie del vertedero y el otro juego para alojar a las mangueras que se conectan al banco piezo-métrico para medir las presiones hidrostáti-cas. Ver fotografías Nº 5 a 7.

Para la representación del lecho del río, en sus tramos aguas arriba y aguas abajo de la estructura a estudiar, fue necesario preparar

Lamina Nº 4: Esquema general del modelo hidráulico puente El Ejército

1/5

1/3125

1/5

1/1.71

1/25

Escala

MURO DE ENCAUZAMIENTO


BA

RR

AJ

E

POZATRANQUILIZADORA

LECHO AGUAS AFUERAPOZA DE ALIMENTACIÓN

VERTEDERORECTANGULAR

VERTEDERO TRIANGULAR53º 8”

VALVULAS

TRANSICIÓN

PILARES

PILARES

ENROCADO DE PROTECCIÓN


A LA POZA DE SEDIMENTACIÓN

LECHO AGUAS ABAJO

MURO


el material siguiendo a escala las caracterís-ticas de la información granulométrica del prototipo.

Sedimentos Representados

Teniendo en consideración que en el mo-delo se estudiará la erosión del cauce al pie de la estructura de descarga, se representó como lecho móvil el sedimento del fondo del cauce, considerando la granulometría del cauce y laderas del río alcanzada por parte del MTC.

El sedimento del fondo del cauce está com-puesto por una parte de material granular con D50 = 25.4 mm (70%) y bolonería en 30%, con diámetros especificados.

La representación del material del fondo fue realizada en base a la escala de longitudes, como se muestra en el cuadro de escalas, anteriormente expuesto. Esta equivalencia de escalas se deriva de la representación a escala del inicio de movimiento de fondo (arrastre de fondo), tanto en prototipo como en modelo.

Análoga es la representación del enrocado de protección de la estructura de descarga.

Calibración del modelo

Concluida la construcción del modelo se pro-cedió a la fase de calibración, que en realidad no fue propiamente como tal.

De haber tenido a disposición una curva tiran-tes - descargas en alguna sección del modelo se habría procedido a verificar dicha curva en el modelo y eventualmente a ajustar la rugo-sidad para reproducir dicha curva. El régimen del Río Rímac en el tramo en estudio es mayor-mente flujo supercrítico y por tanto es depen-diente de la rugosidad que fue debidamente representada. Durante esta etapa se estudia-ron normas de operación de las estructuras auxiliares del modelo (válvulas y vertederos) para los diferentes caudales a ensayarse.

Así mismo se calibraron los transductores de presión y el banco piezométrico para obte-ner de manera adecuada la información del modelo.

Se verificó globalmente el estudio del modelo en cuanto a filtraciones y/o fugas, habiéndo-se comprobado que estos no se presentaron. Igualmente se comprobó el funcionamiento del sistema de recirculación a las cisternas del laboratorio.

Habiéndose verificado el adecuado funcio-namiento de las instalaciones del modelo, éste se encontró apto para la etapa de in-vestigación.

Foto 6: Banco piezométrico para lectura de presiones hidrostáticas sobre el vertedero

Foto 5: Estructura vertedoracolocada en el modelo

Estudio del diseño original (primera alternativa)

En la lámina Nº1 se muestra el diseño original ensayado (primera alternativa). La estructura diseñada es de tipo vertede-ro, con un punto de origen en la cota 98.84 msnm, con un ancho de 58 m. El perfil del vertedero ha sido determinado mediante la expresión:

x1.776 = (1.873*Hd0.776)*y

Siendo Hd la carga de diseño (3.20 m); x, y las coordenadas horizontales y verticales, res-pecto al origen en el punto más alto (cota 98.84msnm). El perfil curvo empalma con una recta en el punto de tangencia P (4.60, 3.20) y con un talud de 0.8(H):1(V).

En su parte terminal la estructura dispone de una cubeta deflectora con un radio de 3.80 m y un ángulo de salida de 30º con respecto a la horizontal. El invert de la cubeta deflectora se encuentra en la cota 78.84 msnm.

El cauce del río, aguas abajo de la cubeta de-flectora tiene una protección de enrocado con diámetro mínimo de 1.50 m, colocado sobre una doble capa de filtro de 0.50 m. La capa superior tiene un espesor de 0.30 m y consiste en grava de 3” a 4” y la capa inferior tiene un espesor de 0.20 m con gravas de 1/4” a 3/4”.

Caudales Ensayados

Los caudales ensayados fueron: 50, 100, 150, 200, 350 y 462 m3/s, cuyos periodos de retor-no de acuerdo a la distribución de Gumbel, se muestran a continuación:

Mediciones en el Modelo

En el estudio del diseño original y para cada caudal ensayado se realizaron mediciones de:

• GradienteHidráulica aguas arriba del ver-tedero, en la poza disipadora de energía (enrocado de protección) y aguas abajo, en el río.

• Velocidadesaguasarribadelvertedero,enla poza disipadora de energía (enrocado de protección) y aguas abajo, en el río.

• Presioneshidrostáticasmedianteelbancopiezométrico.

• Presiones hidrostáticas, registradas contransductores.

Teniendo en consideración el estudio hidroló-gico alcanzado por el Ministerio, la extensión de la cuenca del Río Rímac, en la zona del estudio es de 3,230 Km2 con un tiempo de concentración estimado de 7 horas, aproxima-damente.

Foto 7: Detalle de las instalaciones del banco piezométrico y de los transductores, en la parte

posterior de la estructura vertedora

50

100

150

200

350

462

=1

=1½

=2½

5

50

100

Q(m3/s)

T(años)


Las 7 horas prototipo representan 1.4 horas modelo, siendo:

nT = nL½ = 5.

En el modelo, el tiempo de los ensayos fue mayor a 2 horas.

En las fotos Nº 8 y 9 se muestran aspectos del estudio de la alternativa 1.

Foto 8: Vista desde arriba de las condiciones iniciales del enrocado de protección del cauce del río, con el

diseño original.

Foto 9: Descarga sobre el vertedero con 350 m3/s. diseño original, primera alternativa.

Estudio de la Gradiente Hidráulica

En los diferentes cuadros, se muestran algunos de los registros de mediciones de la gradiente hidráulica, diferenciándose los sectores de me-dición: zona aguas arriba del vertedero, zona poza disipadora de energía y zona aguas abajo en el río, para diferentes caudales ensayados.

En cada cuadro se muestran las cotas de la superficie de agua y de fondo, en msnm; y el tirante en m.

Gradiente Hidráulica Aguas Arriba del Verte-dero

Aguas arriba del vertedero se hicieron medi-ciones de la gradiente hidráulica, teniendo en consideración la propia conformación del lecho del río, en el cual existe un cauce pre-ferencial en la margen izquierda, un cauce de menor capacidad en la margen derecha y en la parte central un promontorio que separa los dos cauces mencionados.

En el cuadro Nº 1 se presentan los resultados de medición de gradiente hidráulica aguas

Los ejes transversales I - V se encuentran sobre el enrocado de protección. El eje I se encuentra al pie del vertedero y el eje V al extremo final del enrocado.Los ejes A - K son longitudinales, equidistantes y paralelos al eje del río. El eje A se encuentra sobre la margen derecha y el eje K sobre la margen izquierda.

Los ejes transversales 00, 04, 08, y 12 están distanciados 4 m entre sí. El eje 12 está ubicado sobre la cresta del cimacio.Los ejes A - K son longitudinales, equidistantes y paralelos al eje del río. El eje A se encuentra sobre la margen derecha y el eje K sobre la margen izquierda.

CA: Cota del nivel de agua (msnm) CF: Cota de fondo (msnm) Y: Tirante (m)

A D GB E H JC F I K

86.73

79.08

7.65

84.68

78.97

5.71

84.98

78.85

6.13

85.18

78.74

6.44

88.23

79.08

9.15

84.85

78.97

5.88

85.20

78.85

6.35

85.18

78.74

6.44

85.13

78.63

6.50

87.33

79.08

8.25

84.98

78.97

6.01

85.33

78.85

6.48

85.03

78.74

6.29

85.28

78.63

6.65

87.60

79.08

8.52

84.95

78.97

5.98

85.20

78.85

6.35

85.15

78.74

6.41

85.18

78.63

6.55

87.78

79.08

8.70

84.98

78.97

6.01

85.23

78.85

6.38

85.05

78.74

6.31

85.03

78.63

6.40

87.60

79.08

8.52

84.98

78.97

6.01

85.23

78.85

6.38

84.98

78.74

6.24

84.98

78.63

6.35

87.40

79.08

8.32

84.85

78.97

5.88

85.25

78.85

6.40

84.93

78.74

6.19

84.93

78.63

6.30

86.85

79.08

7.77

84.93

78.97

5.96

84.93

78.85

6.08

84.83

78.74

6.09

84.78

78.63

6.15

86.35

79.08

7.27

84.73

78.97

5.76

84.70

78.85

5.85

84.93

78.74

6.19

84.85

78.63

6.22

86.48

79.08

7.40

84.73

78.97

5.76

84.78

78.85

5.93

87.23

79.08

8.15

I

Q = 462 m3/s

Ejes

CA

CF

Y

CA

CF

Y

CA

CF

Y

CA

CF

Y

CA

CF

Y

II

III

V

IV

Cuadro N° 2 : Gradiente hidráulica con 462 m3/s, zona disipadora de energía (enrocado de protección)

Cuadro N° 1: Gradiente hidráulica con 462 m3/s, aguas arriba del vertedero Creager

A D GB E H JC F I K

00

Q = 462 m3/s

Ejes

CA

CF

Y

CA

CF

Y

CA

CF

Y

CA

CF

Y

04

08

1299.88

98.78

1.10

100.65

98.80

1.85

100.60

98.83

1.77

100.63

98.83

1.80

100.30

98.80

1.50

99.95

98.78

1.17

101.05

98.03

3.02

100.75

98.80

1.95

101.95

98.93

3.02

100.43

98.95

1.48

100.73

98.80

1.93

101.73

99.88

1.85

101.80

99.30

2.50

100.35

99.13

1.22

100.63

98.80

1.83

102.45

99.98

2.47

101.75

100.00

1.75

100.68

98.90

1.78

100.68

98.83

1.85

102.68

99.43

3.25

101.58

99.45

2.13

99.45

98.75

0.70

Gradiente Hidráulica en el río

20 26 3222 2824 30

84.60

78.73

5.87

83.75

78.73

5.02

82.98

78.58

4.40

82.83

77.43

5.40

82.48

77.65

4.83

82.48

77.35

5.13

82.38

77.95

4.43

Q = 462 m3/s

Ejes

CA

CF

Y

Los ejes transversales 20 -32, se encuentran sobres el río, aguas abajo del enrocado, distanciados 20 metros entre sí. El eje 20 se encuentra a 20 m del eje V.


arriba del vertedero, para el caudal de diseño de 462 m3/s.

Gradiente Hidráulica en la Poza Disipadora de Energía (Enrocado de Protección) y aguas aba-jo en el Río

En el cuadro Nº 2 se presentan los resultados de la medición de la gradiente hidráulica sobre la poza disipadora de energía para 462 m3/s.

En el cuadro Nº 3 se muestra gráficamente los resultados de medición de la gradiente hidráulica sobre la poza disipadora de energía (para ambas márgenes) y para los caudales de 50, 100, 350 y 462 m3/s.

En el cuadro Nº 2 y para 462 m3/s. se muestra la gradiente hidráulica para el sector del Río Rímac, aguas abajo del enrocado de protección. El estudio de la gradiente hidráulica en este sector tiene un carácter cualitativo, pues sólo se ha representado el fondo del cauce con material móvil.

Obviamente esta zona es altamente erosio-nable. La pendiente del fondo del cauce, el encañonamiento en curva y el estado latente de erosión de este sector del Río Rímac hacen que este tramo sea vulnerable a la erosión.

En la foto 11 se muestra un aspecto de la me-dición de la gradiente hidráulica.

Estudio de las Velocidades

Velocidades Aguas Arriba del Vertedero

En la zona aguas arriba del vertedero, la pen-diente promedio del cauce, en el tramo estu-diado, es del orden de 1:100. Es de esperar que

50 m3/sLEYENDA 100 m3/s 350 m3/s 462 m3/s

Cuadro N° 3: Estudio del diseño original alternativa 1, gradiente hidráulica sobre el enrocado de protección.

para caudales mayores a 100 m3/s, se produzca flujo supercrítico generalizado en el tramo. Las velocidades registradas van desde 2.29 m/s para 50 m3/s; 2.80 m/s para 100 m3/s; 3.43 m/s para 150 m3/s; 3.67m/s para 200 m3/s; 4.51 m/s para 350 m3/s; y 4.99 m/s para 462 m3/s.

Estas velocidades del cauce, producirán velo-cidades de cortadura (velocidades cercanas al fondo) dentro de un rango de 0.30 m/s a 0.50 m/s, para los caudales ensayados. Estas velocidades de cortadura son capaces de transportar sedimentos de fondo del orden de guijarros, gravas y cantos rodados.

En el tramo aguas arriba del vertedero, para caudales menores que 100 m3/s el flujo del río se subdivide en los dos cauces laterales,

Foto 10: Proceso de medición de velocidades con correntómetro de copas, aguas arriba del vertedero.

Foto 11: Proceso de medición de gradiente hidráulica y tirantes, aguas abajo del vertedero.

quedando en intermedio un pro-montorio; en tanto que para cauda-les mayores a 100 m3/s todo el cauce es invadido por el flujo, creándose una zona de turbulencia inmediata-mente aguas abajo del promontorio y en el sector aledaño de la margen derecha. En la foto Nº 10 se muestra un aspecto de la medición de velocidades.

Velocidades en la Poza Disipadora de Energía (Enrocado de Protección)

Para los caudales comprendidos en-tre 50 m3/s y 200 m3/s las velocida-des están por el orden de 2 m/s; con 350 m3/s, la velocidad es de 2.7 m/s y para 462 m3/s, la velocidad es del orden de 3 m/s.

Teniendo en consideración la dispo-sición en planta de la poza disipado-ra de energía, en la cual los taludes

laterales son convergentes, existen zonas de vórtices (contracorrientes) en las zonas cerca-nas a los taludes, teniendo las mayores veloci-dades en la parte central de la poza.

