APLICACIO N DE UN MODELO NUME RICO DE FLUJOS DE ESCOMBROS Y LODO EN UNA QUEBRADA EN EL PERU

APLICACIÓN DE UN MODELO NUMÉRICO DE FLUJOS DE ESCOMBROS Y
LODO EN UNA QUEBRADA EN EL PERÚ

Bach. Leonardo F. Castillo Navarro
Tesista del IMEFEN-CISMID
INTRODUCCION
Los flujos de escombros está compuesto por mezclas de agua, suelo, piedras, bloques,
troncos, etc, que se originan en lo alto de las quebradas y se desplazan
torrencialmente por el cauce debido a las fuertes pendientes, causandodestrozos a
su paso. Cuando llegan a zonas de menor pendiente se depositan, formando conos de
deyección o abanicos aluviales de gran poder destructivo. En el Perú, a este flujo se
le conoce con la palabra quechua HUAYCOS.
Los mecanismos que desatan estos fenómenos pueden ser lluvias intensas o períodos
lluviosos prolongados, terremotos, erupciones, factores antrópicos (hechos por el
hombre) o unacombinación de ellos. Estos fenómenos producen deslizamientos o
derrumbes, erosión del lecho o taludes, represamientos temporales para su posterior
rotura.
Debido a que el flujo de escombros contiene un alto porcentaje de sólidos, estos son
un gran peligro para la población que vive al borde de estas quebradas, y un factor
de riesgo para la infraestructura vital (carreteras, acueductos, líneas detransmisión, etc.), siendo necesario difundir la teoría de flujo de escombros para
poder señalar medidas de mitigación y control.
Entonces, uno de los pasos a considerar para resolver esta problemática es evaluar
la aplicabilidad de los modelos numéricos disponibles en nuestra realidad.
PROBLEMÁTICA
Para la presente tesis, hemos ubicado a la quebrada Paihua o Llanahualla como la
quebrada de mayorriesgo para la ciudad de Matucana (Km 76 de la Carretera
Central). Por lo tanto estudiaremos la quebrada mencionada para su posterior
modelamiento de flujos de lodo y escombros con el FLO-2D (Modelo Numérico
Computacional).
El lugar más crítico de la Quebrada Paihua se encuentra en la desembocadura cuyo
eje está en dirección subperpendicular al cauce del río Rímac. Las grandes masas
deslizadas endesequilibrio pueden ser reactivadas y producirse derrumbes y otros
deslizamientos, dada la presencia de afloramientos de materiales inestables de gran
volumen, que se encuentran tanto en el fondo del valle, como en la ladera. Tales
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fenómenos de geodinámica externa, al producirse en gran escala de inmediato
obstruirían el cauce principal de la quebrada formandopequeñas presas de tierra,
que al romperse transportarían los flujos torrenciales formando huaycos y
depositándose los sedimentos aluvionales en la parte baja del cono deyectivo de la
Quebrada Paihua, lo cual represaría el río Rímac, en ese tramo (Ver Figura 1).
A consecuencia de este fenómeno, el río desbordaría y de inmediato ocurriría una
inundación a la ciudad de Matucana provocando daños a lasviviendas y a la
integridad física del hombre. Esta ciudad se encuentra instalada en una terraza
aluvial de más bajo nivel que el cauce actual del río Rímac (Ver Figura 2).

HUAYCO DE LA
QUEBRADA

RIO RIMAC

ZONA DE
REPRESAMIENTO

Figura 1

CIUDAD DE
MATUCANA
INUNDACION

HUAYCO DE LA
QUEBRADA

Figura 2

2

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MODELAMIENTO DE FLUJOS DE LODO Y ESCOMBROS
Antes deproceder al modelamiento, debemos conocer que tipos de fluidos son los
flujos de lodo y escombros. Existen dos tipos de fluidos: Newtonianos y los noNewtonianos. Al hablar sobre flujos no Newtonianos nos referimos a flujos viscosos
que requieren cierto fuerza para poder fluir.
La siguiente gráfica, nos va ayudar a entender, las diferentes clases de fluidos noNewtonianos que existen:

Esfuerzoscortante en función de du/dy para modelos de deformación del fluido
Fuente: FLO-2d Manual´s User
Por ejemplo el Modelo Numerico BOSS-DAMBRK tiene una opción para modelar
flujos de lodo utilizando un fluido tipo Bingham. Otro Modelo Numérico que también
modela flujos hiperconcentrados (alta concentración de sedimentos) es el FLO-2D
que utiliza fluidos dilatantes.
Antiguamente se han desarrollado...