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ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO PARA ESTABILIZACIÓN
DE TALUDES DE LA CUENCA DEL RIO SIBINA - SALKA
INDICE
ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO PARA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA CUENCA
DEL RIO SIBINA - SALKA ................................................................................................................................... 2
1. INTRODUCCION ........................................................................................................................................... 2
2. UBICACIÓN ................................................................................................................................................... 2
3. OBJETIVO...................................................................................................................................................... 2
4. ESTUDIOS BASICOS ................................................................................................................................... 4
4.1 TOPOGRAFIA..................................................................................................................................... 4
4.1.1 Objetivos del Estudio Topográfico ................................................................................................. 4 4.1.2 Levantamiento topográfico ............................................................................................................. 4 4.1.3 Establecimiento de puntos de control ............................................................................................ 4
4.2 GEOLOGIA Y GEOTECNIA ............................................................................................................... 6
4.2.1 Antecedentes ................................................................................................................................... 6 4.2.2 Objetivo ............................................................................................................................................ 6 4.2.3 Objetivos Específicos ...................................................................................................................... 6 4.2.4 Metodología de trabajo. .................................................................................................................. 7
4.3 GEOMORFOLOGIA ........................................................................................................................... 8
4.3.1 Generalidades ................................................................................................................................. 8 4.3.2 Geomorfología Estructural .............................................................................................................. 8 4.3.3 Geomorfología Dinámica ...............................................................................................................12 4.3.4 Marco Geológico Local ..................................................................................................................13 4.3.5 Depósitos Cuaternarios .................................................................................................................14
4.4 GEODINAMICA .................................................................................................................................15
4.4.1 Geodinámica Interna ......................................................................................................................15 4.4.2 Geodinámica Externa ....................................................................................................................17 4.4.3 Categorización y Parámetros De Deslizamientos .......................................................................23
4.5 GEOTECNICA....................................................................................................................................31
4.5.1 Descripción de Perfiles Estratigráficos .........................................................................................31 Zona – I (km0+000 – km0+700) ................................................................................................................31 Zona – II (km0+700 – km1+500) ...............................................................................................................31 Zona – III (km1+500 – km2+350)..............................................................................................................32 Zona – IV (km2+350 – km4+350) .............................................................................................................32 Zona – V (km4+350 – km5+250) ..............................................................................................................33 Zona – VI (km5+250 – km6+050) .............................................................................................................34 Zona – VII (km6+050 – km7+250) ............................................................................................................34 4.5.2 Características Físicas de los Materiales .....................................................................................35
4.6 CANTERAS DE PIEDRAS PARA GAVIONES Y AGREGADOS PARA CONCRETO ................37
4.6.1 Canteras para agregados ..............................................................................................................37 4.6.2 Cantera de piedra ..........................................................................................................................38 4.6.3 Conclusiones y recomendaciones ................................................................................................41
4.7 HIDROLOGIA .....................................................................................................................................43
4.7.1 Descripción de área del Proyecto .................................................................................................43 4.7.2 Parámetros Geomorfológicos........................................................................................................46 4.7.3 Caudal de Operación de la Presa de Sibinacocha ......................................................................47 4.7.4 Caudal de Diseño del Vertedor de Demasías de la Presa de Sibinacocha...............................47 4.7.5 Caudales Máximos .........................................................................................................................47
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Análisis de Frecuencia ...............................................................................................................................53 Análisis Regional ........................................................................................................................................54 Caudales Máximos Recomendados para el TRAMO II Y III ...................................................................56
5. MEMORIA DE CÁLCULO........................................................................................................................... 57
5.1 CAUDALES DE DISEÑO ..................................................................................................................57
5.2 CONSIDERACIONES GEOLOGICOS – GEOTECNICOS .............................................................57
5.3 CALCULO HIDRÁULICO ..................................................................................................................60
5.4 SOCAVACION ...................................................................................................................................64
5.4.1 Tipos de Socavación ......................................................................................................................64 5.4.2 Socavación general del cauce ......................................................................................................65
5.5 DISEÑO DE LA DEFENSA RIBEREÑA CON GAVIONES .............................................................67
5.5.1 Análisis de estabilidad de Taludes................................................................................................68 5.6 DISEÑO DE REVESTIMIENTO DE LECHO DE RIO CON GAVIONES ........................................72
5.6.1 Predimensionamiento de los Colchones ......................................................................................72 5.6.2 Verificación de arrastre de colchones por velocidades ...............................................................73
5.7 DISEÑO DE LOS DESARENADORES ............................................................................................73
6. INFRAESTRUCTURA PLANTEADA ......................................................................................................... 79
6.1 TRAMO I -A ........................................................................................................................................79
6.2 TRAMO I-B .........................................................................................................................................81
6.3 TRAMO II ............................................................................................................................................85
6.4 TRAMO III ...........................................................................................................................................85
7. ANEXOS ....................................................................................................................................................... 87
7.1 GLOSARIO .........................................................................................................................................87
MORRENAS ......................................................................................................................................................87
DRUMLIMS ........................................................................................................................................................87
7.2 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................88
7.3 COTIZACIONES ................................................................................................................................89
7.4 ANEXO FOTOGRAFICO...................................................................................................................91
7.5 METRADOS .......................................................................................................................................91
7.6 COSTOS Y PRESUPUESTOS – DESAGREGADO DE RECURSOS ...........................................91
7.7 COSTOS UNITARIOS .......................................................................................................................91
7.8 FORMULA POLINOMICA .................................................................................................................91
7.9 PROGRAMACION DE OBRAS ........................................................................................................91
7.10 ESPECIFICACIONES TECNICAS ...................................................................................................91
7.11 PLANOS .............................................................................................................................................91
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ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO PARA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES DE LA
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1. INTRODUCCION
EGEMSA en años anteriores represo las aguas de la laguna de Sibinacocha con el fin de almacenar
el recurso hídrico en los meses de lluvias para aprovecharlos en época de secas, de este modo mejo-
rar la oferta hídrica del río Vilcanota en meses y semanas críticas para la Central Hidroeléctrica de
Machupicchu que actualmente viene siendo afectada por los efectos del cambio climático.
Esta situación y el cambio de régimen de caudales en el desfogue de la presa de Sibinacocha, viene
afectando la estabilidad de la cuenca del río Sibina ya sean generando erosión de fondo y con ello la
inestabilidad de sus taludes sino también sedimentación.
Es por ello que EGEMSA planifica una intervención planificada y técnica en el rio Sibina de modo de
evaluar las causas que vienen generando esta problemática para lo cual licito la elaboración del es-
tudio denominado “ELABORACIÓN DE EXPEDIENTE TÉCNICO PARA ESTABILIZACIÓN DE TA-
LUDES DE LA CUENCA DEL RIO SIBINA –SALKA.
2. UBICACIÓN
El área del proyecto se ubica entre los distritos de Checacupe y Pitumarca de la provincia de Canchis
y Quispicanchis respectivamente del departamento del Cusco. Se accede principalmente a través de
la vía asfaltada Cusco Sicuani en una longitud de 139 km, antes de llegar a Sicuani se continua por el
ingreso en el sector de Quehuar por una trocha carrozable de regular estado de conservación por el
cual se recorre aproximadamente 84 km hasta llegar a la presa de Sibinacocha, en un tiempo
aproximado de 2 horas el tiempo de viaje total en un camioneta 4x4 es de aproximadamente 4 horas
desde la ciudad del Cusco.
3. OBJETIVO
De acuerdo a los Términos de Referencia se manifiesta que: En general el desarrollo de los servicios
del Consultor comprenderá la formulación de los estudios o expediente técnico a nivel de ejecución
de obra de estabilización de taludes a lo largo de 12 Km en la cuenca del río Salcca y Sibina y secto-
res adyacentes y erosionadas aguas abajo del encuentro del río Sibina con el río Phinaya (2,5 Km).