Velocidades Aguas Abajo, en el Río

El estudio de las velocidades en el cauce del río, aguas abajo de la poza disipadora de ener-gía, es de orden cualitativo, pues sólo se ha re-presentado el fondo con material móvil.

Estudio de Presiones en el Cimacio

Registro de Presiones con Transductores

Con el propósito de evaluar la geometría de la estructura vertedora de la primera alternativa, se procedió al registro de presiones instantá-neas sobre el cimacio de la estructura para lo cual se ubicaron puntos de registro tal como se puede observar en las fotos Nº 7 y 12. Algu-nos resultados registrados y para 462 m3/s se muestran en el cuadro Nº 4.


Foto 12: Procesos de mediciones y registro de presiones hidrostáticas instantáneas sobre el vertedero

mediante transductores.

31 42

+1.38+1.13+0.88+2.25+2.06+1.88+2.00+1.81+1.63

MAXPROMMINMAX

PROMMINMAX

PROMMIN

+1.13+0.99+0.85+1.05+0.85+0.65+2.63+2.50+2.38

+1.13+0.88+0.63+1.20+0.98+0.75+0.65+0.38+0.10

+1.13+0.75+0.38+2.13+1.63+1.13+0.65+0.38+0.10

Q = 462 m3/s

Ejes

r

c

d

Presiones instántaneas medidas con transductores (m.c.a.)

31 42

8.468.278.099.128.988.848.948.798.66

MAXPROMMINMAX

PROMMINMAX

PROMMIN

8.288.188.068.228.107.919.429.319.22

2.222.182.122.242.192.142.122.072.01

1.020.990.951.121.071.020.980.950.93

Q (m3/s) = 462

Ejes

r

c

d

Números de cavitación con datos de transductoresUbicación de piezómetros y transductores

Cuadro N° 4: Estudio del diseño original alternativa 1, algunosresultados de presiones sobre el vertedero

En base los datos registrados se han calculado los números de cavitación que también son mostrados.

Del análisis de los datos registrados se puede establecer que no hay una distribución simé-trica de las presiones instantáneas y que en algunos puntos se registran presiones nega-tivas aunque de valores bastante pequeños. Esta anomalía se debe a las condiciones no uniformes del ingreso del flujo aguas arriba de la estructura vertedora.

Mediciones con el Banco Piezométrico

Con la finalidad de contar con datos sobre la distribución de presiones hidrostáticas sobre el cimacio del vertedero que contribuya igual-mente a evaluar la geometría de la estructura vertedora, se dispuso la instalación de un ban-co de piezómetros con sus puntos de medida como se puede observar en la Foto Nº 6, los resultados de las mediciones para 462 m3/s se pueden observar en el cuadro Nº 4.

Así mismo se han calculado los números de cavitación que son también mostrados en el mismo cuadro para el caudal de 462 m3/s.

Del análisis de los resultados para diferentes caudales se puede establecer que el reparto de presiones sobre el cimacio es asimétrico, tal como ya se pudo observar con los datos obte-nidos con los registros de los transductores.

Esta simetría como ya se ha dicho anterior-mente puede deberse a condiciones no uni-formes del ingreso del flujo aguas arriba de la estructura vertedora.

Evaluación del Comportamiento del “Enrocado de Protección”

Inmediatamente aguas abajo de la cubeta de-flectora (Primera Alternativa-Diseño Original) se ha dispuesto sobre el cauce del río un enro-cado para propósitos de defensa y protección contra el impacto de los chorros provenientes de la cubeta. Los detalles de diseño en cuanto a las dimensiones mayores y menores del en-rocado se muestran en la lámina Nº 1.

Habiéndose ensayado diferentes caudales con la Primera Alternativa sin modificaciones, se observó que el enrocado se comportó en conjunto satisfactoriamente. Los elementos individuales mostraron estabilidad en sus posiciones, salvo que una u otra unidad fue-ra desplazada de su posición original. La foto Nº 13 muestra los resultados en el enrocado de protección con 462 m3/s.

Comentarios al Diseño Original

Sobre la estructura vertedora se han encon-trado presiones negativas y números de cavi-tación del orden de 3.63 a 0.05, que pueden causar daños a la estructura. Esta situación

puede mejorarse, distribuyendo mejor el flujo sobre el vertedero y confinando el flujo sobre la estructura mediante muros laterales, que fa-vorecerá a su vez la ventilación del chorro de agua descargando por la cubeta deflectora.

En relación al comportamiento de la descarga del flujo sobre la cubeta deflectora y niveles de agua en la poza disipadora de energía, se ha encontrado, para el caudal de diseño 462 m3/s el nivel:

Tmedido = 84.87 msnm

En tanto que se ha comparado con los obteni-dos con la metodología sugerida por Peterka (Hydraulic Design of Stilling Basins and Energy Dissipators, A.J. Peterka, Bureau of Reclama-tion, Engineering Monograph N° 25, 1963), que dieron los siguientes niveles:

Tmin = 83.27 msnm

Tmax = 88.72 msnm

Ts = 82.52 msnm

Donde los subíndices min, max y s son respec-tivamente: mínimo, máximo y sweepout. Este último se refiere a un nivel muy bajo, llamado nivel de barrido, el cual es un nivel limitante.

Los niveles de agua superiores al máximo pro-ducen vórtices de eje horizontal de gran ener-gía, actuando sobre el enrocado de protección.

Foto 13: Vista tomada desde aguas arriba del vertede-ro. Detalle del resultado del ensayo con Q = 462 m3/s;

primera alternativa, diseño original. El material del filtro adyacente al enrocado de protección ha sido lavado.

I, CI, CO, D FILAS DE PIEZÓMETROSI’, C, D’ FILAS DE TRANSDUCTORES

98.84 m.s.n.m.

95.38 m.s.n.m.

90.18 m.s.n.m.

85.12 m.s.n.m.

80.06 m.s.n.m.78.84 m.s.n.m.

1

I

Q

Q

I’

CI

C

CD

D’

D

2 3 4 5 6 7

1 2

7

3

4

5

6


Los niveles de agua inferiores al mínimo hacen que el flujo que abandona la cubeta deflectora lo haga en forma de chorro libre, causando un gran impacto sobre el fondo. El nivel mínimo ha sido establecido por Peterka como una adi-ción (en porcentaje) a la profundidad que pro-duce la situación de barrido, que es aún más erosiva que la del nivel mínimo.

En el diseño original, el nivel medido en la poza disipadora de energía para 462 m3/s re-sultó estar entre los límites mínimo y máximo. El flujo que abandona la cubeta deflectora re-sulta sumergido, sin causar mayores estragos sobre el enrocado.

En relación al comportamiento del enrocado de protección, se observó que el material del filtro que subyace bajo el enrocado fue remo-vido por la acción de los vórtices producidos por la acción del flujo en la poza disipadora de energía y por la granulometría que permitió su fuga entre los intersticios del enrocado de protección. Ver foto Nº 13.

Modificaciones al diseño original (pri-mera alternativa)

Primera Modificación al Diseño Original (Primera Alternativa)

La cota del invert de la cubeta deflectora fue elevada a 82.84 m.s.n.m.; el ángulo de lanza-miento de la cubeta deflectora fue aumenta-do a 45° se incorporaron muros laterales confi-nantes en la estructura vertedora; y debajo del enrocado de protección se colocó una subca-pa con D50 = 0.70 m, a fin de prevenir el lavado del material de filtro.

Foto 14: Primera modificación

Se ensayó un caudal de 350 m3/s y se obser-vó que el flujo abandona la cubeta deflecto-ra como chorro libre con lanzamiento hacia arriba. En la Foto Nº 14, se puede observar el comportamiento del flujo.

Teniendo en consideración que esta situación produce gran impacto sobre el cauce, sobre los taludes laterales y salpicaduras intensas, se descartó la modificación por no adaptarse a la situación del entorno.

Segunda Modificación al Diseño Original (Primera Alternativa)

En la lámina Nº 5, se muestran las característi-cas de las modificaciones efectuadas.

Cabe mencionar en este punto que se con-servan las siguientes modificaciones anterior-mente practicadas:

- Muros confinantes en la margen izquier-da y derecha de la estructura vertedora.

- Acortamiento de la longitud del enroca-do de protección a 35 m. y

- Subcapa del enrocado de protección.

Como nuevas modificaciones introducidas es-tán las siguientes:

- Cota del invert: 79,84 msnm.- Radio de la cubeta deflectora: 4 m- Ángulo de lanzamiento de la cubeta: 30o

- Trinchera enrocada flexible en sustitución del muro al extremo final del enrocado de protección. Los taludes asumidos son concordantes con el talud de reposo del material del fondo del río.

Se ha practicado en el curso del río, tramo aguas arriba de la estructura vertedora, un em-parejamiento del lecho conservando su pen-diente a fin de asegurar un ingreso más unifor-me del agua hacia la estructura vertedera.

La razón de esta modificación reside en que el diseño original (Primera Alternativa) mostró posibilidades reales de ser optimizada, en base a los resultados ya mostrados e incorporando las modificaciones practicadas en la Primera Modificación que resultaron positivas como lo son los muros confinantes, el acortamiento del enrocado y la subcapa del enrocado.

Ensayos con caudales de 350 m3/s y 462 m3/s

Teniendo en cuenta que el diseño original sin modificaciones mostró un comportamiento sin mayores problemas para los caudales ba-jos, se optó por ensayar en la Segunda Modi-ficación a partir de este caudal y con el caudal de diseño de avenida de 462 m3/s se observó que el flujo abandona la cubeta deflectora en forma sumergida, que en este caso se muestra como adecuado ya que no compromete ma-yormente sobre el comportamiento del enro-cado de protección. Esta situación se da tanto para Q = 350 m3/s como para Q = 462 m3/s. Ver foto Nº 15.

Comentarios a la Segunda Modificación al Diseño Original (Primera Alternativa)

Efectuados los ensayos con los caudales de 350 m3/s y 462 m3/s se ha constatado que las modificaciones introducidas han tenido un efecto favorable sobre las condiciones hidráu-licas del flujo (presiones hidrostáticas, veloci-dades, niveles líquidos y energía disipada).

Lamina N° 5: Segunda modificación


Foto 15

Gradiente Hidráulica Aguas Arriba del Verte-dero

Como ya ha sido mencionado anteriormente, para esta modificación se practicó un perfi-lamiento del río (conservando la pendiente promedio) en el tramo inmediatamente aguas arriba del vertedero en una longitud aproxi-mada de 35 m con el propósito de lograr en el cauce una capacidad mejor distribuida pro-curando una mayor uniformización del flujo entrando al vertedero. Ver foto Nº 16.

Gradiente Hidráulica Sobre el Enrocado de Protección-Poza Disipadora

En correspondencia con la uniformización lo-grada, de manera aceptable en la capacidad del cauce y se tiene que este mismo flujo abandona la cubeta deflectora e ingresando sobre la poza disipadora y el enrocado de pro-tección presenta una nueva distribución de la gradiente.

Para caudales de 350 m3/s y 462 m3/s se apre-cian al inicio de la poza (regiones central, dere-cha e izquierda) tirantes en el fondo que van desde 10.16 m a 8.41m, luego de 9.24 m a 8.59 m y de 9.09 m a 7.46 m respectivamente. Cabe mencionar que estas magnitudes van dismi-nuyendo hasta valores de 6 m y 5 m al final de la poza. En esta modificación el enrocado de protección fue acortado en 11 m de longitud.

Gradiente Hidráulica Aguas Abajo del Enroca-do de Protección

En las nuevas condiciones, esta zona se inicia 9m antes como resultado del acortamiento del enrocado de protección y consecuentemente los primeros tirantes en forma alternada den-tro de un comportamiento ondulante son más altos que los resultados del diseño original sin modificación.

Velocidades Aguas Arriba del Vertedero

En las condiciones de emparejamiento o per-filado del lecho del tramo inmediatamente aguas arriba del vertedero y conservando

su pendiente promedio de 1/100, las velocidades para el caudal de 350m3/s están en el orden de los 4m/s y para el caudal de 462 m3/s están en el orden de los 4.20 m/s.

Las velocidades registradas en este tramo inducen velocidades de cor-te en un rango de 0.3 m/s a 0.50 m/s capaces de iniciar movimiento y transportar material de fondo como guijarros, gravas y cantos rodados.

Velocidades Sobre el Enrocado de Protección

Los resultados de las mediciones de las velocidades para los caudales de 350 m3/s y 462 m3/s fueron óptimos. Las velocidades medias mayores dentro de la zona de la poza de disipación están en el orden de 2.40 m/s y 2.60 m/s. Como esta zona es de intensa agitación por la variedad de fenómenos tridimensionales como vórtices, corrientes principales y secundarias y turbulencia intensa es posible que existan velocidades pulsátiles de mayor valor.

Velocidades Aguas Abajo, en el Río

Las velocidades se encuentran en un rango de 2.20 m/s a 4.70 m/s. En esta zona el río entrando hacia una curva se encañona, y el flujo principalmente ondulante desarrolla igualmente fenómenos hidráulicos de natu-raleza tridimensional, que afectan al lecho y los taludes, cuya magnitud e intensidad no han sido propósito de estudio en la presente investigación.

Presiones en el Cimacio

Registro de Presiones con Transductores

Fue importante lograr primero, presiones me-jor distribuidas, y segundo, no negativas sobre el cimacio.

Esto ha sido posible por toda la modificación efectuada en el tramo inmediatamente aguas arriba de la estructura vertedora, es decir el perfilamiento ha sido de gran influencia para obtener estos dos logros. Los resul-tados de las mediciones han servi-do a su vez para calcular los núme-ros de cavitación. Los números de cavitación encontrados se juzgan adecuados para la verificación de la geometría del vertedero que igualmente se establece como adecuada.

Mediciones con el Banco Piezomé-trico

Con idéntico propósito de verifica-ción de la geometría del vertedero

se han contado con datos sobre la distribución de presiones hidrostáticas obtenidas con el banco piezométrico. Los cuadros registrados confirman la mejor distribución de presiones así como el mismo rango de números de ca-vitación.

