Universidad Nacional del Altiplano FACULTAD DE INGENIERA AGRCOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA AGRCOLA

DETERMINACIN DE LA VULNERABILIDAD DE LA CUENCA DEL RO COCHACHAQUI TRAS UNA FALLA

DEL EMBALSE SAGUANANI

TESIS

PRESENTADO POR:

WILL HERNAN HUANCA CAYLLAHUA

PARA OPTAR EL TTULO DE:

INGENIERO AGRCOLA

PUNO PER

2009

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERA AGRCOLA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA AGRCOLA

TESIS

DETERMINACIN DE LA VULNERABILIDAD DE LA CUENCA DEL RO COCHACHAQUI TRAS UNA FALLA DEL EMBALSE SAGUANANI

PRESENTADO A LA DIRECCIN DE INVESTIGACIN DE LA FACULTAD DE

INGENIERA AGRCOLA DE LA UNA-PUNO. COMO REQUISITO PARA OPTAR EL TITULO DE:

INGENIERO AGRICOLA

APROBADO POR: PRESIDENTE DE JURADO : ___________________________ Ing. Edilberto Huaquisto Ramos. PRIMER MIEMBRO : ___________________________ Ing. Germn Belizario Quispe. SEGUNDO MIEMBRO : ___________________________ Ing. Rolly Esquivel Urviola . DIRECTOR DE TESIS : ___________________________ Ing. Audberto Millones Chafloque. ASESOR DE TESIS : ___________________________ Ing. Edilberto Velarde Coaquira. ASESOR DE TESIS : ____________________________ Ing. Marco A. Rodrguez Mendoza.

DEDICATORIA

Como homenaje a mis padres Nicols Huanca Chunga y Avelina Cayllahua Quispe por su apoyo incondicional, para desarrollar este trabajo.

A mis amigos profesionales de Ingeniera Agrcola que me brindaron su apoyo incondicional para poder desarrollarme como profesional.

A mi pas Per por darme cobijo, desarrollarme libremente en mi formacin profesional y luchar da a da para llevar hacia adelante el mejoramiento de la calidad de vida de la poblacin urbana y rural.

A mis amigos profesionales de Ingeniera Civil que me brindaron su apoyo incondicional para poder desarrollarme como profesional.

A mis tos: Sixto R. Huanca Chunga y Celia Zamata Alvarez, por su apoyo incondicional para el desarrollo de mi carrera profesional.

A mi ta: Gregoria Huanca Ghunga, por su apoyo incondicional para el desarrollo de mi carrera profesional.

AGRADECIMIENTO

- A la universidad Nacional del Altiplano, al personal docente y administrativo de la

Facultad de Ingeniera Agrcola, por los conocimientos bsicos brindados y apoyo

constante en mi formacin profesional.

- A la empresa ESRI de los Estados Unidos de Norteamrica y el Dr. Leonardo

Nania E. de Espaa, quienes a travs de la comunicacin, me guiaron en la

elaboracin de este trabajo.

- Al ingeniero Audberto Millones Ch. del Per, por su apoyo como director de tesis,

en el presente trabajo.

- Al ingeniero Edilberto Velarde C. del Per, por su apoyo como asesor de tesis, en

el presente trabajo.

- Al ingeniero Genaro Medina A. del Per, por su apoyo en medios financieros e

informaciones para el presente trabajo.

- Al ingeniero Roberto Alfaro A. por su indagacin de informaciones disponibles en

el mundo de la investigacin y su deseo de mejora en la educacin peruana.

- Al ingeniero Duberly Huisa H. por su reconocido trabajo en elementos finitos y

trabajos desarrollados en el diseo de la presa Saguanani, que aport como

informacin base para este trabajo.

- A mis compaeros de la Escuela Profesional de Ingeniera Agrcola, que tuvieron

el honor de investigar con una tesis para aportar conocimientos e informaciones

nuevas para el desarrollo de la ingeniera en nuestro pas y que me apoyaron

incondicionalmente en algunos procedimientos especficos de este trabajo.

- A mis compaeros de la Escuela Profesional de Ingeniera Civil, que tuvieron el

honor de investigar con una tesis para aportar conocimientos e informaciones

nuevas para el desarrollo de la ingeniera en nuestro pas y que me apoyaron

incondicionalmente en algunos procedimientos especficos de este trabajo.