Así mismo, los objetivos específicos se pueden describir a continuación:
Construcción de Diques transversales a lo largo del cauce del río Sibina, con el fin de estabili-
zar el lecho del río, en el tramo desde el desfogue de la Presa hasta el sector de Cullunuma.
En los sectores erosionados, muros de piedra con gaviones como defensa ribereña en una
longitud.
Construcción de Gaviones tipo colchón en la base de la cuenca para evitar erosión del fondo
del cauce en las zonas que amerite está tipo de base.
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Construcción de Cunetas de coronación con el fin de desviar la escorrentía en las laderas del
río hacia zonas más estables.
Ejecución de medidas agronómicas con la plantación de especies nativas con fines de estabili-
zación de las laderas o taludes.
Obras que permitan eliminar el limo que se sobrepone en las áreas de cultivo.
Para proceder con el análisis de la problemática planteada fue necesario efectuar estudios topográfi-
cos, geológicos - geotécnicos, hidrológicos de modo de obtener mayor información técnica con la
finalidad de efectuar un planteamiento adecuado que sea económico y que minimice o reduzca los
problemas generados.
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4. ESTUDIOS BASICOS
4.1 TOPOGRAFIA
4.1.1 Objetivos del Estudio Topográfico
Los estudios topográficos tuvieron como objetivo:
Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología y geo-
tecnia.
Realizar trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos
Posibilitar la definición de los tipos de obra a plantear por tramos
Establecer puntos de referencia (BMs) para el replanteo durante la construcción
4.1.2 Levantamiento topográfico
Se realizo el levantamiento topográfico con la finalidad de obtener la configuración del terreno, relie-
ve, eje del cauce del río Sibina, pendientes del río, secciones transversales, etc. Para poder definir
con mejor detalle el tipo de obras que se plantean.
Se utilizaron los siguientes equipos:
Estación total marca TOPCON GPT 3003
03 Kit de Prismas
03 Radios
GPS Map 60 CSx
Wincha de 50 m
Soga de 50m
Eclímetro
Así como: libreta de campo, estacas, pintura, clavos, etc.
La instrumentación y el grado de precisión empleados en los trabajos de campo y gabinete son de
acorde a la infraestructura y nivel de estudio planteado.
El levantamiento se basa en una poligonal triangular de apoyo, a partir de la cual se realizó una ra-
diación para la obtención de puntos de relleno en el eje del cauce, cauce actual, taludes del cauce y
orillas, estructuras de captación, puentes y otros de interés para el proyecto.
4.1.3 Establecimiento de puntos de control
Para un mejor control del trabajo topográfico realizado y con el fin de mejorar el replanteo de las
obras propuestas se ubicaron 20 BMs a lo largo del río Sibina y Salka, los que pasamos a describir a
continuación:
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La información obtenida de campo se proceso en el software Autocad Civil 3D Land Desktop Compa-
nion 2009 donde se elaboro las curvas de nivel, planta, perfil y secciones transversales del eje del río
Sibina y Salka. Estos resultados se pueden apreciar en los planos que se adjuntan al presente.
TRAMO I
ELEVACION
Nro. CODIGO (msnm) NORTE ESTE NORTE ESTE
1 BM-01 4,885 8,459,891 282,227 8,460,259 282,430
2 BM-02 4,886 8,459,249 282,165 8,459,617 282,368
3 BM-03 4,885 8,458,940 282,136 8,459,308 282,339
4 BM-04 4,867 8,458,017 282,185 8,458,385 282,388
5 BM-05 4,856 8,457,502 282,322 8,457,870 282,525
6 BM-06 4,841 8,456,928 282,355 8,457,296 282,558
7 BM-07 4,838 8,456,679 282,437 8,457,047 282,640
8 BM-08 4,833 8,456,027 282,467 8,456,395 282,670
9 BM-09 4,817 8,455,449 282,411 8,455,817 282,614
10 BM-10 4,809 8,455,236 282,308 8,455,604 282,511
11 BM-11 4,797 8,454,611 282,294 8,454,979 282,497
12 BM-12 4,786 8,454,203 282,372 8,454,571 282,575
13 BM-13 4,800 8,454,105 282,488 8,454,473 282,691
14 BM-14 4,793 8,453,828 282,645 8,454,196 282,848
15 BM-15 4,752 8,453,397 282,642 8,453,765 282,845
TRAMO II
ELEVACION
PUNTO CODIGO (msnm) NORTE ESTE NORTE ESTE
1 BM-01 4,548 8,448,750 283,086 8,449,118 283,289
2 BM-03 4,526 8,448,339 283,580 8,448,707 283,783
3 BM-02 4,544 8,448,569 283,345 8,448,937 283,548
TRAMO III
ELEVACION
PUNTO CODIGO (msnm) NORTE ESTE NORTE ESTE
1 BM-02 4,514 8,446,107 284,408 8,446,475 284,611
2 BM-01 4,515 8,445,631 284,083 8,445,999 284,286
COORDENADAS DATUM WGS 84
COORDENADAS DATUM WGS 84
COORDENADAS DATUM WGS 84
COORDENADAS DATUM PSAD56
COORDENADAS DATUM PSAD56
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4.2 GEOLOGIA Y GEOTECNIA
4.2.1 Antecedentes
La Empresa de Generación Eléctrica Machupicchu S.A. (EGEMSA) ha realizado una evaluación de la
cuenca alta del río Salka, aguas debajo de la represa Sibinacocha. A partir de esta evaluación se
desprende las siguientes conclusiones:
Erosión debido a la acción el curso del rio de agua sobre el lecho y márgenes del rio Sibina (naciente
del Salka) en el tramo ubicado aguas debajo de la presa Sibinacocha.
Desmoronamientos y deslizamientos debido a la saturación y erosión en ambas márgenes del rio
Sibina.
Erosión de terrenos en la margen derecha del rio Salka, sector de Cullunuma.
Como consecuencia de la erosión, las aguas del rio Sibina contienen altas tasas de sólidos en sus-
pensión (limos y arcillas), las cuales afectan directamente la pradera natural que es irrigada mediante
pequeñas infraestructuras de riego existentes en el sector Cullunuma.
Como consecuencia de la evaluación se ha propuesto:
1.- Diques transversales a lo largo del cauce del rio Sibina, con el fin de estabilizar el lecho del rio, en
el tramo desde el desfogue de la Presa hasta el sector Cullunuma.
2.- En los sectores erosionados, muros de piedra con gaviones como defensa ribereña en una longi-
tud y/o uso de tubería y canal de concreto reforzado.
3.- Gaviones tipo colchón en la base de la cuenca para evitar erosión del fondo del cauce en la zonas
que amerite este tipo de base.
4.- Cunetas de coronación en el fin de desviar la escorrentía en las laderas del rio hacia las zonas
más estables.
6.- Ejecución de medidas agronómicas con plantación de especies nativas con fines de estabilización
de las laderas de los taludes.
7.- Obras que permitan eliminar el limo que se sobrepone en las áreas de cultivo.
4.2.2 Objetivo
Desarrollar estudios Geológicos - geotécnicos a lo largo del río Sibina desde las proximidades de la
salida de la represa Sibinacocha hasta la pampa de Cullunuma.
4.2.3 Objetivos Específicos
Establecer la geología regional y local de la zona del proyecto
Definir su geomorfología y su geodinámica
Definir las características geológicas geotécnicas en la zona de deslizamientos en ambas
márgenes.
Recomendar las obras de mitigación y estabilización en las zonas inestables.
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4.2.4 Metodología de trabajo.
Los estudios geológicos se han iniciado el mes de febrero, que ha consistido en visitas de re-
conocimiento, de evaluación y de cartografía a la zona de estudios con la realización de las ac-
tividades programadas, juntamente que el equipo de estudios. Para el cumplimiento del trabajo
se ha desarrollado las siguientes actividades:
Trabajo de campo
Reconocimiento de campo: Para lo cual se contó con la presencia de funcionarios de EGEMSA
Ing. Javier Tapia e Ing. Sixto Quispe, el 04 de febrero.