Evaluación del Enrocado de Protección-Poza Disipadora

Teniendo como base en líneas generales, el di-seño original proporcionado por el M.T.C., so-bre el enrocado de protección, en la segunda modificación del diseño original (primera alter-nativa) se estimó conveniente el acortamiento de la longitud de este en 11 m., pasando de 46 m a 35 m, también como modificación se incluye la subcapa de enrocado y la sustitu-ción del muro rígido al final del enrocado de protección por una trinchera flexible.

El conjunto de modificaciones practicado al enrocado de protección ha mostrado buen comportamiento, no se observó lavado de material de filtro, no se ha advertido desplaza-miento alguno de ninguna unidad del enroca-do y la trinchera se mostró inalterada.

Los caudales ensayados fueron de 350 m3/s y 462 m3/s.

Estudio del diseño original (segunda alternativa)

En la lámina N° 2, se muestra un corte longitu-dinal del diseño original, segunda alternativa.

El diseño muestra una estructura conforma-da por una sucesión de tres caídas, con pozas amortiguadoras. La poza disipadora de ener-gía es similar a la de la primera alternativa.

En la etapa de investigación se ensayaron cau-dales desde 50 m3/s a 462 m3/s.

Con caudales hasta de 100 m3/s, la estructura funcionó aparentemente bien. La poza de la primera caída pudo contener al flujo de des-carga, derivando la masa líquida en forma gra-dual a las subsiguientes pozas.

Foto 16


Con 200 m3/s (avenida correspondiente a un periodo de retorno de 5 años, según la distribución de Gumbel), se empieza a pro-ducir un flujo pulsante en la descarga de la primera caída. Al parecer, las dimensiones de la primera caída no son suficientes para contener a la masa líquida vertiente, cuyo alcance empieza a sobrepasar ligeramente la longitud (en el sentido del flujo) de dicha poza.

Con caudales mayores, 350 m3/s y 462 m3/s el comportamiento descrito anteriormen-te se acentuó. La masa líquida vertiente tiene un alcance que supera la longitud (en el sentido del flujo) de la primera poza. Parte del flujo choca contra el muro aguas abajo de la primera caída, creando gran perturbación del flujo, salpicaduras; etc. que no son deseables en una estructura cuya finalidad primordial es la disipación de la energía. En consideración a lo solicitado por el M.T.C. se realizaron ensayos adicionales rellenando las pozas de las caídas con material del cauce, como condición inicial.

El comportamiento de la estructura fue similar a lo anteriormente descrito. Como resultado se observó que el material de relleno de las pozas fue barrido por el flujo, principalmente el de la primera caída y en menor medida en el de las otras dos pozas. Tal material fue depositado sobre el enrocado de protección. La foto Nº 16, muestra la realización de los ensayos descritos y sus resultados.

Comentarios al Diseño Original (Segunda Alternativa)

En la realización de los ensayos se constató que la estructura de la segunda alternativa no cumple con evacuar satisfactoriamente las avenidas de 350 m3/s y 462 m3/s. La genera-ción de choques y salpicaduras no permite di-sipar la energía en una manera conveniente y en su lugar compromete la erosión del fondo y taludes.

Los ensayos con las pozas rellenadas con ma-terial de cauce (como condición inicial) permi-ten prever que parte del material arrastrado por el cauce aguas arriba de la estructura, en época de avenidas, se depositará principal-mente en la segunda y tercera poza de la su-cesión de caídas.

Teniendo en consideración que el diseño de la segunda alternativa debe ser revisado y que su modificación en el modelo requeriría cambios sustanciales con demanda de ampliación del estudio, el LNH dio por concluidas las investi-gaciones sobre la segunda alternativa.

Conclusiones

Las conclusiones se centran en la primera al-ternativa de diseño, en consideración a su via-bilidad.

• Se estudió el diseño original (primera alter-nativa) con caudales de avenida que van desde 50 m3/s hasta 462 m3/s.

• En el diseño original, el flujo sobre la estruc-tura vertedora genera presiones negativas del orden de 0.05 m a 3.63 m., con números de cavitación de 0.93 a 9.12.

• En el diseño original, el salto hidráulico resulta parcialmente sumergido, dentro de los rangos de tolerancia requeridos. La disipación de energía se desarrolla sobre el enrocado de protección en forma satisfac-toria.

• En el diseño original, el enrocado de protec-ción mostró buen comportamiento en tan-to que no se presentaron desplazamientos masivos. El material del filtro que subyace bajo el enrocado, fue removido a través de los intersticios de las rocas, por acción del patrón de vórtices de la poza disipadora de energía.

• En el estudio de la segunda modificación al diseño original se comprobaron los siguientes resultados:

- Con el perfilamiento del cauce aguas arriba de la estructura vertedora y los muros laterales de confinamiento del flujo sobre la estructura vertedora, se logró distribuir el flujo sobre la estruc-tura y obtener presiones positivas so-bre el cimacio.

- El salto hidráulico que abandona la cubeta deflectora lo hace en forma parcialmente sumergida, dentro de los límites de tolerancia requeridos.

- Se ha recortado la longitud del enroca-do de protección de 46 m a 35 m y se ha colocado una subcapa con D50 = 0.70m debajo del enrocado. La disipación de energía se desarrolla sobre el colchón disipador en forma satisfactoria, no hay significativos desplazamientos de uni-dades del enrocado y el material del fil-tro ha sido protegido, no es lavado por el flujo.

- Se ha reemplazado el muro vertical rí-gido de concreto al final del enrocado, por una trinchera flexible de enrocado. Los taludes del enrocado han sido di-señados teniendo en consideración el talud de reposo del material del fondo del río.

Recomendaciones

Teniendo en consideración los resultados de las investigaciones se recomienda:

• Adoptar como solución final la segunda modificación al diseño original de la prime-ra alternativa.

• Recubrir los muros laterales de confina-miento del flujo sobre la estructura verte-dora, con enchape de roca andesítica, de igual naturaleza que la especificada para el enchape de roca sobre el cimacio.

• Delimitar el sector de la poza disipadora de energía con muros laterales. Tales muros deberán llevar enchape de roca andesítica en una longitud de 17.50 m (en el sentido del flujo, arrancando desde el extremo final de la cubeta deflectora) y altura de 8 m, que protegerán la zona donde tiene lugar el salto hidráulico.

• Construir una trinchera flexible de enro-cado, similar a la del extremo final del en-rocado de protección, en la parte inferior del inicio del colchón disipador de energía. En esta zona tiene lugar el salto hidráulico desde la cubeta deflectora, que produce un patrón de vórtices de eje horizontal, con gran actividad erosiva.

• Como trabajo de mantenimiento del cau-ce, aguas arriba de la estructura vertedora, se recomienda realizar un perfilamiento del cauce desde la progresiva 0+120 hasta 0+010, respetando la pendiente del cauce que es aproximadamente 1%.

• Es necesario que éste trabajo se realice anualmente, antes del inicio de la época de lluvias. Este perfilamiento del cauce trae como beneficio la mejor distribución del flujo sobre el vertedero y por consiguiente, evitar que se produzcan presiones negati-vas sobre el cimacio.

• Se recomienda alertar a las autoridades competentes a fin de que se ponga aten-ción al fenómeno de socavación del cauce del Río Rímac aguas abajo de las estructu-ras de protección del puente.

• Este fenómeno debe ser materia de un estudio especial, en el cual se puede delimitar el área de influencia del tramo en erosión, comprometiendo una mayor longitud del cauce (Puente “El Ejército” - Puente “Dueñas”), hasta encontrar la pendiente de equilibrio del Río Rímac.

• La autoridad competente deberá realizar el estudio e implementar las soluciones para el tramo en erosión.

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Introducción

La faja marginal es el área adyacente a las riberas de los ríos que según la Ley de Recursos Hídricos (Ley No. 29338) no debería dedicarse para fines de asentamiento humano, agrícola u otra actividad que pueda afectar a la vida humana. Si bien en teoría este criterio debería regir el crecimiento de las ciudades, en la práctica se tiene que muchas ciudades se han desarrollado ya en áreas adyacentes a los ríos. En la mayoría de los casos esta ocupación se dio mucho antes de que apareciera el marco legal que declarara intangible el espacio que en la actualidad se definiría como faja marginal.

Problemática actual de la cuenca del río Chillón frente a inundaciones

La cuenca de río Chillón se ubica al norte de la cuenca del río Rímac, y su valle junto a los valles de los ríos Rímac y Lurín conforman las áreas urbanas y agrícolas de ciudad de Lima. En el lapso de los últimos 50 años los usos de valle del río Chillón han pasado de agrícolas a urbanos. En las Figuras 1 y 2 se comparan los usos del sector aledaño al cruce de la carretera Panamericana Norte con el río Chillón en los años 1962 y 2011 respectivamente.

Se observa que las áreas agrícolas que en 1962 se desarrollaban a ambas márgenes del río Chillón en el tramo ubicado aguas abajo del cruce con la carretera Panamericana se han convertido en la actualidad en zonas ur-banas. Asimismo se observa que en 1962 el tramo ubicado aguas arriba del puente tenía un comportamiento trenzado, en la actualidad dicho tramo ha sido rectificado y estrechado a aproximadamente la cuarta parte del ancho original. Similar evolución han sufrido la ma-yor parte de las áreas agrícolas adyacentes al río Chillón comprendidas a lo largo del tramo Puente Panamericana – Desembocadura.

Esta afectación sostenida al río ha configurado un escenario urbano de exposición a inunda-ciones. En la Figura 3 se presenta una configu-ración típica del tramo comprendido entre el Puente Panamericana y la Desembocadura del río Chillón en el Océano Pacifico.

Se observan cuatro aspectos resaltantes:

a) Agradación del Fondo del Río. El proceso de agradación es un proceso de sedimen-tación continuada en el tiempo que ocurre cuando el aporte sólido a la sección supera a su capacidad de transporte sólido. En este caso el proceso de agradación se ha pro-ducido por el estrechamiento de la sección,

si bien es cierto que el estrechamiento de la sección tiene efectos en el incremento de la capacidad de transporte sólido, tam-bién es cierto que al estrecharse la sección se tendrá un mayor aporte sólido por uni-dad de ancho en la sección, si se toma en cuenta que la pendiente del tramo no es muy grande y que el aporte sólido de la cuenca es de consideración, se tendrá que el aporte sólido de la sección se incremen-tara en mayor magnitud que la capacidad de transporte creando las condiciones para una agradación.

b) Defensas Precarias. Los terraplenes que corresponden a las defensas ribereñas han sido conformados por material que ha sido removido del lecho y colocado en las márgenes sin procesos adecuados de com-pactación por capas, asimismo la mayoría de estos terraplenes no cuentan con filtros que eviten la ocurrencia de procesos de tu-bificación y en muchos casos no cuentan con protecciones de enrocados.

c) Defensas debilitadas. A lo largo de los diques se hallan cimentadas torres de alta tensión que han creado planos débiles por donde los procesos de tubificación pueden desarrollar fisuras. La inundación ocurrida en el sector de San Diego en el año 2002 se

FAJA MARGINAL EN TRAMOSURBANOS DE RÍOSAplicación al tramo urbano del río Chillón

MSc. Ing. Roberto Luis Campaña Toro1

(1) Profesor Asociado de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería. Gerente General de Perú Hydraulics SAC. [email protected] www.peruhydraulics.com

Figura 1. Río Chillón en área adyacente con el cruce de la carretera Panamericana en 1962. (Fotografía Aérea IGN)

Figura 2. Río Chillón en área adyacente con el cruce de la carretera Panamericana en 2011.(Google Earth)

PuentePanamericana

PuentePanamericana


generó por una fisura en el punto de con-tacto de la cimentación de una torre de alta tensión y el terraplén.

d) Ocupación de Áreas Inundables. Las zo-nas urbanas se han instalado detrás de los diques precarios, la densidad poblacional es grande observándose viviendas de más de dos pisos que cuentan con todos los servicios básicos.

La conjunción de estos aspectos ha configura-do una situación de exposición al peligro que se repite en la mayor parte del tramo com-prendido entre el puente Panamericana y la desembocadura en el Océano Pacífico.

Estudios Realizados

Zonificación de Zonas Inundables. El estudio efectuado por Grace Palomino en el año 2004 (Ref. 3) tuvo por objetivo zonificar las áreas que podrían inundarse en el tramo Puente Panamericana – Desembocadura en el Océano Pacífico en caso de ocurrencia de ave-nidas de diferentes periodos de retorno. Para tal fin se realizaron simulaciones unidi-mensionales en flujo permanente empleando el modelo HEC-RAS del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, este programa se aco-pló al Sistema de Información Geográfica Arc View mediante la interface HEC-GEORAS. En la Figura 4 se presenta la zonificación de áreas inundables realizada para los eventos de 2, 10, 50 y 100 años de periodo de retorno.

Se observa que de ocurrir el evento de 10 años de periodo de retorno se producirían inunda-ciones en la zona urbana ubicada aguas arriba del puente Inca. Los datos históricos muestran como máxima descarga registrada el caudal de 180.1 m3/s presentado en 1965. Este valor se aproxima al evento de 100 años de periodo de retorno.

Atenuación de CrecidasEn el estudio efectuado por Gladys Palomino (Ref. 4) en el año 2011 se analizó la alternativa de atenuar el pico de los caudales de avenida que llegarían a la zona urbana. La atenuación se lograría mediante pozas de atenuación ubi-

cadas a la margen derecha del río que permi-tirían disminuir los caudales pico de las ondas de avenida mediante su almacenamiento tem-poral. En la Figura 5 se presenta la ubicación de las tres pozas de atenuación que se ubicarían en el tramo agrícola comprendido entre Cara-bayllo y el puente Panamericana.

Las tres pozas de atenuación planteadas tie-nen una capacidad conjunta de almacena-miento 3.2 MMC, estas pozas ocuparán una extensión de 149 hectáreas y tendrán una altura media de 3 m. El análisis de la capacidad de atenuación de las tres pozas se realizó emplean-do el programa HEC-RAS del Cuerpo de ingenieros de los Estados Unidos en su versión de flujo no permanente. Esta modalidad de simulación permite el tránsito de hidro-gramas a lo largo del tramo de interés.