RESUMEN

En este trabajo se realiza el estudio de la rotura del embalse Saguanani en la

Comunidad de Parina, distrito de Ocuviri, provincia de Melgar del departamento

de Puno utilizando las herramientas de modelacin numrica unidimensional del

Hec-Ras. Conocer el funcionamiento hidrulico de un ro durante el transcurso de

una avenida creada por la rotura de presa es fundamental para la resolucin de

gran variedad de problemas de la Ingeniera Agrcola, Ingeniera Civil en el rea

de hidrulica, dinmica fluvial, prevencin de desastres y desarrollo rural y

urbano. As tambin para la delimitacin de zonas inundables, estudios de la

rotura de presa, para proyectos de diques de proteccin en los ros, proyectos de

riego, vas de transporte, para determinar riesgos por evento de lluvias

torrenciales extraordinarias, para ello es necesario el estudio del flujo de agua en

lmina libre, en rgimen variable y no uniforme con secciones irregulares del

cauce.

El objetivo del presente trabajo es determinar las zonas vulnerables frente al

peligro de la rotura del embalse Saguanani en la cuenca del ro Cochachaqui,

utilizando el modelo numrico comercial de Hec-Ras. Para ello se determina los

parmetros hidrulicos en un cauce utilizando las ecuaciones diferenciales de

Saint Venant a travs del mtodo de las diferencias finitas y por el mtodo

computacional con el Hec-Ras.

Las zonas vulnerables que se determinaron son las comunidades de Antaimarca y

Hatunayllo que estn ubicados a 13 Km. aguas abajo del embalse Saguanani. En

el ro Cochachaqui. Por otro lado se determino la zona segura en caso del evento

que es la Centro Educativo de Antaimarca donde no llega el nivel de las aguas

producido por la rotura de la presa Saguanani.

Notacin

a Elemento de una matriz

A Seccin transversal

A Vector rea

B Base del cauce.

B Propiedad extensiva del fluido

Propiedad intensiva del fluido

c Coeficientes de una matriz.

Elemento diferencial

F Fuerza

FT Nmero de Froude en el pelo de agua

Fr Nmero de Froude local

g Gravedad

f Friccin

h Profundidad del cauce

Hm Hectmetro

i Distancia discreta

j Tiempo discreto

m Masa

m Exponente de forma en el mtodo LPI

[M] Matriz

[M]-1 Matriz inversa

n Rugosidad de Manning

Densidad del fluido

Q Caudal j

iQ Caudal de nudo 1

1j

iQ Caudal del nudo siguiente

q Flujo lateral

So Pendiente

s.c. Superficie de control

t Tiempo

Coeficiente numrico de mtodo LPI

Funcin

V Volumen

v.c. Volumen de control

V Vector velocidad

V Mdulo del vector velocidad

l Longitud

x Distancia

y Tirante de agua

INDICE

I. INTRODUCCIN. ......................................................................................... 16 1.1 ANTECEDENTES. ............................................................................. 16

1.2 DEFINICIN DEL PROBLEMA. ......................................................... 18

1.3 JUSTIFICACIN. ............................................................................... 20

1.4 OBJETIVOS. ...................................................................................... 21

1.4.1 Objetivo general.............................................................................. 21

1.4.2 Objetivos especficos. ..................................................................... 21

1.5 HIPOTESIS. ....................................................................................... 21

1.5.1 Hiptesis general. ........................................................................... 21

1.5.2 Hiptesis especfico. ....................................................................... 21

II. MARCO TERICO Y CONCEPTUAL. ........................................................ 22 2.1 SISTEMA DE INFORMACIN GEOGRFICA (SIG). ........................ 22

2.1.1 Software aplicativo en el SIG y el modelamiento. ........................... 23

2.1.1.1 Arc View.......................................................................................... 23

2.1.1.2 Spatial Analyst. ............................................................................... 23

2.1.1.3 Hec-GeoRas. .................................................................................. 24

2.1.1.4 Hec-Ras. ......................................................................................... 25

2.2 TOPOGRAFA EN EMBALSES Y ROS............................................. 25

2.2.1 Levantamiento topogrfico.............................................................. 25

2.3 HIDRULICA EN ROS. ..................................................................... 26

2.3.1 Rugosidad....................................................................................... 26

2.3.1.1 Factores que afectan el coeficiente de rugosidad de Manning. ...... 27

2.3.1.1.1 Rugosidad de la superficie. ......................................................... 27

2.3.1.1.2 Vegetacin. ................................................................................. 27

2.3.1.1.3 Irregularidad del cauce. ............................................................... 28

2.3.1.1.4 Alineamiento del cauce. ...........................................