Cartografía de la Geología local.
Excavación de calicatas: Consistente en la ubicación, excavación, Perfilaje estratigráfico y
muestreo de las calicatas.
Trabajo de laboratorio
Se ha muestreado de manera sistemática la zona de estudio y se ha enviado las muestras para
ensayos estándar y especiales al laboratorio LABYGEM S.R.L. cuyos resultados se entregaron
el 27 de mayo del 2011.
Trabajo de gabinete
Corresponde a la recopilación de la información anterior correspondiente a los informes de
avance y la revisión de bibliografía existente de la zona. Con los resultados de los ensayos de
laboratorio se ha procedido al análisis correspondiente, así como la realización de los cálculos
necesarios. En esta etapa se han elaborado los planos a escala regional y local del área del
proyecto., de acuerdo a la base topográfica que nos fuera proporcionada por el equipo de estu-
dios, así como los perfiles estratigráficos de las calicatas y trincheras prospectadas. Finalmente
con la información existente se ha procedido a elaborar el informe final del presente estudio.
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4.3 GEOMORFOLOGIA
4.3.1 Generalidades
Este capítulo resulta muy importante en el presente estudio, dado las implicancias que generaron los
diversos procesos geológicos para conformar la morfología actual que presenta la zona, referidos al
relieve como pendiente, intensidad erosiva y estabilidad de taludes.
Se hace una descripción de la morfología existente en el área, la morfogénesis y las características
de la morfología dinámica que predomina en la zona de estudio.
4.3.2 Geomorfología Estructural
El área de estudio se ubica en la confluencia de la cordillera Oriental o de Carabaya y la cordillera
volcánica del Sur, en el denominado nudo de Vilcanota, de donde nacen importantes ríos que van a
formar el río Vilcanota y el río Mapacho.
Cordillera Oriental
Está localizada en el sector norte de Puno, entre la frontera con Bolivia y el nudo de Vilcanota. Reci-
be también el nombre de cordillera de Carabaya. Ostenta imponentes picos como el de Palomani, en
la frontera con Bolivia, el nevado de Ananea en Sandia y los de Aricoma y Quenamari en Carabaya.
Actúa como línea de divisoria de aguas entre la Hoya del Titicaca y la cuenca del río Madre de Dios.
Esta cadena discontinua, en la zona de estudio (nudo de Vilcanota) recibe el nombre de Cordillera del
Ausangate que se halla como contrafuerte del área del proyecto, con sus 120 km de escarpados
picos y glaciares; es la segunda cadena montañosa (tanto en extensión como en glaciares) del Perú.
La cordillera del Ausangate es el elemento estructural y morfológico principal y ampliamente domi-
nante en toda el área del proyecto. Se trata de un alineamiento de cumbres elevadas que progresi-
vamente van desde los 4 400 hasta los 5 200 msnm, estas cumbres corresponden a rocas paleozoi-
cas de origen vulcano sedimentarias del grupo Mitu cuya dirección dominante es NW-SE.
Cadena Occidental
Esta cadena de cumbres elevadas recibe también el nombre de cordillera volcánica, porque en ese
sector hay muchas montañas volcánicas que en el pasado fueron volcanes activos. Se extiende des-
de la frontera de Chile hasta el nudo de Vilcanota. Actúa como divisoria de aguas entre la Hoya del
Titicaca y la vertiente del Pacífico. Se localiza en los departamentos de Puno, Tacna, Moquegua,
Arequipa y Cusco.
Altiplanicies
Este conjunto morfológico es producto de la acción erosiva del cuaternario y cuyo nivel altitudinal está
entre los 4 000 y los 5 000 msnm.
El área del Proyecto se halla en la denominada altiplanicie de Sibinacocha, geoforma de importancia,
que se encuentra hacia el sur este del nevado Ausangate. Esta altiplanicie se encuentra sobre rocas
del Paleozoico inferior y presenta una superficie glaciar característica, principalmente morrenas que
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se hallan distribuidas conformando numerosas lagunas como el Sibinacocha (foto N° 1), de más de
10 km. de longitud en un promedio de 4,940 m. de altitud y con bastantes áreas de humedales.
Foto N° 1: Laguna Sibinacocha contrastando con la cordillera oriental (Ausangate)
Cerros
Estas geoformas constituyen elevaciones individuales de macizos rocosos con diferencias de nivel y
con pendientes marcadamente superiores al 50%, estas geoformas se hallan en un alineamiento
perpendicular a la cordillera oriental.
Valles Interandinos
Los elementos morfológicos producto de la erosión cuaternaria y actual son los valles interandinos,
con una dirección paralela a la dirección de los andes y los tributarios que se tiene en la zona del
proyecto tienen una dirección perpendicular a la dirección de los andes.
El valle interandino del río Salka está conformado por el río Sibina y el río Huacahuata cuyo tributario
es el río Sibina, actualmente con caudales de regulación de la represa Sibinacocha a cargo de
EGEMSA
En conjunto estas geoformas tienen un fondo llano, ocasionalmente encañonados por efectos litológi-
cos entre los que discurre el valle.
Fondo de valle
El fondo de valle del río Salka a la altura de Cullunuma es amplio con una llanura en confluencia de
los ríos Sibina con río Phinaya y al formar el río Salka, está constituido por terrazas fluviales.
Son relieves llanos que tienen formas alargadas y amplias en ciertos tramos y estrechas en otras,
limitadas entre dos vertientes montañosas generalmente escarpadas, ocasionalmente con pequeños
deslizamientos activos.
Quebradas
Tienen formas estrechas y con flancos empinados cuyos fondos son estrechos, de manera que si
tienen cursos de agua permanentes, el espacio es para este curso de agua, presentando cambios
bruscos de pendiente en su recorrido longitudinal, pudiendo tener caídas sub verticales, por lo que
las fuertes diferencias de nivel en cortos recorridos son muy comunes.
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Todas las quebradas se encuentran con drenaje hacia el valle del Vilcanota o a sus valles interandi-
nos tributarios, estas geoformas en algunos casos tienen cursos de agua permanentes y en otros son
temporales.
La quebrada del Sibina es de régimen temporal, regulado por las necesidades del la Central Hidro-
eléctrica de Machupicchu.
Lagunas, lagunillas y humedales
Son geoformas que han quedado como remanentes de glaciares en depresiones los valles glaciares
(lagunas), de los drumlin (lagunillas y humedales) debido a la escasa pendiente, están distribuidas en
toda la planicie de Sibina.
La laguna Sibinacocha es una laguna emplazada muy próxima a los nevados del Ausangate, la que
ha sido represada para su aprovechamiento hídrico con fines energéticos de la C.H. Machupicchu,
cuyo caudal de salida es regulada por EGEMSA.
Los humedales están distribuidos ampliamente en el área de la planicie de Sibinacocha, se hallan
distribuidos en las depresiones entre drumlin y en temporadas de precipitaciones constituyen peque-
ñas lagunillas y humedales que son aprovechados por los criadores de camélidos sudamericanos,
para el pastoreo de estos animales.
Foto 2 y 3: Humedales con lagunillas en las depresiones de los drumlin
Terraza Fluvial
Se pueden observar a lo largo del río Salka y también en las orillas del primer tramo de la quebrada
Sibina: Se trata de superficies planas de origen fluvial, se encuentran hacia los bordes del cauce flu-
vial y los flancos laterales del río Salka, Huacahuata y el rÍo Sibina.