En la Figura 6 se muestra que el caudal pico de 202.5 m3/s que ingresa al tramo aguas arriba de las pozas se reduce a 68.3 m3/s aguas abajo de las mismas. Con este nivel de atenuación no se produciría el desbordamiento de los diques ubicados en la zona urbana que tienen una capacidad de conducción de 113 m3/s.

Si bien esta alternativa permi-tiría controlar los desborda-mientos que podrían ocurrir en el tramo urbano, actualmente existen planos urbanísticos en los sectores donde podrían

Figura 3. Situación Típica del Río Chillón en Tramo Puente Panamericana – Océano Pacífico.

ubicarse las pozas sugeridas, de materializarse dichos planes no se dispondría del espacio ne-cesario para atenuar los caudales de avenida.

Sistema de Alerta Temprana Contra Inun-dacionesEn el estudio realizado por Giancarlo Moccetti (Ref. 2) en el año 2006 se planteó un sistema de alerta temprana para la cuenca baja del río Chillón. El sistema de alerta temprana tiene por objetivo alertar a la población de la inminencia de desbordamientos que podrían afectarlos. El sistema se basa en el monitoreo en tiempo

Figura 4. Extensión de Areas Inundables para Avenidas de 2, 10, 50 y 100 años de periodo de retorno.

Figura 5. Pozas de atenuación a ubicarse en el tramo agrícolacomprendido entre Carabayllo y el puente Panamericana.

Puente Inca

Puente Inca Puente Inca

Puente Inca


real de las lluvias y/o crecidas que ocurren en la parte alta de la cuenca que eventualmen-te podrían ocasionar desbordamientos en la parte baja. Esta información es transmitida en tiempo real a una estación base donde se pro-cesa y evalúa la posibilidad de ocurrencia de desbordamientos.

En la Figura 7 se muestra la red de estaciones pluviométricas e hidrométricas que tendrían que actualizarse en la cuenca del río Chillón para implementar el sistema de alerta tempra-na en el tramo Carabayllo - Desembocadura. La información seria transferida telemétrica-mente a la Estación Central a ubicarse en la parte baja de la cuenca.

En la Figura 8 se presenta la calibración gráfica del modelo precipitación – escorrentía HEC-HMS para la avenida presentada el 7 de Marzo de 2003.

El estudio concluyó que podría alertarse a la población potencialmente afectada con un

tiempo de 12 horas de antelación, este tiempo corresponde el intervalo transcurrido ente la ocurrencia de pico de la tormenta en la parte alta y el pico del hidrograma en la parte baja.

Conclusiones

• El concepto de Faja Marginal debe tomarse en cuenta en la planificación del crecimien-to de las ciudades.

• En las situaciones en que la ciudad ya se halla desarrollada en zonas potencialmente inundables, la atención debe centrarse en:

- Prevenir el desbordamiento.

- Implementar sistemas de alerta tempra-na para avisar a la población de la inmi-nencia de desbordes.

- Considerar la reubicación de sectores en peligro inminente.

• Si bien el objetivo prima-rio del manejo de los ríos debe ser el proveer segu-ridad a las poblaciones ri-bereñas, no es menos im-portante el brindarles un entorno ambientalmente saludable.

• Por el nivel de peligro en que se hallan las zonas urbanas, la situación pre-sente en la cuenca del río Chillón es representativa de muchas cuencas ubica-das en la costa peruana.

• Las medidas no estructurales y estruc-turales planteadas para proteger a la población del daño ocasionado por las inundaciones se pueden replicar en otras cuencas del Perú.

Figura 6. Atenuación de Caudales Pico en el Tramo Carabayllo – Puente Panamericana.

Figura 7. Red Pluviométrica e Hidrométrica a Actualizarse para Implementar el Sistema de Alerta Temprana en la cuenca del río Chillón.

Figura 8. Calibración Gráfica del Modelo Precipitación –Escorrentía HEC-HMS para la Avenida del 07/03/03

Referencias

1. Celmi, Jessica. Tesis de Grado “Aplicación del MCA en la Planifi-cación para la Mitigación de Inun-daciones en la parte baja del Río Chillón”(2007). Asesores: MSc. Ing. Ada Arancibia Samaniego y MSc. Ing. Roberto Campaña Toro.

2. Moccetti, Giancarlo. Tesis de Grado “Sistemas de Alerta Temprana de Inundaciones – Aplicación en el Río Chillón” (2006). Asesor: MSc. Ing. Ro-berto Campaña Toro.

3. Palomino, Daly. Tesis de Grado “Zonificación de Áreas Inundables Utilizando Sistemas de Información Geográfica – Aplicación al Tramo Final del Río Chillón”(2004). Asesor: MSc. Ing. Roberto Campaña Toro.

4. Palomino, Gladys. Tesis de Grado “Medidas para la Atenuación de Avenidas en la Cuenca Baja del Río Chillón”(2011). Asesor: MSc. Ing. Ro-berto Campaña Toro.

CARABAYLLO

DESEMBOCADURA

EL IMPACTO DEL FENÓMENO DE EL NIÑOEN ZONAS URBANAS Arturo Rocha Felices

Consultor de Proyectos Hidráulicos

Presentación del tema

El impacto fuertemente negativo de los gran-des Niños sobre la vida, la salud, el bienestar y la economía de una porción importante de la población nacional es innegable. El cono-cimiento científico de las circunstancias vincu-ladas a esta enorme complejidad meteoroló-gica-oceanográfica, que se desarrolla en una parte significativa del planeta, es muy impor-tante y, afortunadamente, se sigue trabajando en el análisis y desarrollo de métodos para el pronóstico de su ocurrencia a corto plazo.

Sin embargo, el pronóstico es sólo un aspecto del problema. Al ingeniero proyectista le in-teresa conocer la probabilidad de ocurrencia de eventos de determinada magnitud para su consideración en la planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de las infraestructuras. Esto es particularmente importante para las ciudades ubicadas junto a los ríos.

Nuestro conocimiento del Fenómeno de El Niño (FEN) ha aumentado significativamente en los últimos años. El FEN se manifiesta como una fuerte modificación del clima dominante en un lugar determinado. Es como si de pron-to la región afectada y sus habitantes se hubie-sen trasladado a otro lugar de la Tierra.

En los últimos cinco siglos el Fenómeno de El Niño se ha presentado en el Perú muchas veces, once de ellas con una magnitud impor-tante e ingentes daños materiales y económi-cos y, lo que es más lamentable, con pérdida de vidas humanas, y ha constituido lo que para los fines de la presente exposición se denomi-na Meganiños. Su intervalo medio, según nuestro análisis, resulta ser de 38 años para la costa norperuana.

Los lamentables acontecimientos climáticos de los últimos años han mostrado la gran vul-nerabilidad de ciudades y centros poblados, así como de muchas estructuras que, lamen-tablemente, han fallado. La experiencia vivida ha mostrado que los daños causados por los Meganiños han sido generalmente muy gran-des. Una parte importante de nuestra reflexión

sobre el tema tiene que estar encaminada al esclarecimiento de las causas que motivan la gran intensidad de dicho impacto.

Las causas son básicamente cuatro:

a) La magnitud de la alteración climática pro-ducida,

b) La gran separación entre algunos Megani-ños,

c) La pobreza que existe de manera crónica en gran parte de la población afectada, y

d) La falta de planificación en la ocupación territorial y en el desarrollo de las infraes-tructuras.

El FEN como manifestación climática en un clima árido

Para comprender la naturaleza del Fenómeno de El Niño y sus efectos e impacto en un lu-gar determinado es indispensable analizar las circunstancias relativas al clima de ese lugar. En general son varias las condiciones atmos-féricas determinantes del clima, entre las que están: la presión barométrica, la humedad re-lativa, los vientos, la nubosidad, la temperatura del aire y las precipitaciones. En consecuen-cia, y pensando por ejemplo en las lluvias, hay en un extremo regiones áridas y semiáridas y, en el otro, lugares en los que el clima es hú-medo y aun hiperhúmedo. El clima es, pues, el conjunto de condiciones atmosféricas que caracterizan un espacio determinado. El clima se suele definir también como la temperatura particular y demás condiciones atmosféricas y telúricas de cada región.

Usualmente el clima varía dentro de ciertos rangos o límites. No es, pues, una constante; es una tendencia. En una región determinada hay un clima persistente (dominante), que es el que está presente la mayor parte del tiempo y que da a esa región sus características típicas para el desarrollo de la vida y de las activida-des económicas conexas. El clima dominante determina muchos aspectos cotidianos, como por ejemplo, nuestro modo de vestir, las ca-racterísticas de nuestras ciudades, nuestras viviendas, la arquitectura, los materiales de

construcción, las áreas de esparcimiento, el tipo de agricultura y, en general, todo aquello vinculado a la vida y a las actividades econó-micas.

La aparición del Fenómeno de El Niño significa una violenta e inusual manifestación climática y, por lo tanto, todo el desarrollo biológico y económico de la zona afectada sufre un enor-me impacto. Eso es lo que ocurre, por ejem-plo, en la costa norte del Perú. En ella el FEN se caracteriza, desde el punto de vista hidrome-teorológico, principalmente por un aumento generalizado de la temperatura ambiental y por la ocurrencia de fuertes e inusitadas llu-vias de gran duración e intensidad, que traen como consecuencia un notable incremento de las descargas de los ríos y quebradas.

El clima de la costa es reconocido como cálido y seco, porque la mayor parte del tiempo lo es; sin embargo, está fuertemente determinado por la temperatura del mar. Para los efectos del presente trabajo interesa demostrar que desde muy antiguo ha habido entre la pobla-ción la convicción de la sequedad de la costa, pero no como clima dominante, sino como si éste fuese el clima permanente e inalterable. Este hecho ha tenido enormes repercusiones en nuestra concepción de la ocupación terri-torial y en el desarrollo físico de los últimos siglos.

Es en este contexto climático de gran aridez que se producen eventualmente copiosas lluvias cuyo volumen acumulado llega en los Meganiños a valores inusitadamente altos. Algunos ejemplos resultan muy ilustrativos. Durante 1983 en Tumbes, en la Estación El Tigre, llovió 3000 mm; sin embargo, el pro-medio anual de los 19 años precedentes era de 256 mm; es decir que llovió una cantidad equivalente a 12 veces el promedio histórico. Hasta antes de las citadas lluvias de 1983 la precipitación anual máxima en la citada Es-tación era de 562 mm (1972) y la mínima era cero (1968). En la zona de Piura y Catacaos la lluvia media anual era de 47 mm en los 20 años anteriores a 1983. Esa era la precipita-ción normal, pero al presentarse el Meganiño de 1982-83 la lluvia anual fue de 1761 mm,

Primera Parte:

EL FENÓMENO EL NIÑOEste artículo es una adaptación y resumen de algunos capítulos de un trabajo integral que prepara el autor sobre el Impacto del Fenómeno de El Niño en diversos aspectos de la vida nacional.



vale decir casi 38 veces el promedio histórico. En estos fuertes contrastes reside la caracte-rística pluvial del FEN.

Otra de las características de las lluvias co-rrespondientes al FEN es su gran duración, que puede ser de semanas o meses. Una de las lluvias de más larga duración de las que se tiene registro y mediciones fue la que ocurrió en Piura y Tumbes entre diciembre de 1982 y junio de 1983, la que tuvo un enorme impacto económico y estructural. Otra de las caracte-rísticas de las lluvias durante el FEN correspon-de a las altísimas intensidades que se registran. Así por ejemplo, el 18 de enero de 1998, du-rante el Meganiño de ese año, en Sullana llovió 216 mm; este es un valor extraordinariamente alto en cualquier parte; lo es más todavía en un lugar donde usualmente la precipitación de todo un año no alcanza ni remotamente ese valor. En Chulucanas en enero de 1983 hubo un día en el que llovió 203 mm. En la Estación Miraflores (Piura) se ha registrado un máximo diario de 174 mm y en Morropón, de 171 mm.

Por lo tanto, lo característico del FEN, en espe-cial de los Meganiños, es el contraste entre el clima habitual y la aparición circunstancial de un nuevo clima.

Durante el FEN las descargas de los ríos son grandes y persistentes. Cauces, que han es-tado secos durante mucho tiempo, reciben de pronto gran cantidad de agua. Todo esto produce enormes daños en las estructuras y en las ciudades ubicadas junto a los ríos. La experiencia vivida en los últimos años nos in-dica que se debe considerar un hidrograma de diseño y no un valor puntual para las crecidas.

Magnitud e Intensidad

Desde el punto de vista del ingeniero proyectista las manifestaciones de la magnitud del Fenómeno están dadas fundamentalmente por los incrementos de temperaturas (aire y mar), precipitación, escorrentía y caudales de sólidos arrastrados por las corrientes fluviales. Así por ejemplo, en la cuenca del río Piura durante el año hidrológico 1997-98, la precipitación acumulada en los cuatro meses de mayor lluvia alcanzó el valor de 21,600 millones de metros cúbicos. La descarga máxima fue de unos 3500 m3/s. Estas son medidas de la magnitud del Fenómeno. Para una apreciación más amplia del FEN es necesario considerar su extensión y su duración. Muchas veces la extensión del Fenómeno es tal que compromete una parte importante del planeta.

Algunas veces la duración ha sido de varios años. A modo de ejemplo bastaría con recor-dar lo ocurrido con la inundación de Zaña,

para la que intensidad (daños) del Meganiño de 1720 fue de tal duración que hasta ahora se viven sus efectos.

La intensidad de los daños que se experimen-ta ante el Fenómeno de El Niño depende de la vulnerabilidad de la zona afectada. Un fe-nómeno natural extraordinario, aunque sea de gran magnitud, no tiene por que producir necesariamente un desastre. En todo caso, los desastres producidos por muchos fenóme-nos naturales se deben al desconocimiento que tenemos de la naturaleza, a la falta de planificación y de previsión en el diseño y en la construcción de las infraestructuras, a la irresponsabilidad o a la pobreza, pero nada de esto implica que se trate necesariamente de “desastres naturales.”

Muchas veces se hace un uso ambiguo o inadecuado de la expresión “desastres naturales”. Se suele considerar, por ejemplo, que una ciudad construida en las orillas de un río, que no tenga defensas ni encauzamiento, que es invadida por las aguas provenientes del desborde fluvial, ha sufrido un desastre natural que es consecuencia de un “castigo divino”, de la “furia del río”, de la “fuerza de las aguas” o “del rigor de la Naturaleza”. Últimamente se diría que la destrucción se debió al “Fenómeno de El Niño”. Estas explicaciones no

ASPECTOS INVOLUCRADOS EN LOS DAÑOS ASOCIADOS A LOS GRANDES NIÑOS

permiten avanzar mucho en el esclarecimiento de las causas de lo ocurrido.

Daños causados por el FEN

Es muy útil describir y sistematizar los diferen-tes daños que ocurren o pueden ocurrir du-rante los grandes Niños. Es difícil realizar una clasificación rigurosa de los daños, pero se ha intentado hacerlo, en forma preliminar, con-siderando los aspectos más importantes. Sin embargo, debe señalarse que la relación ten-tativa adjunta que se ha preparado de los As-pectos Involucrados en los Daños Asociados a los Grandes Niños tiene el carácter más gene-ral posible. Se debe considerar que algunos daños que hace siglos podían ser enormes, como las epidemias, ahora no lo son tanto y, en cambio, otros que antes no existían, como podría ser la rotura de una gran presa, ahora sí son posibles.

La intensidad con la que se manifiesta el FEN en cada lugar y en cada momento depende no sólo de su magnitud, sino de diversos fac-tores vinculados fundamentalmente al grado de desarrollo físico alcanzado, tanto en lo que respecta a la cantidad y a la calidad de las infra-estructuras, como a la eficacia de las acciones de protección y prevención.

Arturo Rocha

El hombre y su hábitat Vidas humanas y salud de la población. Ciudades, viviendas y edificios Instalaciones y servicios públicos urbanos

Naturaleza Curso de los ríos. Geodinámica, paisaje. Vida animal. Flora y fauna silvestres y especies en extinción

Infraestructura mayor Carreteras, puentes y ferrocarriles Obras hidráulicas Puertos y aeropuertos

Agricultura y ganadería Infraestructura menor de riego y drenaje Tierras agrícolas y cultivos Producción pecuaria Viviendas y caminos rurales

Pesquería y fauna marina Fauna marina en general Actividad pesquera y afines

Instalaciones, industrias y servicios varios Instalaciones diversas (Hidroelectricidad, agua potable, etc.) Ruinas arqueológicas Estaciones de observación (hidrológicas, meteorológicas y de otro tipo)

Actividades económicas y comerciales Turismo Calidad de vida, migraciones internas Producto Bruto Interno


Los Meganiños de los últimos cinco siglos

Es importante mencionar, aunque sea muy brevemente, datos del pasado que demues-tran que la ocurrencia esporádica de lluvias fuertes es una constante en la árida costa del norte del Perú. Uno de los aspectos funda-mentales para la evaluación del impacto de los Meganiños es el conocimiento de su pro-babilidad de ocurrencia. Para ello necesitamos datos. Las mediciones son muy escasas y muy recientes. Los datos del pasado son importan-tes porque nos permiten establecer, aunque sea rudimentariamente, series históricas lo suficientemente largas como para inferir el pe-riodo de retorno del Fenómeno. Las fuentes de que se dispone para el conocimiento de las lluvias del pasado en la costa norte del Perú son diversas y variadas.

La identificación y estudio de los Meganiños del pasado forma parte de una amplia investi-gación en curso, de la que se adelanta algunos resultados, tal como puede verse en el cuadro adjunto Relación de Meganiños (1532-2010). A continuación se hace un rapidísimo recuento de los Meganiños de los últimos cinco siglos.

El objetivo de la investigación es establecer con un razonable grado de seguridad los Me-ganiños ocurridos en los últimos cinco siglos, a partir del registro histórico iniciado en 1532 con la llegada de los españoles. El recuento se refiere exclusivamente a aquellos Fenómenos de El Niño que por su magnitud pueden con-siderarse Meganiños, es decir, grandes Niños. Para identificarlos se ha partido de los datos existentes en diversas fuentes y se ha estable-cido las alteraciones climáticas presentadas en la costa norte del Perú con las siguientes características:

a) Gran extensión de las lluvias; es decir, se ex-cluye las lluvias locales y sólo se considera aquéllas que cubrieron un área importante, lo suficientemente grande como para infe-rir la presencia de lluvias generalizadas en la región,

b) Gran duración de las lluvias; es decir, se ex-cluye aquellos años en los que las lluvias se presentaron por pocos días y sólo se consi-dera aquellos años en los que se sabe que las lluvias tuvieron duraciones medidas en semanas,

c) Aumento de la temperatura ambiental; este es un dato casi imposible de obtener en forma directa en las fuentes históricas muy antiguas, pero se puede inferir dicho aumento a través de ciertos indicadores, ta-les como los daños sufridos por las plantas, epidemias y plagas, y

d) Avenidas y desbordes de ríos; este es un dato muy incierto y que tiene que interpre-

tarse a la luz de la realidad hidráulica exis-tente en cada momento y en cada río.

Se tiene así que en los 478 años comprendidos entre 1532 y el 2010 se habrían presentado once Meganiños. De ellos, los cinco que ocu-rrieron en los últimos 120 años tienen, cierta-mente, información mucho más confiable y ex-tensa. Precisamente, este periodo de 120 años se ha empleado para contrastar la serie total.

El primer Meganiño del que tenemos noticia cierta y detallada es el de 1578. Se trata del pri-mer gran Niño post incaico. Este gran aconte-cimiento hidrometeorológico del siglo XVI se manifestó mediante fuertes lluvias en la costa norte que duraron aproximadamente dos me-ses. Se produjeron en Trujillo, Zaña, Chiclayo, Lambayeque, Piura y otros lugares de la costa norte.

Durante el siglo XVII aparentemente no ocu-rrió ningún Meganiño. Esto puede haber sido así o, simplemente, que no se ha encontrado información suficiente. Se tiene datos, muy incompletos, de grandes lluvias en Trujillo y Zaña en 1624. Parecería que se trató de un Niño importante, pero no se ha encontrado hasta la fecha elementos de justificación sufi-cientes para considerarlo un Meganiño.

Durante el siglo XVIII el FEN se presentó varias veces, tres de ellas con características de Me-ganiño: 1720, 1728 y 1791. Las intensas lluvias de 1720, se produjeron también en Trujillo, Piura y Paita y tuvieron una duración de varias semanas. El acontecimiento más impactante del Meganiño de 1720 fue la destrucción de la por aquel entonces próspera y opulenta ciudad de Zaña, en el hoy departamento de Lambayeque.

Sin embargo, los daños no quedaron en lo descrito, ya que ocho años después se pre-sentó el Meganiño de 1728. Se trata de un in-tervalo entre Meganiños sumamente peque-ño. Ocurrieron grandes lluvias en Paita, Piura, Sechura, Zaña, el valle de Chicama y Trujillo. En Chocope y Trujillo llovió cuarenta días. En Zaña llovió doce días y “corrieron ríos de agua por las calles”.

Los Meganiños de 1720 y 1728 fueron muy próximos. Su impacto económico ha sido am-pliamente estudiado y se ha establecido con toda precisión la ruina agroeconómica que significó para el norte, especialmente para Lambayeque, la ocurrencia de dos grandes Ni-ños con un intervalo de sólo 8 años.

En 1791, es decir, 63 años después, se presentó el tercer Meganiño del siglo XVIII. Llovió fuer-temente en toda la región. Dice Eguiguren que “Las ciudades de Piura y Payta y casi todas las poblaciones del departamento quedaron semi arruinadas, habiendo el río arrastrado, el 7 de abril, el puente de Piura...”.

Luego de la gran sequía que hubo en los pri-meros años del siglo XIX hubo en esta centuria tres Meganiños: 1828, 1877-1878 y 1891. En 1828, después de 37 años del último Mega-niño, hubo importantes lluvias entre Trujillo y Piura que duraron catorce días y que con-figuraron el primer Meganiño del siglo XIX. José Gregorio Paredes, citado por Eguiguren, menciona que en Piura hubo “inmensas llu-vias, tempestades de relámpagos y truenos, desconocidos allí como en lo demás de la Costa, desbordes de ríos e inundaciones. En el despoblado Sechura, hacia el punto dicho Cabo Verde, se formó en la ocasión un nuevo y caudaloso río...”.

En 1877 y en 1878 se tuvieron nuevamente grandes lluvias, 49 años después del anterior Meganiño. En Chiclayo se produjeron fuertes lluvias. En la ciudad de Lambayeque los daños fueron muy grandes y la población fue auxilia-da “por medio de embarcaciones que prove-yeron toda clase de útiles y recursos...”. Todos los pueblos y ciudades de la región quedaron aislados.

Trece años después, en 1891, en la costa nor-te del Perú soportaron fuertes y catastróficas lluvias; se trató del tercer Meganiño del siglo XIX. El Meganiño de 1891 es el primero de cuyo estudio tenemos noticia. Fue identifica-do claramente como una anomalía climática cuyo origen se vinculó al mar, como consta en las publicaciones de la época. Fue la primera vez que se estudió ampliamente lo sucedido, hasta donde lo permitían los conocimientos y mediciones existentes, y se planteó el origen oceánico de la anomalía climática ocurrida. En la costa norte se produjeron cuantiosos daños y se calcula que hubo 2000 muertos y 50 000 personas afectadas. En Piura y Tum-bes se produjeron lluvias extraordinarias que duraron más de dos meses, las que causaron daños tremendos, pues fueron precedidas por varios años de sequía. Hubo desbordes de ríos y grandes daños a la agricultura. En Chi-clayo y Trujillo se presentaron lluvias torren-ciales que duraron más de dos meses y hubo tempestades, truenos y relámpagos. Chimbo-te quedó destruido en un 95%, Casma quedó en ruinas y Supe desapareció por el embate de las aguas. En Lima también ocurrieron cuan-tiosos daños, “el río Rímac se desbordó el 20 de marzo, anegando el puente Balta y avanzado sin obstáculos hasta las estaciones del ferroca-rril de Desamparados y la Palma destruyendo los terraplenes y obras anexas e impidiendo el libre tráfico de los convoyes”.

En 1925 y 1926, luego de 34 años, se presenta-ron dos Meganiños seguidos (en realidad, sólo el segundo responde a la definición interna-cional del FEN) que fueron de gran extensión y duración. Fueron los primeros de los cuatro Meganiños del siglo XX. En aquella oportuni-dad se midió un aumento de la temperatura


del mar, la que puede correlacionarse con el aumento de la precipitación. En 1925, año de fuertes lluvias, la temperatura del mar frente al Callao aumentó unos 10 °C, que es un cambio de temperatura intolerable para los peces y se produjo una gran mortandad como conse-cuencia de la cual “las playas quedaron cubier-tas de millones de peces muertos”.

Los Fenómenos de 1925 y 1926 abarcaron toda la costa norte y parte de la costa central. Se caracterizaron por catastróficas lluvias, des-bordes de ríos e inundaciones que causaron enormes estragos, especialmente en el depar-tamento de Lambayeque. Schweigger señala que “los arenales al sur de Pisco se convirtie-ron en pampas verdes con hierbas y flores”, tal como había ocurrido en 1891. La zona de Pisco es excepcionalmente seca, de modo que para que se produzca dicha vegetación tiene que haber habido lluvias asociadas a un im-portante cambio del clima.

Durante el año hidrológico 1982-83 se hizo presente una vez más el Fenómeno de El Niño, 57 años después del anterior, pero esta vez ya con su nombre, pues los estudios científicos lo habían identificado como una complejidad meteorológica oceanográfica que cubría una parte importante de la Tierra. El tercer Mega-niño del siglo XX produjo una severa modifica-ción generalizada del clima en todo el Pacífico Sur, que abarcó principalmente desde Indone-sia hasta América del Sur y que ocasionó con-siderables daños en Perú, Ecuador y Bolivia.

El año hidrológico 1982-83 fue, desde el punto de vista de las precipitaciones, muy húmedo en la costa norte del Perú. Para describir y eva-luar la intensidad de los daños y el impacto del Meganiño de 1983 en el Perú es necesario pensar en dos hechos fundamentales. De un lado, el Intermeganiño fue muy grande. En los 57 años transcurridos la memoria se debilitó y se perdió conciencia de que vivimos en una zona en la que se producen esporádicamen-te grandes lluvias. De otro lado, el desarrollo infraestructural alcanzado era mucho más grande que el que había seis décadas atrás. Se había construido puentes y carreteras, las ciu-dades habían crecido, la ocupación del territo-rio era intensa y se había desarrollado los gran-des proyectos de irrigación. Muchas de estas obras, no todas, fueron concebidas como si no existiese la posibilidad de grandes y catastró-ficas lluvias y el consiguiente aumento de las descargas de los ríos. El FEN 1982-83 tuvo un fuerte impacto en la economía nacional. Por ese entonces se comparó la magnitud de las lluvias y de las descargas de los ríos con los registros históricos existentes, y se concluyó, erróneamente, que se trataba de un fenóme-no absolutamente extraordinario, cuya proba-bilidad de ocurrencia sería muy baja y que, en consecuencia, su periodo de retorno debía ser muy grande.

Sin embargo, contra todo lo que hubiese podido pensarse, 15 años después, en el año hidrológico 1997-98 apareció nuevamente el Fenómeno, con características similares y con una gran secuela de destrucción, muerte e impacto económico. Se trataba del cuarto Meganiño del siglo XX, el que causó un gran impacto económico debido a su larga duración. Estimaciones hechas por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) de Naciones Unidas concluyeron que se trataba “del fenómeno meteorológico más violento vivido hasta el momento”.

En el Perú los daños fueron muy grandes. Se

estimó que se destruyeron 880 km de carre-teras y 58 puentes. El Colegio de Ingenieros del Perú frente a la gravedad de la situación presentada publicó un libro sobre el Fenóme-no del Niño 1997-1998, que contiene las ense-ñanzas dejadas por los hechos ocurridos.