En la quebrada Sibina se puede observar dos terrazas fluviales, una superior que es el resultado del
curso natural del río Sibina, anterior a la construcción de la represa Sibinacocha, cuyo espesor no
supera los 2 m en promedio. Esta terraza se ha formado durante el cuaternario y está constituido por
arena, grava y guijas y se observa en tramos con poca pendiente inter estratificado con limos, arenas
finas y turbas.
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La segunda terraza ha sido formada posterior a la construcción de la presa Sibinacocha, por la sedi-
mentación del curso regulado del río de Sibina que tiene espesores entre 1 y 3m constituidos por
arenas, limos y gravas con bolones, producto de una energía mayor que las originadas anterior a la
existencia de la Presa.
Fotos 4 y 5: Terrazas fluviales en el primer tramo (izquierda) y segundo tramo (derecha)
Las terrazas del río Salka son observables a la altura de Cullunuma, allí se puede apreciar tres terra-
zas fluviales, la primera y última en formarse que tiene un espesor de 0.50 m en promedio, el segun-
do en nivel y formación con un espesor promedio de 1m y la tercera en nivel y más antigua en su
formación con un espesor promedio de 1.50m; las dos primeras con arenas y gravas cuyos cantos
rodados tienen en promedio 5 cm de diámetro y la tercera que tiene cantos de hasta 15 cm de diáme-
tro. Esta particularidad de las terrazas implica un decrecimiento en el nivel de energía y caudal del río
Salka durante el cuaternario reciente.
Foto N°6: Terrazas en el río Salka a la altura de la pampa Cullunuma
Es importante aclarar que la acumulación de sedimentos en esta zona desde el 2007 a la fecha se ha
incrementado en la pampa de Cullunuma tal como se puede apreciar en las fotos 7 y 8. En el que se
observa niveles de arenas en menor cantidad que los mostrados en el 2011.
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Fotos N° 7 y 8: Vista tomada el 2007 y el 2011 donde puede observar la acumulación de sedimentos en mayor canti-
dad en la vista del 2011
4.3.3 Geomorfología Dinámica
El levantamiento ocurrido en el Cretácico generó la formación de la Cordillera de los Andes y que en
la actualidad se encuentra en los niveles actuales, son conformantes de esta cordillera, la cordillera
oriental y occidental enunciada en ítems anteriores. Por las características y el grado de incidencia en
el área del proyecto lo más relevante de la morfogénesis consideramos ocurren en el pre-cuaternario
y el cuaternario.
Morfogénesis del Cuaternario
La morfología genética del relieve en esta región está representada por rocas del Paleozoico inferior,
devonianos (grupo Cabanillas), Carbonífero superior – pérmico inferior el Grupo Tarma-Copacabana,
y del Permiano el Grupo Mitú.
Entre el Terciario y el mioceno ocurrió una etapa de erosión y aplanamiento generalizado del relieve,
que afectó al territorio cordillerano dando lugar a una superficie llana a ondulada conocida como “su-
perficie puna”, cuya morfología se observa actualmente como rasgos remanentes.
Luego del desarrollo de esta superficie sobrevino el gran levantamiento andino plio -Pleistocénicos
que elevó los Andes a sus niveles aproximadamente actuales y dejó a la superficie de erosión puna a
una altitud comprendida entre 3800 y 5000 msnm.
Es durante el cuaternario que ocurre lo más relevante de la morfogénesis de la zona, en el cual su-
cedieron los cambios climáticos de las glaciaciones andinas, las cuales cubrieron gran parte del área
por encima de 3800 a 4000 msnm, dejando relictos geomorfológicos como depresiones y lagunas,
así como depósitos glaciares y fluvioglaciares.
Durante el Plioceno, al tiempo que se levantaba la Cordillera de los Andes se profundizaban los va-
lles, siguiendo un control estructural delineado por las fallas longitudinales de rumbo NO-SE y las
fallas transversales de rumbo NE-SO (Valles tributarios), siendo estas últimas marcadas líneas de
debilidad por donde estos grandes ríos cortan a la Cordillera Oriental buscando su salida hacia el
llano Amazónico.
La formación de lagos y lagunas ha sido una característica importante a fines del terciario y el cuater-
nario
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4.3.4 Marco Geológico Local
Estratigrafía
Se han identificado diferentes unidades estratigráficas sedimentarias de origen marino y continental,
así como de origen volcánico con edades que varían desde el Paleozoico como las más antiguas,
hasta el Cuaternario. (Ver plano geológico regional)
Las formaciones geológicas, que afloran en la zona son rocas del Paleozoico Inferior y depósitos del
cuaternario Pleistocénico principalmente, el Grupo Cabanillas, Grupo Ambo, Grupo Tarma Copaca-
bana, y Grupo Mitu afloran aguas abajo del nuevo puente carrozable de Cullunuma.
Mapa geológico Regional: Fuente INGEMMET
Paleozoico Inferior
Están constituidas por lutitas pizarrosas y esquistos micáceos, laminares y foliados, con limolitas y
areniscas cuarzosas de grano fino. Los esquistos son de color gris oscuros afectados por una esquis-
tosidad de flujo que en muchos casos impide observar la estratificación, estando plegada fuertemente
en varios sectores. Sus niveles inferiores conservan láminas de areniscas finas en estructuras lenti-
culares.
Grupo Cabanillas
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Se trata de areniscas cuarzosas blanquecinas a gris oscuras en estratos delgados intercalados con
lutitas y limolitas grises, se encuentra con un alto grado de fracturamiento y plegamiento producto de
las diversas fases tectónicas que afectaron a estas rocas.
Grupo Ambo
Constituidas por conglomerado en su parte basal con clastos sub redondeados y subangulosos de
cuarcitas, gneis y granitos de formas bien redondeadas, Areniscas cuarciticas de grano medio a
grueso con regular contenido de materia orgánica intercalada con limonitas y lutitas micáceas.
Estos afloramientos de estas rocas se observan al inicio de la Comunidad de Quehuar, en la zona de
la cruz cunca, que se encuentra al costado de la pista. Este material está siendo utilizado como can-
tera de material de lastre y relleno en la comunidad de Pampa ansa a unos 800 m de la pista.
Grupo Tarma-Copacabana
Está compuesta por varios tipos de calizas cuya coloración y textura difieren una de otras (bioclasti-
cas, esparitas etc.), frecuentemente silicíficadas y dolomitizadas, así mismo existen niveles de are-
niscas feldespáticas verdes intercaladas con calizas micriticas, limo arcillitas verdes y rojas. La pro-
porción de la litología es variable.
Grupo Mitú
Son rocas clásticas continentales que se encuentran en estratos regularmente distribuidas de media-
nos a gruesos y se diferencian fácilmente por su color rojo violáceo, son de origen volcánico sedi-
mentario. Litológicamente están constituidas por areniscas arcósicas de grano medio a conglomerá-
dicas en los niveles inferiores sobre los que descansan lavas andesíticas y daciticas, brechas y lavas
basálticas; lodolitas y conglomerados que contienen elementos volcánicos, evidenciando deposita-
ción clástica y volcánica simultáneas.
4.3.5 Depósitos Cuaternarios
Depósitos glaciares
Están constituidos por gravas, bolones y bloques heterométricos englobados en una matriz limo arci-
llosa, en algunos sectores se encuentran con estratos lenticulares de arenas. Las arcillas son de co-
lor negro, producto de la erosión de las pizarras y esquistos de rocas del paleozoico inferior. Estos
depósitos se extienden en toda el área del proyecto y que forman los depósitos de morrenas.
Depósitos fluvio glaciares
Consiste de gravas con clastos de tamaño variable sub redondeados a subangulosos envueltos en
una matriz arenosa y areno limosa. Estos depósitos se encuentran aflorando en determinados luga-
res de manera aislada.
Depósitos fluvio aluviales
Consiste de gravas y arenas envueltas en matriz areno limosa y a veces limo arcillosa, incluimos en
un solo tipo de depósito debido a que no se conoce exactamente el mecanismo de su formación,
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siendo el agua el agente de transporte y por la evidencia de las arcillas y por considerarlas como bor-
de de lago a las vertientes del talud, en el que se han depositado y se encuentran en la actualidad.
Así mismo por acción de las aguas y en épocas con mayores efectos aluvionales, han depositado
bancos de arenas y gravas que han conformado las terrazas en las zonas de baja pendiente aprove-
chando la resistencia de las rocas cuarcíticas del Paleozoico que han evitado la socavación en pro-
fundidad, manteniendo el perfil longitudinal del rio.
Depósitos orgánicos perma húmedos
Son depósitos de materia orgánica que se fueron acumulando por la humedad constante y se en-
cuentran en las zonas de baja pendiente. Físicamente son suelos livianos y porosos, muy baja
densidad, poca cohesión, baja o nula plasticidad. Muy alta capacidad de retención de agua y
buena conductividad hidráulica (al estado de semi descompuestos).
Estos suelos orgánicos, del tipo turba fibrosa, son potencialmente fértiles, especialmente cuando
están saturados, ésta vegetación se va acumulando de manera estratificada con algunos sedimentos
limo arcillosos que son arrastrados por las aguas que discurren por toda la planicie en estado satura-
do.
Se observan niveles de depósitos orgánicos fibrosos con tonos gris, castaño rojizo oscuro a negro
estimamos en espesores de escala decimétrica a métrica, en estado seco liviano o "fofo" y más pe-
sado en estado húmedo muy poroso con abundantes raicillas (fibras). Estos son aprovechados en el
área para la crianza de camélidos sudamericanos, dicho sea, es el mayor potencial de estos auqué-
nidos que tiene la región del Cusco.
4.4 GEODINAMICA
La actividad geodinámica interna y externa en el área del proyecto se puede resumir de la siguiente
manera:
4.4.1 Geodinámica Interna
Mapa de máximas intensidades
De acuerdo al mapa de intensidades el área prospectada corresponde a un área donde la intensidad
máxima registrada es de grado VI en la escala de Mercalli.
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Mapa de intensidades máximas en la escala de Mercalli (VI)
Mapa de Zonificación sísmica
De acuerdo a la zonificación sísmica del Perú, el área del proyecto corresponde a la zona 2, catalo-
gada como zona de mediana sismicidad.
Mapa de zonificación sísmica (ZONA 2)
Mapa de aceleraciones sísmicas
Los parámetros de aceleración sísmica para la zona del Proyecto corresponden valores de 0.16g a
0.20g, el mismo que se muestra en el mapa correspondiente.
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4.4.2 Geodinámica Externa
Se refiere a los procesos denudativos como: fenómenos de erosión hídrica, caídas de roca, áreas
mal drenadas, flujos de tierra y de rocas y flujos de menor tamaño y Deslizamientos.
En la etapa actual los procesos dinámicos tienen importancia relevante, de manera particular en el
cauce del río regulado Sibina, proceso que afecta directamente los flancos laterales y de fondo del
cauce.
Atendiendo a las condiciones geodinámicas y morfológicas del Proyecto se ha dividido en tres tra-
mos, cada una de ellas con características distintas.
Tramo 1-A
Los primeros 4,5 Km están constituidos por morrenas laterales proximales con una composición de
gravas bolones y bloques que alcanzan un promedio de 1.2 m de diámetro soportados en una matriz
limo arcillosa de color negro, las gravas y bolones junto a bloques representan el 30% del contenido
de la morrena.
En este tramo la socavación está entre 0.5m a 1.5 m de profundidad. Corresponde a los inicios de la
inclinación del perfil longitudinal. En este tramo se ha generado socavación del talweg del río gene-
rando desmoronamientos laterales del talud y pequeños deslizamientos rotacionales.
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Foto N° 9: Vista del primer tramo del río Sibina a la altura de la Casa Blanca en el se observa la profundidad de ero-
sión entre 0.50 a 1.50 m.
Tramo 1-B
El tramo que inicia a partir del Km 4.5 hasta los 7 km aproximadamente, está constituido por morre-
nas laterales distales, con una composición de gravas en una matriz que representa más del 85% de
limos y arenas arcillosas de color negro, con tamaño de gravas promedio 0.15 m en un porcentaje del
15% aproximadamente, lo que coadyuva al comportamiento de ser más proclives a la erosión.
Este tramo es el más crítico desde el punto de vista geodinámico, ya que tiene el conjunto de proce-
sos geodinámicos críticos (escurrimiento superficial, erosión por surcos, cárcavas y deslizamientos),
que han generado una socavación regresiva del perfil longitudinal.
Foto N° 10 y 11: Vista del tramo 1-B - Morrenas finas con mayor proclividad a la erosión y otros procesos geodinámi-
cos (cárcavas deslizamientos etc.)
Segundo y Tercer Tramo
El lecho en este tramo geológicamente se halla sobre afloramientos de roca del Paleozoico, consti-
tuida por una intercalación de Cuarcitas, areniscas, pizarras y esquistos con un comportamiento más
resistente a la erosión. Comprende 8.5 km a partir del km 7 hasta los 15.5 km aproximadamente.
Este tramo inicia en la zona de la confluencia de los ríos Sibina con el río Huacahuata y corresponde
a la zona de sedimentación, producto de la erosión de sedimentos gruesos (gravas, bolones y blo-
ques) del río regulado Sibina. Estos depósitos que actúan como barreras hidráulicas, han originado
un comportamiento meandriforme del río en este tramo, desviando el cauce de la zona central hacia
los bordes que están siendo erosionados; este comportamiento ha generando la erosión de los flan-
cos laterales del río cuya consecuencia son los pequeños deslizamientos, desmoronamientos y re-
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moción en masa de los taludes de las márgenes derecha e izquierda del río Salka en el tramo de la
Pampa de Cullunuma.
Foto N° 12: Tercer tramo: se observa la acumulación de sedimentos que actúan como barreras de desvío hacia los
taludes laterales del río generando algunos pequeños deslizamientos.
Escurrimiento Superficial
La acción erosiva del agua corriente causada por las lluvias en su descenso por las laderas es de-
nominada como escurrimiento superficial, cuya acción erosiva inicia en el límite superior del talud de
manera difusa, descienden por la superficie inclinada de las laderas de la quebrada Sibina (ver foto
N° 9). Este tipo de erosión en el río Sibina bien influenciado por varios factores que se describen para
cada tramo.
Foto N° 13: Vista del río Sibina con laderas empinadas y proclives a escurrimiento superficial rápido.
Litología
El comportamiento litológico es uno de los factores que interviene directamente en el grado de escu-
rrimiento superficial de manera que se ha establecido tres grandes zonas litológicas que representan
a los tres tramos.
El primer tramo constituido por un porcentaje mayor al 40% de bolones y bloques de rocas volcánicas
e intrusivas, estos bloques que se hallan adheridos en una matriz arenosa- limo arcillosa, y con ve-
getación que limita el escurrimiento superficial y significa un 40% menos de erosion.
El segundo tramo cuyo porcentaje de bolones y bloques no supera del 15% y el porcentaje de finos
(arenas, limos y arcillas) es alrededor del 80%, por lo que es afectada con mayor incidencia por el
escurrimiento superficial.
El tercer tramo está constituido por rocas del paleozoico cuyos afloramientos de cuarcitas, areniscas,
esquistos y pizarras, no son afectadas por el escurrimiento superficial de manera significativa.
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Pendiente de terreno
La escorrentía superficial es consecuencia directa de el golpeteo de las gotas de lluvia que arroja las
partículas de suelo al azar en todas las direcciones, en condiciones de pendiente inclinada más el
suelo es salpicado hacia abajo de ella que hacia arriba.