Recurrencia del FEN

De lo expuesto y del examen del cuadro ad-junto Relación de Meganiños (1532-2010) se concluye que contrariamente a lo que a veces se dice, los Meganiños no son cíclicos ni perió-dicos; son estocásticos. Ocurren en cualquier

Arturo Rocha ( abril 2011)

RELACIÓN DE MEGANIÑOS (1532-2010)

INTERVALOPROMEDIO

38años

IntervaloAÑO DAÑOS

1578 Fuertes lluvias en Lambayeque durante 40 días. Copiosas lluvias en Ferre-ñafe, Túcume, Íllimo, Pacora, Jayanca, Cinto, Chiclayo, Chicama, Chocope, Trujillo y Zaña. Desborde de ríos. Destrucción de canales. Gran daño a la agricultura. Epidemias. Plaga de langostas. No hay mediciones, pero sí nu-merosas descripciones. Solo hay información del Perú.

Copiosas lluvias en Trujillo, Piura y Paita. Desborde de ríos. Destrucción de Zaña. Enormes daños económicos a la agricultura, especialmente en Lambayeque. No hay mediciones, pero sí numerosas descripciones. Solo hay información del Perú.

Lluvias en Piura (hubo relámpagos y truenos), Paita, Zaña (12 días), Choco-pe, Trujillo (40 días, corrieron ríos de agua por las calles). Desborde de ríos. Reubicación de Sechura. Ruina económica de la agricultura, especialmen-te en Lambayeque.

Fuertes lluvias en Piura, Paita, Lambayeque, Chiclayo y en otros lugares de la costa norte. Daños a la agricultura en Lambayeque. Fuertes lluvias entre Chincha y Pativilca.

Importantes lluvias entre Trujillo y Piura (14 días). Tempestades. Desbordes de ríos. Inundación de Lambayeque. Formación de un río en Sechura.

Periodo húmedo de dos años seguidos Fuertes lluvias en la costa norte. Grandes daños en el departamento de Lambayeque: fue la ruina total de la agricultura. Impacto mundial. El Índice de Oscilación Sur se volvió nega-tivo durante 19 meses, casi continuos.

Torrenciales lluvias en toda la costa norte. En Piura, Trujillo y Chiclayo llovió 2 meses. Chimbote, Casma y Supe quedaron en ruinas. 2000 muertos, 50,000 damnificados. Desbordes del río Rímac. Fue el primero que empezó a estudiarse científicamente en el Perú.

Fortísimas lluvias en todo el norte. En Tumbes llovió 1524 mm. En la cuenca baja del río Chancay-Lambayeque llovió 1000 mm. El río Rímac alcanzo los 600 m3/s. Desborde de ríos. Lluvias hasta Pisco. Aumento de la temperatu-ra del mar (frente al Callao fue de 10 ºC) y del ambiente. Plagas epidemias y enfermedades. Grandes daños económicos. No tiene las características que corresponden a la definición internacional del Fenómeno El Niño.

Fortísimas lluvias en todo el norte durante 3 meses. En Tumbes llovió 1265 mm. Plagas epidemias y enfermedades. El Índice de Oscilación Sur se volvió negativo.

Fuertes y largas precipitaciones en toda la costa norte. Llovió durante 6 meses en Piura y Tumbes. (2500 mm en Piura) Interrupción de carreteras. Fuertes pérdidas en la pesquería. Gran impacto mundial. El Índice de Osci-lación Sur se volvió negativo.

Grandes lluvias en todo el norte. Fuertes descargas de los ríos. Cuantio-sas pérdidas. Cayeron 58 puentes. Plaga de langostas. Grandes pérdidas económicas. Gran impacto mundial. El Índice de Oscilación Sur se volvió negativo.

142

8

63

37

49

13

34

1

57

15

1720

1728

1791

1828

1877-1878

1891

1925

1983

1998

1926

?


momento, a veces con intervalos muy gran-des y, otras, muy pequeños. El carácter esto-cástico del FEN tiene que examinarse desde el punto de vista de la ingeniería y a la luz de la Oceanografía, la Meteorología y la Hidrología. Usualmente el FEN, que puede empezar en cualquier momento, se desarrolla durante el año hidrológico que empieza en septiembre u octubre y termina al año siguiente. Por ello los Niños, especialmente los grandes Niños, suelen designarse con un bienio, es decir, dos años sucesivos. Usualmente, por simplicidad, se designa al Fenómeno sólo con el año co-rrespondiente al segundo.

Reflexión final

Frente a los fenómenos naturales que cons-tituyen amenazas para las infraestructuras, y que pueden eventualmente constituir de-sastres, la ingeniería se interesa por conocer fundamentalmente su magnitud y su probabi-lidad de ocurrencia. Magnitud y probabilidad de los eventos extremos son dos elementos asociados en el diseño. El conocimiento an-ticipado de la oportunidad en la que ocurrirá un determinado evento, es decir el pronóstico, es importante para el manejo de otros aspec-tos del comportamiento de las infraestructu-ras, así como para contrarrestar determinados daños producidos por el Fenómeno en otras actividades humanas.

La información existente de los últimos cinco siglos nos lleva a la conclusión de que el pe-riodo de retorno de los Meganiños en la costa norte peruana es del orden de 38 años. Inves-tigaciones más detenidas permitirán una me-jor precisión, pero, la que se ha obtenido hasta la fecha es lo suficientemente confiable para obligarnos a su consideración en los diseños.

Aspectos Generales

Uno de los problemas más interesantes, y siempre actual, de la ingeniería fluvial es el de las inundaciones. Las fuertes y esporádicas lluvias, el incremento notable de los caudales de ríos y quebradas, los huaicos y las consi-guientes inundaciones no son nuevos en el Perú. Pero, también es cierto que sus efectos se sienten cada vez con mayor intensidad, a veces con características de desastre, debido a diversos factores entre los que están la cre-ciente erosión de cuencas, el aumento de la deforestación, la explosión demográfica, la concentración poblacional, el mal uso de la

Segunda Parte:

LAS INUNDACIONES DE LOS CENTROS URBANOS

tierra y la no consideración de los más elemen-tales conceptos de Hidráulica Fluvial. Es decir, que todos los factores giran en torno a nuestra falta de previsión y de planificación.

En numerosos lugares de la costa peruana hay ciudades y centros poblados en los que al producirse un cambio circunstancial del clima, debido al Fenómeno de El Niño (FEN) o no, y presentarse grandes lluvias y descargas de los ríos, la interacción entre ellas y las ciudades ubicadas cerca de ellos se torna muy intensa y, como consecuencia, sufren con mayor fuerza el impacto del exceso de agua. En esas con-diciones la ciudad se ve sometida, tanto a la

agresión fluvial como a las lluvias excepciona-les, lo que multiplica los daños. Es entonces cuando se producen las temidas inundaciones que en algunos lugares son muy frecuentes y en otros ocurren solo eventualmente.

Debe recordarse que una avenida no es lo mismo que una inundación. Una avenida es un fenómeno natural, producto de determinada combinación de agentes hidrometeorológicos. La Hidrología, a partir de la información existente, determina la probabilidad de ocurrencia de avenidas de determinada magnitud. Si una cierta avenida no queda contenida en la caja fluvial se produce

Referencias

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8. ROCHA FELICES Arturo. El impacto del Fenómeno de El Niño en las

estructuras hidráulicas. Primer Foro Regional de Ingeniería Civil del norte peruano. Colegio de Ingenieros del Perú. Trujillo, junio 2000.

9. ROCHA FELICES Arturo. El Meganiño de 1578. Revista «Ingeniería Civil» del Colegio de Ingenieros del Perú-Consejo Departamental de Lima. Año 6, N° 28-2002.

10. ROCHA FELICES Arturo. La inundación de Zaña de 1720. XIV Congreso Nacional de Ingeniería Civil. Iquitos, octubre 2003.

11. ROCHA FELICES Arturo. El impacto del Fenómeno de El Niño en las obras de ingeniería. Conferencia. Colegio de Ingenieros del Perú. Consejo Departamental Ancash-Chimbote, agosto 2003.

12. ROCHA FELICES Arturo. La costa peruana y su vulnerabilidad frente al Fenómeno de El Niño. Revista del Capítulo de Ingeniería Civil del Consejo Departamental de Lima del Colegio de Ingenieros del Perú. Año 8, Número 29, Lima, 2006.

13. ROCHA FELICES Arturo. Las famosas lluvias de 1925 y 1926: ¿El primer Meganiño del siglo XX? ICG, HIDRO 2011.

14. RODRÍGUEZ BORIES Rafael. Las presas peruanas y el Fenómeno El Niño. Comité Peruano de Grandes Presas. Boletín N° 39, septiembre-octubre 2001.

En consecuencia, la actitud de la ingeniería frente al Fenómeno de El Niño debe ser la de considerarlo como un evento con el que tene-

mos que convivir. Nada podemos hacer para impedir que ocurra, pero si mucho para ate-nuar sus efectos negativos.


el desbordamiento y la correspondiente inundación. En consecuencia, el estudio de las inundaciones corresponde a la Hidráulica. Hay otras formas en las que se puede generar una inundación, como por ejemplo por lluvia o por la rotura de una presa.

Desde hace años la ingeniería hidráulica ha venido estudiando medidas para controlar las inundaciones. Sin embargo, cada vez se hace más evidente que no hay protección absoluta y total y que, a medida que se diseñan obras de mayor envergadura, los costos aumentan enormemente. Por lo tanto, el control de las inundaciones no debe reposar exclusivamen-te en medidas infraestructurales, que son ne-cesarias y complementarias, sino que debe considerar prioritariamente la correcta planifi-cación del uso de la tierra y el conocimiento y manejo del río y de la cuenca.

Constantemente vemos como se construye casas, urbanizaciones e instalaciones de todo tipo ubicadas en áreas pertenecientes al río. Cada cierto tiempo se presenta una avenida, que puede no ser muy grande, y da lugar a una inundación, a los daños y a los pedidos de ayuda. Mientras no se haga un uso racional de la tierra que tenga en cuenta el compor-tamiento fluvial no habrá solución económi-camente posible para los problemas de las inundaciones.

El exceso de agua en la ciudad causa la destrucción de muchos de sus elementos materiales constitutivos, tales como viviendas, edificaciones diversas, pistas y veredas, que resultan con fuertes daños. Se produce la destrucción de los servicios públicos (agua, alcantarillado, energía). También se ven afectados otros elementos de servicio de la ciudad, (es decir, de la población) y que muchas veces le dan el carácter de tal, como por ejemplo, hospitales, escuelas, centros de cultura, de protección social, de distracciones, de comunicación y de transportes, etc. Como consecuencia del exceso de agua se pierde no sólo partes importantes de una ciudad en lo que toca a los servicios a la población, sino que se pierde también elementos de un valor sentimental especial, como fue en Piura la caída del Puente Viejo en 1998. Los daños, tanto en cantidad como en calidad, dependen de las circunstancias de cada lugar y de cada época. En suma, todo lo que hace que la ciudad sea habitable resulta afectado por la inundación.

Conviene recordar que el año 1972 fue muy lluvioso en la costa norperuana y en la zona central del país. Se produjeron fenómenos, como los antes señalados, que causaron cuan-tiosas pérdidas. Ante la gravedad de la situa-ción el Colegio de Ingenieros del Perú con-vocó a un simposio titulado Deslizamientos (Huaicos) e Inundaciones en el que se planteó

la necesidad de estudiar “en forma exhaustiva la ocurrencia de estos fenómenos y facilitar por consiguiente las acciones que se deben tomar, con el fin de disminuir en unos casos y suprimir en otros, sus efectos.”

Han pasado casi cuarenta años desde aquel simposio y los problemas originados por no haber aplicado una “Cultura de la Prevención”, que entonces se recomendó, han motivado que las avenidas y las inundaciones causen cada vez mayor impacto en nuestras vidas, salud y economía. Muchas veces se han pro-ducido verdaderos desastres, llamados impro-piamente naturales. En realidad, se trata de fenómenos naturales que pueden producir un desastre.

Las inundaciones ocurren en casi todas partes del mundo y son los desastres, originados en fenómenos naturales, que causan en el mun-do mayor cantidad de víctimas y de daños. Se calcula que en el siglo XX más de tres millones de personas murieron en el planeta a conse-cuencia de inundaciones de diverso origen, lo que representó algo más del 50% de las vícti-mas originadas por fenómenos naturales.

Los riesgos de inundaciones urbanas son cada vez mayores. La causa está básicamente en una falta de coordinación entre el manejo integrado de la cuenca y del río y una plani-ficación urbana adecuada. La mala ubicación de los centros urbanos con respecto a la ame-naza que representa el agua es la causa esen-cial de los daños que se presentan, los que, en casi todos los casos, son perfectamente evi-tables. Existe una profunda relación entre la ubicación de los asentamientos humanos y su vulnerabilidad. En el Perú se tiene numerosos ejemplos de pueblos y centros urbanos que han sufrido las consecuencias de su mala ubi-cación. Dentro de las inundaciones urbanas en el Perú es famosa la de Zaña que ocurrió en 1720 y que precipitó la ruina de la ciudad y de su economía.

Los grandes daños que causan las inundacio-nes se deben no sólo a la acción directa de la fuerza del agua, sino a la destrucción de los sis-temas de salubridad, a la falta de agua potable, a las aguas estancadas y, principalmente, a la falta de capacidad de recuperación de los po-bladores económicamente deprimidos. Todo esto causa enfermedades y muertes.

Viviendas precarias

En el Perú hay un gran número de centros po-blados y de viviendas que son muy vulnera-bles al riesgo de inundaciones y huaicos. Los daños y la destrucción causada por el exceso de agua en zonas habitualmente secas no pueden separarse de la situación económica de la población y de la calidad constructiva de

sus viviendas, las que, según el material usado y las características de su construcción, sufren daños o destrucción. Se ha observado que durante las grandes lluvias las casas de adobe colapsan fácilmente. En algunos lugares ocu-rre que las casas están construidas a un nivel inferior al de la vereda y la calzada y, por lo tan-to, resultan sumamente vulnerables.