En teoría -ley de caída de los cuerpos- la velocidad del agua varía con la raíz cuadrada de la distan-
cia vertical que ella recorre; y su capacidad erosiva con el cuadrado de la velocidad; esto es, si la
pendiente del terreno se aumenta cuatro veces, la velocidad del agua que fluye sobre él se duplica, y
su capacidad erosiva se cuadruplica.
El primer tramo tiene los taludes laterales con pendientes bajas (entre 15° y 30°) con cobertura vege-
tal.
El segundo tramo, donde la socavación ha sido mayor, los flancos del río Sibina tienen una fuerte
pendiente (entre 45° y 80°), y por el contenido de arcillas es poco permeable y es descubierto de
vegetación, por tanto el escurrimiento superficial es rápido.
Foto N° 14: primer tramo donde se aprecia que los taludes del río Sibina tienen entre 15° y 30° de inclinación.
Grado de la pendiente
Este factor regula la velocidad de circulación del agua sobre la superficie de forma casi exclusiva.
Son bastante significativas las pérdidas de suelo observadas con las fuertes pendientes que muestra
el área. Se ha tomado información de erosión y aun para bajos valores de pendiente, las pérdidas de
suelo resultan significativas, conforme lo ilustran reportes de erosión de suelos (Hudson y Jackson,
1959, citados por Morgan, 1986) en parcelas de experimentación cultivadas con maíz en Rhodesia,
África, según los cuales se registraban pérdidas de:
Nro. Tn/ha Pendiente
1 10.05 6.11%
2 5.55 4.37%
3 4.65 2.62%
Por otra parte, en suelos de Malaysia peninsular, Maene et al (1975) citados por Maene y Sulaiman
(1980) reportan incrementos en las pérdidas de suelo de:
Nro. Tn/ha Pendiente
1 43.5 17.0%
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2 63.5 34%
Pérdidas que fueron encontradas en parcelas experimentales sembradas de pasto tras 60 días de su
establecimiento.
Estos valores no tienen una relación matemática que pueda asociarse, dado que en pendientes de 2
a 6% tiene una relación de 1.25 a 1.77 Tn por grado de inclinación, mientras que en pendientes de 17
% la relación sube a 2.53 Tn por grado de inclinación, pero baja a 1.38 Tn por grado cuando la pen-
diente es de 34%.
Por tanto deberán tenerse datos de campo experimentales, pudiendo estimarse en base a esta in-
formación con la pendiente de 45% en el segundo tramo una pérdida de más de 35 Tn /ha por mes
durante los periodos de precipitación, lo que significa un promedio de 1.5 mm/mes de espesor de
suelo erosionado considerando un p.e. de 2.5 para el suelo como promedio.
Erosión en Surcos
El socavamiento de depósitos Glaciares y fluvio glaciares de manera incisiva a consecuencia de la
acumulación de cursos de agua salvajes generan surcos que se profundizan y retroceden de modo
persistente. Son generadas bajo ciertas condiciones, el escurrimiento superficial tiende a concentrar-
se en surcos que representan la erosión concentrada en laderas afectadas por disección y abarran-
camiento en drenes de uno a varios metros de profundidad.
Los surcos se forman mayormente en el segundo tramo del Proyecto, donde presenta flancos de
fuerte pendiente, constituida de material fino (limos y arcillas de las morrenas), sin cobertura vegetal.
La profundización de estos surcos y la erosion de pie general los colapsos de bloques de morrenas.
Estos procesos son bastante erosivos y se presentan en ambas márgenes de la quebrada Sibina
Las características de suelos finos arcillosos cohesivos y compactos en estado seco permiten la for-
mación de estos surcos, que es características de las arcillas negras de pizarras.
Foto N° 15: Vista de surcos en los flancos del río Sibina, se observa bloques caídos por erosión de pie.
Cárcavas
Esta geoforma se presenta en las márgenes de la quebrada Sibina a consecuencia de la erosión re-
gresiva de los río s que desembocan en la quebrada.
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Estas geoformas tienen longitudes y profundidades variables dependiendo del caudal del río, de ma-
nera que los pequeños que tienen caudales menores a 0.5 l/s tienen cárcavas entre 1 y 2m de longi-
tud y los que tienen caudales mayores a 1l/s sus cárcavas presentan longitudes entre 2 a 3m y pro-
fundidades mayores a 1 m.
Los ríos mayores a estos caudales son los que representan mayor riesgo al río, ya que cortan los
taludes laterales de manera perpendicular al cauce y la erosión regresiva pronunciada hace que es-
tos devengan en deslizamientos rotacionales por falta de apoyo del pie del talud.
Las cárcavas más largas y profundas se observan en el tramo dos, los pequeños en el primer tramo y
son escasos en el tercer tramo.
Las obras de infraestructura que se realicen deben prever estos procesos, a fin de evitar que el car-
cavamiento afecte la estabilidad de laderas y taludes del río Sibina.
Foto N° 16y 17: Vista de cárcavas en el tramo 1-A (izquierda) y en el tramo 1-B (derecha)
Erosión de pie de talud
Este proceso es causado directamente por la dinámica erosiva del caudal del río Sibina. Este proceso
socava la base del talud en su zona más débil, litológicamente, que son limos arenosos con arcillas,
que se presenta en el perfil estratigráfico en espesores de 5 a 15 cm que son zonas de debilidad.
Esta socavación general el colapso por vuelco o por deslizamiento de los bloques previamente corta-
dos por los surcos verticales.
Foto N° 18: vista de la erosión de talud en el segundo tramo.
Deslizamientos
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Considerando que los procesos dinámicos principales y potenciales de peligrosidad son los desliza-
mientos, se ha considerado estos mecanismos geodinámicos para la división longitudinal del proyec-
to en tres tramos, que tienen una marcada diferencia en su comportamiento frente a los procesos
erosivos cuyos factores discriminantes y predisponentes también son distintos.
Deslizamientos antiguos
Se han observado escasos deslizamientos antiguos en las proximidades de la quebrada Sibina, pre-
sentándose estos en las partes altas de la zona de Cullunuma. Estos no tienen incidencia directa en
el área del proyecto por tanto omitimos su descripción.
Deslizamientos activos
Una serie de deslizamientos activos de carácter rotacional se presentan en ambas márgenes de la
quebrada Sibina, asociados a la erosión lateral y de fondo del cauce del río Sibina, que han sido iden-
tificados longitudinalmente en tres tramos; cada uno de los cuales con diferencias en tamaño y velo-
cidad de desplazamiento de los deslizamientos.
Los deslizamientos activos son más conspicuos en el segundo tramo del río Sibina.
Son deslizamiento de lenta evolución, dado que los depósitos glaciares (morrenas) se encuentran en
un estado semi consolidado, con distintos parámetros discriminantes y factores predisponentes simi-
lares.
4.4.3 Categorización y Parámetros De Deslizamientos
Para categorizar los deslizamientos que se han identificado a lo largo del río Sibina se han estableci-
do los parámetros discriminantes y predisponentes de manera que el diagnostico se establezca de
manera adecuada.
Se han considerado para ello los tramos en los que se ha dividido el Proyecto en base a factores ya
definidos previamente en ítem anterior.
TRAMO 1- A
Este primer tramo tiene una morfología de erosión de río cuya profundización, llega a un promedio de
1.50 m del nivel de base natural (río antiguo), y tiene 4,5 Km de longitud desde la desembocadura de
la represa hasta el cambio de la morfología del río donde termina este tramo.
Parámetros discriminantes
Son los que condicionan la probabilidad de ocurrencia del deslizamiento dentro de los que debemos
mencionar los siguientes:
Litología
Esta constituido gravas bolones y bloques que alcanzan un promedio de 1.2 m de diámetro soporta-
dos en una matriz limo arcillosa de color negro. La presencia de bolones y bloques en una matriz
arcillosa limosa tienen un porcentaje mayor al 40% de todo el material por tanto con ese porcentaje
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menor de erosión. Por tanto el pie del talud no se erosiona y el ángulo del talud del flanco no sufre
inestabilidad.