Es indudable que quienes más sufren son los más pobres. En realidad, cuando se habla de viviendas perdidas se está hablando de cons-trucciones absolutamente rústicas y precarias. Al temerse, a fines del 2001, la aparición de fuertes lluvias el Concejo Provincial de Trujillo dio una serie de recomendaciones a la pobla-ción para el cuidado y mejora de sus viviendas. Se señaló que las “casas construidas con ladri-llo crudo en asentamientos humanos corren el peligro de desplomarse en caso de lluvias.” Se recomendó también limpiar los techos de las viviendas, cubrirlos con mantas de plástico y reforzar los cimientos. Se señaló asimismo cual sería el recorrido de las aguas por las ca-lles de Trujillo, luego de cruzar el cementerio de Mampuesto (lo que había ocurrido en otras oportunidades). Se pidió que “los que tienen sus casas en las quebradas (por ejemplo, las de León y San Ildefonso) deben abandonarlas y reubicarse en zonas más altas”. Como puede verse estaba todavía fresco el recuerdo de lo ocurrido el año 1998.

En ciudades importantes como Piura se ha visto el colapso de los sistemas de agua y al-cantarillado durante el FEN. En algunas opor-tunidades esto ha producido, además de la in-terrupción del servicio de agua, que las aguas servidas inunden la ciudad por obstrucciones en sus puntos de descarga con el peligro de epidemias que esto representa.

Inundaciones del pasado

La destrucción de ciudades y viviendas es una constante asociada a los grandes Niños. Los datos más antiguos de los que se tiene noticia cierta y detallada en la costa norperuana co-rresponden al Meganiño de 1578; se sabe que casi todas las casas de los lugares afectados por las lluvias resultaron destruidas o fuertemente dañadas. Lo mismo ocurrió con iglesias y loca-les públicos. Durante el Meganiño de 1997-98 se estima que hubo en el territorio nacional 100 000 viviendas, 800 locales escolares y 600 postas médicas, entre afectados y destruidos. Hubo alrededor de 200 000 damnificados.

En el lapso de 420 años comprendido entre los dos Meganiños arriba mencionados se produjeron otros nueve, con lo que se podría decir que en los últimos cinco siglos ha ha-bido unos once Meganiños en la costa norte con un intervalo medio del orden de treinta y ocho años.


Las acciones humanas

Sin embargo, no sólo se presentan daños durante eventos hidrometeorológicos extra- ordinarios, como podría ser el FEN, sino que a veces existe tal acumulación de circunstancias desfavorables, originadas por acciones humanas equivocadas, que aun sin la presencia de eventos extremos se producen inundaciones que causan grandes daños. Por ejemplo, el 15 de marzo del 2001 se desbordó el río Chillón e inundó la urbanización San Diego, ubicada en una zona muy próxima al río y en una cota inferior a la que alcanzan las aguas del río. Muchos pobladores perdieron sus viviendas y enseres. En otros lugares, por ejemplo en las márgenes del río Rímac, las viviendas están ubicadas al borde mismo de una margen sujeta a erosión. Entonces, en cualquier momento, sin ningún fenómeno excepcional, puede producirse una tragedia. El problema es la alta vulnerabilidad de muchas viviendas y asentamientos humanos.

Orígenes y manifestación de las inun-daciones

Si bien es cierto que las inundaciones se ma-nifiestan de diversas formas, también lo es que cuando originan desastres esto se debe, casi siempre, a fallas en la planificación del uso de la tierra. Lo más dramático de esta afirmación es que, por lo general, no hay problemas téc-nicos difíciles para definir las áreas peligrosas. Sin embargo, a pesar de su peligrosidad, mu-chas veces ya demostrada, los pobladores se asientan en ellas.

A menudo las formas en las que se manifies-tan las inundaciones están superpuestas. Sólo con fines de ordenamiento de las ideas es que se señala a continuación que una inundación de origen fluvial y/o pluvial que afecta centros poblados o rurales se manifiesta como con-secuencia de una o más de las siguientes cir-cunstancias:

a) Exceso de agua de lluvia e incapacidad o inexistencia de un sistema de evacuación de aguas pluviales.

La urbanización, es decir, la construcción de pistas, veredas, casas y edificios, impermeabi-liza el suelo y aumenta el coeficiente de esco-rrentía. Cuando se presentan grandes lluvias sobre un centro poblado y no hay condiciones naturales de drenaje se requiere de un sistema de evacuación de aguas pluviales. Es decir, es de vital importancia tener un sistema de dre-naje urbano que elimine por gravedad o por medio de bombeo el exceso de agua.

Las lluvias que ocurren durante el FEN son copiosas y el gran volumen que representa su valor acumulado, que suele expresarse como

una altura en milímetros, llega en los Megani-ños a valores inusitadamente altos. Petersen menciona que la precipitación acumulada en 1925, en Zorritos (Tumbes) fue 1524 mm.

Hay lugares o circunstancias en las que duran-te los Meganiños la precipitación anual puede ser 30 ó 40 veces el promedio histórico. Este contraste resulta más impactante si se tiene en cuenta que en algunos lugares la precipitación acumulada en los años inmediatamente pre-cedentes al FEN es cero. Así por ejemplo, en la zona de Piura y Catacaos (parte baja de la cuenca del río Piura), la lluvia media anual era de 47 mm en los veinte años anteriores a 1983. Esa era la “precipitación normal”, pero, al pre-sentarse el Meganiño de 1983 la lluvia anual fue de 1761 mm, vale decir casi 38 veces el promedio histórico. En Morropón, ubicado en la misma cuenca, la lluvia media anual era de 366 mm hasta antes de 1983. Al presentarse el Meganiño antes señalado, la lluvia fue de 2891 mm, es decir casi ocho veces el prome-dio histórico. En Tumbes, estación Puerto Pi-zarro, durante 1983 la lluvia total fue de 3174 mm. Esta cantidad representa la suma de los 19 años precedentes en una serie cuyo valor mínimo es de casi 2 mm. En un solo mes, abril 1983, llovió lo mismo que la suma de los seis años precedentes.

Otra de las características de las lluvias duran-te los Meganiños corresponde a las altísimas intensidades que se registran. La intensidad es la cantidad de lluvia que cae en un tiempo determinado. Usualmente se habla de inten-sidades referidas a un minuto, una hora o un día. Así por ejemplo, el 18 de enero de 1998, durante el Meganiño de ese año, en Sullana llovió 216 mm, que es un valor extraordina-riamente alto en cualquier parte y que lo es más todavía en un lugar donde usualmente la precipitación de todo un año no alcanza ni remotamente ese valor. En Chulucanas en enero de 1983 hubo un día en el que llovió 203 mm. En Morropón el valor máximo regis-trado para la intensidad es de 171 mm en 24 horas. Las intensidades horarias también son altísimas. Se recuerda para Piura los siguientes valores: Montegrande, 80 mm/hora (23 de marzo, 1983); Chignia, 103 mm/hora (25 enero 1983), Chilaco, 119 mm/hora (24 de marzo de 1983).

Hay lugares en los que a consecuencia del exceso de agua de lluvia los daños son muy grandes. Así ha ocurrido, por ejemplo, en Tumbes, Sullana, Piura y muchísimos lugares más, tanto en los Meganiños más antiguos de que se tiene noticia como en los más recien-tes. Hay barrios y urbanizaciones ubicados en zonas de la ciudad, sin ninguna condición natural de drenaje. Allí, naturalmente, el pro-blema es más grave. En Tumbes se presentan usualmente durante los grandes Niños graves problemas de inundación urbana por exceso

de agua de lluvia. Así, durante el Meganiño 1997-98 fue lamentable la inundación del ba-rrio de San José ubicado a una cota muy baja, con 4000 viviendas afectadas y 22 000 pobla-dores damnificados.

Hace años era frecuente ver en numerosas ciu-dades de la costa peruana que a lo largo de las calles había canaletas colectoras de agua de lluvia, las que hoy han desaparecido. Para resolver este problema de las inundaciones, agravado por la expansión urbana de las últi-mas décadas y por la desordenada ocupación territorial, se ha hecho algunos avances, pero no se atacado frontalmente el problema. Sin embargo, no basta con la construcción de sis-temas de evacuación de aguas pluviales, sino que debe dárseles adecuado mantenimiento. Los largos periodos secos, sin lluvias importan-tes, que a veces duran varios años, agravan el problema del abandono de los sistemas de evacuación, los que se llenan de basura, es-combros y desperdicios. Al presentarse una lluvia fuerte en esas condiciones suele suceder que el sistema de drenaje esté bloqueado y, por lo tanto, inútil.

b) Invasión del centro poblado por uno o más brazos fluviales creados súbitamente a partir de un río cercano

Cuando se tiene ríos jóvenes sujetos a la aparición eventual de grandes avenidas que pueden tener larga duración, como ocurre en algunos lugares cuando se presenta el Fenómeno de El Niño, esto trae como consecuencia que debido a la inestabilidad fluvial, a la inexistencia o mal estado del encauzamiento y a otros factores, como podrían ser los originados en acciones humanas, el río manifieste su dinamismo dando lugar a la aparición de nuevos cauces y brazos. Podría tratarse también de la activación de una quebrada (de aquellas que llaman erróneamente “quebradas secas”). Estos fenómenos han ocurrido muchas veces y los nuevos cauces creados así tienen vida efímera, pero pueden ser muy destructivos. La ubicación de ciudades, urbanizaciones y centros urbanos en general, cerca o sobre uno de estos brazos genera inundaciones importantes.

Naturalmente que la ubicación de un asenta-miento humano debe realizarse luego de un estudio de Hidráulica Fluvial, que incluya la dinámica fluvial, su variación en el tiempo y la identificación de los paleocauces.

c) Por desborde del río debido a la incapa-cidad de su cauce para contener la avenida presentada

La incapacidad del cauce para contener los caudales que se presentan puede tener diver-sas causas. Una de ellas podría ser un derrum-


be (un huaico) que obstruya parcialmente el cauce del río. Se presentan también obstruc-ciones originadas por las acciones humanas, así como por diversas obras de ingeniería, puentes y encauzamientos. Existe la mala costumbre de arrojar desperdicios, desmonte y basura a los cauces fluviales, con lo que se produce un estrechamiento, que puede ser importante. Así ocurre, por ejemplo, en el río Chillón, muy cerca de Lima y también en el Rí-mac. Hay también estrechamientos excesivos originados por construcciones que práctica-mente invaden el cauce del río. Los encauza-mientos en los tramos urbanos también dismi-nuyen la capacidad de descarga del río, como sucede con los ríos Piura y Rímac.

Una gran avenida puede exceder la capacidad de la caja fluvial, sea ésta natural, o formada por un encauzamiento (a veces, excesivo). En algunos valles ocurre que la ciudad se desa-rrolla en un área próxima al río, pero ubicada a un nivel inferior que el correspondiente a las crecidas fluviales, lo que crea una situación muy grave.

Hay otro fenómeno fluvial interesante. A ve-ces sucede que el río tenía, muchos años atrás, varios brazos que salían de su curso principal, como una manifestación de su tendencia a for-mar un abanico fluvial. Con el paso del tiem-po, las labores de urbanización y la ausencia de lluvias, estos brazos fueron paulatinamente cerrados por considerarlos inútiles. Al presen-tarse una gran crecida y no tener el río esos antiguos brazos para evacuar el alto caudal presentado se produce el desborde del cauce principal. Esto es lo que ocurrió, por ejemplo, en Ica en 1998.

Un caso interesante es el de la inundación de Chosica por desborde del río Rímac debida a varios factores. El 14 de marzo de 1998, año de un Meganiño, ocurrió un fuerte huaico. El caudal del río Rímac subió rápidamente hasta un valor que fue estimado en 212 m3/s. Una gran cantidad de agua, piedras de gran tama-ño, lodo y cuerpos flotantes se incorporó vio-lentamente al cauce fluvial dando lugar a una alteración de la sección transversal hidráulica por la enorme descarga de sólidos y el gran tamaño del material de arrastre, que llegó a tener rocas de más de 1 metro. La fuerza de los huaicos, aunada al grado de desprotección de la cuenca son causas del desplazamiento de árboles, troncos, postes, maleza, material flotante de diverso origen y cuerpos extraños con el consiguiente daño para las estructuras ubicadas a lo largo del río. Eventualmente, se forman palizadas.

En estas circunstancias, y dada la constricción y alteración que presentaba el cauce fluvial, se produjo el desborde de las aguas y la con-siguiente inundación parcial de Chosica en ambas márgenes. El agua, luego de rebasar y

destruir la defensa de la margen izquierda co-rrió paralelamente al cauce del río y regresó a éste para lo cual destruyó el muro de con-tención de aguas abajo. Como consecuencia de este desborde se produjeron daños ma-teriales en casas, locales y calles aledañas de Chosica.

Aguas arriba también hubo daños. El antiguo puente colgante de Chosica ubicado unos 500 metros aguas arriba de la bocatoma de la Cen-tral Hidroeléctrica de Huampaní, fuera de toda influencia de ella, quedó destruido. Lo que su-cedió fue que al subir el nivel del agua en el río la enorme cantidad de cuerpos flotantes for-mó una gran palizada, la que fue inicialmente contenida por el tablero del puente colgante. Finalmente, el puente no pudo resistir más y el agua arrastró el tablero y la palizada, todo lo que fue lanzado por la fuerza del agua hasta la mencionada bocatoma.

Uno de los más serios problemas que se obser-va en el río Rímac en el tramo en el que atra-viesa la ciudad de Chosica y donde se produjo el desbordamiento, es el estrechamiento al que se ha forzado el cauce, es decir, el tamaño limitado de la caja fluvial y la imposibilidad de que el río ocupe las áreas de inundación. Este es un problema que se presenta, lamentable-mente, en muchas partes del país: la expan-sión urbana ha ocupado paulatinamente las áreas naturales de inundación de los ríos, las que como cauce secundario servían para el es-currimiento temporal de los caudales mayores. Es decir, que no se respeta la faja marginal. No han quedado áreas de inundación, pues éstas se han convertido en áreas urbanas. El ancho fluvial del río Rímac había quedado reducido a un valor medio de unos 30 m, aguas abajo del antiguo puente colgante. En una sección cercana a la bocatoma y aguas arriba de ella el ancho era sólo de 17 metros. Evidentemen-te que todo esto dificulta, distorsiona y hace poco menos que imposible el tránsito de las grandes avenidas cargadas de sólidos y de cuerpos extraños.

d) Por estar el centro poblado ubicado so-bre las áreas de inundación propias del río o sobre las llamadas quebradas “secas”.