Se trata de depósitos glaciares de grandes dimensiones, denominados drumlin que tienen una morfo-
logía ondulada, con pequeñas lomadas en forma de dunas en los que alojan pequeñas lagunillas.
En este tramo la socavación está entre 0.5m a 1.5m de profundidad, consideramos que coadyuva a
una menor erosión la poca pendiente longitudinal del río, que se encuentra en sus inicio.
Factores predisponentes
Los elementos predisponentes son el agua de infiltración de las precipitaciones, pequeñas lagunillas
y río s que se infiltran en zonas de los deslizamientos e incrementan su masa.
El otro factor importante es el caudal del río Sibina, que es superior a su caudal natural anterior a la
construcción de la represa Sibinacocha, que acentúa el proceso erosivo en el lecho del río.
Elementos morfométricos
Los deslizamientos son rotacionales, de pequeña magnitud cuyo pie del deslizamiento generalmente
se encuentra en la orilla del cauce del río. Los planos de deslizamiento se desarrollan en una litología
de limos y arenas, siendo limitadas en zonas con presencia de bloques y bolones. El pie del desliza-
miento se encuentra generalmente al nivel del rio, lo que implica que el círculo de falla se encuentra
por encima del nivel del rio.
Masas en movimiento
En este tramo las masas en movimiento o desplazados de los deslizamientos están entre 200 Tn y
1700 Tn, que se han categorizado de manera relativa.
La diferencia de altura de los deslizamientos en este tramo no sobrepasan los 5 m de altura, con va-
riaciones de ancho y largo que le dan variaciones de volúmenes.
Foto 19 y 20: Vista del primer tramo del río Sibina a la altura de la Casa Blanca en él se observa la profundidad de
erosión entre 0.50 a 1.50 m. (19) y pequeños deslizamientos a la altura del puente peatonal de casa Blanca (20)
Categorización relativa
Para tener una idea más clara se ha clasificado en cuatro categorías de manera relativa, atendiendo
a la masa desplazada por el deslizamiento.
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Pequeño
Los deslizamientos cuyas masas en movimiento se encuentran entre 30 Tn hasta 1000 Tn. En este
tramo, existen siete deslizamientos de esta categoría.
Mediano
Se ha categorizado así a los deslizamientos que tienen entre 1000 Tn y 2000Tn de masa en movi-
miento. En este tramo existe dos de esta categoría que tienen una masa de 11136 Tn y 1700 Tn
respectivamente.
Deslizamientos en el Primer Tramo - Río Sibina
Nro. Del Al Masa en Kg Masa en Tn Categoría Relativa
1 600 640 254,394.38 254.39 pequeño
2 1420 1480 802,768.56 802.77 pequeño
3 2680 2740 1,136,633.60 1,136.63 mediano
4 2900 2960 771,097.97 771.10 pequeño
5 2980 3020 700,088.93 700.09 pequeño
6 3360 3440 484,671.36 484.67 pequeño
8 3640 3700 266,290.99 266.29 pequeño
9 3900 3930 201,874.73 201.87 pequeño
10 4120 4200 1,716,839.52 1,716.84 mediano
TRAMO 1- B
La erosión en este tramo es más incisiva, e inicia a partir del Km 4.5 hasta los 7 km, tiene una carac-
terística distinta al tramo 1-A, debido a su constitución litológica que es más proclive a la erosión de
fondo de río, con un promedio de 10 m de profundidad, y en las zonas más críticas, entre 30 y 45 m
de profundidad desde el borde del talud hasta el lecho del río.
En este tramo se presentan los deslizamientos más grandes y que representan peligro y riesgo, sien-
do alto el grado de susceptibilidad de ocurrencia de un deslizamiento súbito que pondría en riesgo el
río y la infraestructura aguas abajo.
Parámetro discriminante
Es principalmente referido al carácter litológico que condiciona la probabilidad de ocurrencia del des-
lizamiento:
Litología
Está constituida por gravas en una matriz que representa más del 80% de limos y arenas arcillosas
de color negro, con tamaño de clastos de las gravas de 0.15 m en promedio y representando un 15%
aproximadamente, lo que coadyuva al comportamiento de ser más proclives a la erosión. Es decir en
comparación al primer tramo, este, tiene mayores contenidos de finos que bloques y bolones.
Existen niveles de lentes de arenas con limos de 5 a 15 cm de espesor en el perfil estratigráfico que
representan sectores de debilidad
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Factores predisponentes
Los elementos predisponentes son el curso de agua del río Sibina y el agua de las precipitaciones y
lagunillas laterales al río. Así mismo, el cambio de pendiente longitudinal y socavación lateral, deri-
vados del incremento de caudal.
Infiltración de agua
Las infiltraciones de agua en el talud lateral del río provenientes de las pequeñas lagunillas adyacen-
tes al cauce del río y de las precipitaciones en la cabecera del talud es un factor predisponente que
lubrica el plano de deslizamiento, incrementa el peso, y por efectos de la presión de poros los desli-
zamientos se activan.
Caudal del río Sibina
El río Sibina, que era alimentado por el desborde natural de la laguna Sibinacocha tenía un caudal
aproximado de 3 m³/s como máximo (rasgos morfológicos observados en el río, y relatos de pastores
de la zona).
Sin embargo, al construir la represa Sibinacocha, y hacer discurrir hasta 15 m³/s de caudal, la erosión
de fondo es muy fuerte, de tal manera que está generando inestabilidad de los taludes laterales del
río.
La erosión de pie de talud, los surcos y escurrimiento superficial se han adicionado, incrementando el
proceso erosivo complejo y lo más peligroso el desarrollo de grandes deslizamientos.
Elementos morfométricos
Los deslizamientos son activos y rotacionales, pequeño, mediano, grande y muy grande, cuyo pie del
deslizamiento se encuentra en la orilla del cauce del río y el más grande probablemente debajo del
río. Los planos de deslizamiento se desarrollan en una litología de limos y arenas.
El desnivel entre el cauce del río y la cima del talud alcanza hasta 16 m hacia la progresiva 6+200 y
más de 20 m hacia la progresiva 7+000.
Esta diferencia de nivel hace que los deslizamientos tengan también una masa en movimiento mayor
que en el primer tramo y partes iniciales del segundo tramo.
Masas en movimiento
En este tramo las masas en movimiento o desplazados son desde pequeños que tienen 30 Tn hasta
los más grandes cuyas masas pueden superar los 450 000 Tn.
Categorización relativa
Se ha clasificado al igual que en el primer tramo en cuatro categorías de manera relativa, atendiendo
a la masa desplazada por el deslizamiento.
Pequeño
Los deslizamientos cuyas masas en movimiento se encuentran entre 30 Tn hasta 1000 Tn. En este
tramo, existen siete deslizamientos de esta categoría.
Mediano
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Se ha categorizado así a los deslizamientos que tienen entre 1000 Tn y 2000Tn de masa en movi-
miento. En este tramo existe dos de esta categoría que tienen una masa de 11136 Tn y 1700 Tn
respectivamente.
Grande
Esta categoría está representada por deslizamientos entre 2000 Tn y 5000 Tn. En este tramo se tiene
tres deslizamientos dentro de esta categoría, los mismos que se muestran en el cuadro anexo.