La vulnerabilidad de los centros poblados por mala ubicación es impresionante. Se ven con-juntos habitacionales ubicados en el lecho de una quebrada (presuntamente “seca”) en la que, sin embargo, se ve abundantes piedras y rocas que alguna vez fueron descargadas por la quebrada, o en las áreas de inundación pro-pias del río. Es frecuente que se ignore que el cauce es el continente de las aguas durante sus máximas crecidas.

e) Combinación o acumulación de los ca-sos anteriores.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE EL IMPACTO DEL FENÓMENO DE EL NIÑO EN ZONAS URBANAS

Conclusiones

I. El Fenómeno de El Niño (FEN), con carac-terísticas de Meganiño, es una realidad que no puede ignorarse en la costa norte y central del Perú, pues su periodo de re-currencia para la costa norte es del orden de 38 años. En consecuencia, tenemos que convivir con el FEN y aceptar que su pre-sencia intensifica notablemente la interac-ción entre la dinámica fluvial y el desarrollo urbano.

II. Las obras de ingeniería son muy vulne-rables al exceso de agua por lluvia o por escorrentía. Los Meganiños han causado en diferentes épocas enormes daños a las ciudades y a las obras de ingeniería, los que podrían haber sido menores mediante un adecuado planeamiento y diseño.

III. Hay una interacción profunda entre las obras de ingeniería y la naturaleza. La ma-yor parte de los daños se origina en una inapropiada consideración de los aspec-tos hidráulicos vinculados a las obras de ingeniería. La aceptación de la ocurrencia de Meganiños con un periodo de retorno del orden de 38 años, obtenida de la in-formación histórica, tiene que llevarnos a la adopción de nuevos criterios de diseño que incluyan la consideración de hidrogra-mas de crecidas.

IV. Uno de los problemas más interesante y siempre actual de la ingeniería fluvial es el de las inundaciones, las que ocurren en casi todas las partes del mundo y son los desas-tres, originados en fenómenos naturales, que causan en el mundo la mayor cantidad de víctimas.

V. En el Perú, especial, pero no únicamente durante el FEN, las inundaciones, por lluvia, por desborde fluvial o por ambas causas, han producido importantes daños en los centros poblados y los riesgos de inundaciones urbanas son cada vez mayores.

VI. La causa principal de los daños radica en una carencia de coordinación entre el ma-nejo de la cuenca y del río y en la falta de planificación del uso de la tierra. La mala ubicación de los centros poblados con res-pecto a la amenaza que representa el agua es la causa esencial de los daños que se presentan, los que en casi todos los casos son perfectamente evitables.


Recomendaciones

I. Las ciudades y los centros poblados no de-ben ubicarse ni expandirse en las proximi-dades de los ríos, sin haber realizado antes un cuidadoso estudio hidráulico, que inclu-ya la posibilidad de ocurrencia del Fenóme-no El Niño.

II. Los planes de ornato y embellecimiento

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de las ciudades que consideren la incorpo-ración del río, en cuyas márgenes o proxi-midad se encuentren, deben considerar, como parte de un estudio multidisciplina-rio, el comportamiento fluvial durante el Fenómeno de El Niño, en las zonas en las que éste ocurre.

III. Las ciudades y centros poblados ubi-cados en zonas sujetas al Fenómeno El

Niño deben prever adecuados sistemas de drenaje urbano.

IV. En el diseño de las estructuras, como los puentes, se debe considerar que la ocurrencia del Fenómeno El Niño significará un hidrograma de crecidas que tendrá que tomarse en cuenta para el cálculo de la socavación y de los encauzamientos.

estudios básicos del encauzamiento y de los puentes ferroviarios en la quebrada Alcamayo-Cusco». INRENA, diciembre 2004

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23. VEN TE CHOW. Handbook of Applied Hydrology. Mc Graw-Hill 1964.


El Perú, es uno de los países de mayor activi-dad sísmica en el mundo, debido al proceso de subducción de la placa oceánica (Nazca) bajo la placa continental (Sudamericana). Este proceso genera una constante acumulación de energía que se libera en forma de sismos.

Estos movimientos sísmicos amenazan todo tipo de edificación, y en la búsqueda de brin-dar mayor seguridad a las edificaciones han surgido nuevos e innovadores sistemas de di-sipación de energía. En el Perú, se ha introdu-cido recientemente algunos de estos sistemas, tales como: el sistema de AISLAMIENTO SIS-MICO y el sistema de DISIPADORES DE FLUIDO VISCOSO.

Estos sistemas no sólo son estrategias de dise-ño sino también de reforzamiento de edifica-ciones, permitiendo aumentar el nivel de des-empeño de la edificación durante un sismo.

Los costos asociados con el diseño, fabricación e instalación de estos dispositivos son com-pensados no tanto por minimizar la rigidez de la edificación sino porque se logran mejores desempeños; de esta manera se compensa la inversión.

SISTEMA DE AISLAMIENTO SISMICO

Esta tecnología es ahora ampliamente usada en muchas partes del mundo, protege a la estructura de los efectos destructivos de un sismo, reduciendo la respuesta de la superes-tructura, “aislando” la estructura de los movi-

DISIPACIÓN DE ENERGÍA SISMICA PARA EL DISEÑO Y REFORZAMIENTODE EDIFICACIONES

mientos del suelo y proporcionándole mayor amortiguamiento.

El aislamiento hace que la estructura sea más flexible y la adición de amortiguamiento per-mite que la energía sísmica sea absorbida por el sistema de aisladores, reduciendo de esta forma la energía transferida a la estructura.

Físicamente, el aislamiento sísmico se consi-gue colocando la estructura sobre los aislado-res, tal como se muestra en la figuración N°1.

Al ser la estructura más flexible, su periodo, Ti, es mucho mayor que su periodo cuando está fija a la base, Tf. El aumento del periodo, T, y el aumento de amortiguamiento, , reduce la aceleración espectral y por tanto reduce las fuerzas sísmicas. Desempeño de una edificación aislada

Bajo condiciones favorables, las distorsiones de entrepiso y aceleraciones se reducen has-ta un 75% si la estructura estuviera fija en la base.

La reducción de las distorsiones de entrepiso protege tanto a los elementos estructurales como a los elementos no estructurales sensi-bles a los daños inducidos por las distorsiones de entrepiso. La reducción de las aceleracio-nes protege a los elementos no estructurales que son sensibles a los daños inducidos por la aceleración. Por lo tanto, después de ocurrido el sismo, la estructura es funcional con poco o ningún daño.

Aisladores elastoméricos con núcleo de plomo (LRB)

Lateralmente, estos aisladores son muy flexi-bles pero verticalmente son muy rígidos. La alta rigidez vertical es alcanzada teniendo del-gadas capas de caucho reforzadas por platinas de acero.

El núcleo de plomo proporciona amortigua-miento deformando plásticamenente cuando el aislador se mueve lateralmente en un sismo (Ver figura N°3).

Aisladores sísmicos elastoméricos en el Perú

A través de la empresa CDV Representaciones se ha introducido en el mercado peruano los aisladores sísmicos elastoméricos DIS (Dyna-mic Isolation System), empresa líder y pionera del sistema de aislamiento sísmico fundada en 1982 en Nevada (USA). DIS tiene una ex-periencia en más de 300 proyectos completos en 15 países como USA, Japón, Turquía, India, México, etc. En la actualidad se han instalado más de 15000 aisladores en diferentes partes del mundo. Los aisladores DIS admite deformaciones ma-yores a 1.00m, cargas verticales de hasta 4000 t y deformaciones al corte más de 400%.

Estructuras candidatas para ser aisladas

• Instalaciones esenciales Hospitales, clínicas, colegios, puentes, cen-

Ing. Maribel Burgos Namuche, M. Sc.CDV REPRESENTACIONES

Figura 1. Colocación de aisladores sísmicos

Figura 2. Influencia del amortiguamiento en el espectro de aceleraciones


tros de emergencia, estaciones de bombe-ro, operaciones militares, etc.

• Edificios con contenido valioso Museos, medios de comunicación, insta-

laciones de fabricación de alta tecnología, etc.

• Edificios con altos costos de interrupción Aeropuertos, centros de computación, Ho-

teles, laboratorios, etc.

• Estructuras Históricas

SISTEMA DE DISIPADORES DE ENERGIA FLUIDO VISCOSO

Similar a la tecnología de aislamiento sísmico, la función básica de los disipadores fluido vis-coso cuando se incorporen a la estructura es la de absorber o consumir una porción de la energía externa debido al sismo, reduciendo así la demanda de disipación de energía pri-maria en los elementos estructurales y la mini-mización de los daños estructurales posibles.

La experiencia nos indica que las estructuras no vibran indefinidamente una vez que hayan sido excitadas por un movi-miento. Esto se debe a la presencia de fuerzas de fricción o de amortigua-miento, las cuales siempre están siempre presentes en cualquier sistema en movimiento. Estas fuerzas disipan energía. La presen-cia inevitable de estas fuer-zas de fricción constituyen un mecanismo por el cual la energía mecánica del sistema, energía cinética o potencial se transforma en otros tipos de energía, como el calor.

La energía que se introduce en un sistema se transforma, y eventualmente se disipa:

ET = es la energía que un agente externo (Sis-mo o Viento) introduce a un sistema.

EK = Energía cinética, es la parte de la energía total que se transforma en movimiento.

ES = Energía elástica de deformación, es la parte de la energía que se transforma en deformación de los elementos del sistema.

EI = Energía inelástica, es la parte de la ener-gía relacionada con la deformación inelástica de los elementos del sistema.

Eξ = Energía de amortiguamiento, es la parte de la energía que es disipada por fuen-tes de amortiguamiento.

El objetivo de introducir disipadores de energía a la edificación es reducir la energía cinética EK, o transformar parte de esta energía en calor,

Figura 3. Aislador elastomérico con núcleo de plomo

aumentando la energía de amortiguamiento Eξ a través de los disipadores de energía.

Esta tecnología fue desarrollada principalmen-te para la industria militar y para la industria pesada.

Descripción de disipadores fluido viscoso

Un amortiguador de fluido viscoso disipa la energía empujando el líquido a través de un orificio, produciendo una presión de amorti-guamiento que crea una fuerza, la cual no au-menta significativamente las cargas sísmicas para un grado comparable de la deformación estructural.

Son fabricados de acero inoxidable y el líqui-do de amortiguamiento es aceite de silicona. La acción de amortiguamiento es proporcio-nada por el flujo del fluido o a través de la cabeza del pistón. La cabeza del pistón es in-troducido con una holgura entre el interior del cilindro y el exterior de la cabeza del pistón, el cual forma un orificio anular.

Comportamiento de disipadores fluido viscoso

El disipador fluido viscoso reduce los esfuerzos y la deflexión al mismo tiem-po porque la fuerza del disipador está completa-mente fuera de fase con los esfuerzos debido a la flexión de las columnas.

Esto sólo se cumple con el amortiguamiento de fluido viscoso, donde la fuerza del disipador varía con la velocidad. Cuando la edificación alcanza su máxima de-flexión y por tanto su

Figura 4. Aisladores elastomérics en el Centro Médico Tan Tzu-Taiwan

Figura 5. Composición de disipador fluido viscoso

ξEEEEE ISKT +++=


máxima fuerza lateral, en ese momento la fuerza en el disipador viscoso es mínima.

Sin embargo; este comportamiento no suce-de con otros tipos de disipadores (fig. 7): Fuerza debido al amortiguamiento del disipador

En un disipador viscoso, la respuesta del amor-tiguador es:

donde:

F = es la fuerza del disipador, lbV= velocidad relativa entre el amortiguador,

pulg/seg C = constante de amortiguamiento (lb x seg /

pulg)a= exponente de velocidad (0.3 - 1.0)

Estilos básicos de instalación de los disipa-dores

Los amortiguadores de fluido viscoso se pue-den instalar como miembros diagonales de

varias maneras, o puede atarse en los arriostres (Chevron braces). Disipadores fluido viscosos en el Perú

Al igual que el sistema de aislamiento sís- mico, CDV Representaciones está introdu-ciendo en el mercado peruano el disipador fluido viscoso TAYLOR., líder mundial en amortiguadores para soluciones industriales y construcción.

Figura 6. Comportamiento fuera de fase Figura 7.

Figura 8. Estilos básicos de instalación de disipadores

TAYLOR fue fundada en 1955 North Tonawan-da New York – USA. El uso de disipadores flui-do viscoso para la disipación de energía sísmi-ca sobre estructuras netamente de ingeniería civil empezó en 1993.

En el Perú se ha reforzado la Torre Central de 10 pisos del Aeropuerto Jorge Chávez - Lima - PERU (2006) con disipadores fluido viscoso TAYLOR. Se colocaron 42 disipadores, F= 49t y 71.2 t.

αCVF =

viene de la página 25

1. ESTUDIO DEL MODELO HIDRÁULI-CO EN FODO MÓVIL DEL RÍO RÍMAC, TRAMO PUENTE EL EJÉRCITO

Informe Final, Publicación Nº 3-081 Laboratorio Nacional de Hidráulica 1967

2. DISEÑO DE PRESAS PEQUEÑAS Una publicación técnica de Recursos

Hidráulicos Bureau of Reclamation, U.S.A. - 1967

3. HANDBOOK OF APPLIED HYDROLOGY Un compendio de tecnología de Recursos

Hidráulicos Ven Te Chow, Editor in Chief. Mc Graw Hill Book Company - 1964

4. HYDRAULIC DESIGN OF STILLING BASINS AND ENERGY DISSIPATORS

Bureau of Reclamation U.S.A. Engineering Monograph Nº 25

Una publicación Técnica de Recursos Hi-dráulicos

A.J. Peterka - 1963

5. MODELS IN HYDRAULIC ENGINEERING Physical Principles and Design Applications P. Novak and J. Cábelka Pitman Advanced Publishing Program - 1981

6. CAVITATION IN CHUTES AND SPILLWAYS Bureau of Reclamation U.S.A. Engineering Monograph Nº 42 Una publicación técnica de Recursos

Hidráulicos Henry T. Falvey - 1990

Referencias

Revista Ingeniería · PDF filerio es la movilidad y dinamismo. ... autoridad...

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