Muy grande
Esta categoría está representada por deslizamientos mayores a los 5000 Tn. En este tramo se ha
identificado tres deslizamientos dentro de esta categoría, los mismos que se muestran en el cuadro
siguiente:
Deslizamientos en Tramo 1-B del Río Sibina
Progresivas
Nro. Del Al Masa en Kg Masa en Tn Categoría Relativa
1 4400 4480 659,263.75 659.26 mediano
2 4685 4710 192,059.99 192.06 pequeño
3 4725 4735 60,954.60 60.95 pequeño
4 4760 4770 35,607.33 35.61 pequeño
5 4825 4845 248,058.72 248.06 pequeño
6 4850 4870 323,373.62 323.37 pequeño
7 4925 4945 179,286.03 179.29 pequeño
8 4960 4975 173,588.10 173.59 pequeño
9 5000 5030 563,167.50 563.17 pequeño
10 5085 5145 59,629.50 59.63 pequeño
5085 5145 60,197.40 60.20 pequeño
5085 5145 74,868.15 74.87 pequeño
11 5355 5410 433,083.56 433.08 pequeño
5355 5410 321,551.78 321.55 pequeño
12 5600 5610 85,289.75 85.29 pequeño
13 5835 5860 874,758.89 874.76 pequeño
14 5865 5900 866,502.00 866.50 pequeño
15 6220 6250 1,783,814.40 1,783.81 mediano
16 6430 6490 8,761,244.80 8,761.24 muy grande
17 6490 6560 98,158,241.28 98,158.24 muy grande
18 6560 6680 478,452,239.20 478,452.24 muy grande
19 6680 6740 65,179,422.00 65,179.42 muy grande
20 6745 6775 2,875,758.40 2,875.76 grande
MI
6775 1,387,411.20 1,387.41 mediano
21 6950 7030 6,314,556.16 6,314.56 muy grande
22 7060 7090 5,935,449.72 5,935.45 muy grande
23 7095 7130 2,761,976.00 2,761.98 grande
24 7215 7270 3,098,436.98 3,098.44 grande
25 7305 7365 8,249,893.85 8,249.89 muy grande
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Es importante indicar que los deslizamientos categorizados como muy grandes requieren una explo-
ración mucho más profunda la misma que no está considerada dentro de los alcances del presente
proyecto, por ello para estos casos se planteará soluciones temporales las mismas que deben ser
mejoradas luego de haber realizado pruebas geofísicas y/o perforaciones diamantina, así mismo,
calicatas de profundidades mayores a 5m que permitan ubicar los niveles freáticos, así como el colo-
cado de hitos de monitoreo de movimientos y otros que los consultores así lo requieran para plantear
una solución definitiva a estos deslizamientos.
SEGUNDO Y TERCER TRAMO
Este tramo inicia en la zona de la confluencia de los ríos Sibina con el río Huacahuata y corresponde
a la zona de sedimentación, producto de la erosión de sedimentos gruesos (gravas, bolones y blo-
ques) del río Sibina. Comprende 8.5 km a partir del km 7 hasta los 15.5 km aproximadamente.
En este tramo, a la altura de la pampa de Cullunuma se observa deslizamientos en la margen iz-
quierda y en la margen derecha del río Salka (ver plano geológico geodinámico)
Parámetro discriminante
Es principalmente referido al carácter litológico que condiciona la probabilidad de ocurrencia del des-
lizamiento.
Litología
El lecho en este tramo litológicamente se halla sobre afloramientos de roca del Paleozoico, constitui-
da por una intercalación de Cuarcitas, areniscas, pizarras y esquistos que tiene un comportamiento
más resistente a la erosión. En zonas próximas al río en determinadas zonas existen depósitos cua-
ternarios aluviales y restos morrenicos, que por procesos de erosion de pie del talud han sido deses-
tabilizados que constituyen pequeños deslizamientos activos en la margen derecha y durmientes en
la margen izquierda.
Parámetros predisponentes
En el momento actual, aparentemente los factores que hacen activos los deslizamientos de la mar-
gen izquierda, han dejado de tener incidencia, debido a que el río en esta zona no erosiona el pie del
talud porque ha pasado a ser una zona de sedimentación. Mientras que en la margen derecha los
deslizamientos son activos por socavación del pie del talud por cambio de dirección en el cauce del
río Salka.
Deslizamientos en el tiempo
Se ha evaluado los deslizamientos existentes en la margen izquierda de la pampa Cullunuma y se ha
evidenciado que estos se han detenido, es decir son deslizamientos durmientes, han dejado de ser
activos, ya que se observan las mismas fracturas de tensión que existían en Setiembre del 2007 (Fo-
to N° 21) se observan después de 3 años 5 meses, no habiéndose evidenciado movimientos princi-
palmente en el borde del río donde se hallan los cinco niveles de deslizamientos estabilizados en el
momento actual.
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Fotos N° 21 y 22: vista del deslizamiento de Cullunuma en el 2007 y a la derecha en el 2011.
Geodinámica
Esta zona corresponde al área de transporte y sedimentación. Los sedimentos actúan como barreras
hidráulicas en el lecho del río Salka, que han originado un comportamiento anastomosado del río en
este tramo, desviando el cauce de la zona central hacia los bordes, consiguientemente erosionando
estos taludes, que han generado pequeños deslizamientos, desmoronamientos y remoción en masa
de los taludes de las márgenes derecha e izquierda del río Salka en el tramo de la Pampa de Cullu-
numa. La pendiente en este tramo es de 0.7% en promedio, lo que favorece la acumulación de sedi-
mentos.
Foto N° 23: Vista del tercer tramo; se observa la acumulación de sedimentos que actúan como barreras de desvío
hacia los taludes laterales del rio, generando pequeños deslizamientos.
Discusión
Los dos tramos iniciales han sido afectados por una erosión de tipo antrópica, con una fuerte acele-
ración, este tipo de erosión, como bien se conoce, es causada por actividades realizadas por el
hombre como son las obras de ingeniería, en este caso referimos a la Represa Sibinacocha.
Esta obra de infraestructura hidráulica de represamiento, cuyos caudales regulados se hace discurrir
por el río Sibina ha generado la erosión regresiva de fondo de río de manera acelerada, esta erosión
por sus características tiene un promedio de 1.50m en el tramo 1-A y 16 m en el tramo 1-B. Esta dife-
rencia de desnivel en corto recorrido implica una pendiente de hasta 5% en algunos tramos y hace
que la erosión sobre un material eminentemente limo arcilloso sea muy pronunciado.
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La erosión de fondo genera al mismo tiempo erosión lateral que socaba la base de los taludes latera-
les del río, cuya consecuencia posterior es la inestabilidad del talud que se constituye en vuelco de la
pared erosionada o en deslizamiento rotacional.
Esta erosión ha sido generada por el caudal del río Sibinacocha, inusual en tiempos anteriores a la
construcción de la represa.
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4.5 GEOTECNICA
4.5.1 Descripción de Perfiles Estratigráficos
Se hace la descripción de los perfiles estratigráficos de donde han sido obtenidas las muestras para
los ensayos de mecánica de suelos, el tramo de estudio se dividió en Zonas que se describen a con-
tinuación
Zona – I (km0+000 – km0+700)
Tiene dos niveles; el primero y superior está constituido por suelos orgánicos de color marrón en un
espesor de 0.20m
El segundo nivel se trata de limos arcillosos de color amarillo con gravas en un 6%, cuyos clastos son
de rocas volcánicas y metamórficas (pizarras). Son suelos ML-CL en la clasificación SUCS.
En esta zona como observa en las vistas se encuentran revestido con enrocado en los flancos del río.
Foto N° 24: Vista del puente carrozable de Sibinacocha donde inicia el río sibina
Zona – II (km0+700 – km1+500)
En esta zona el perfil muestra tres niveles diferenciados. El nivel suprior constituido por suelos orgá-
nicos de color marrón-gris en un espesor de 0.20m
El segundo nivel está constituido por gravas y arenas sin consolidación y sin matriz, corresponden a
depósitos fluviales del lecho antiguo, su espesor tiene un promedio de 0.40m.
El tercer nivel está constituido por arcillas de color gris ligeramente plásticos, con arenas en un 23% y
gravas en un 17% son suelos clasificados como CL.
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Foto 25: Vista del Puente 2
Zona – III (km1+500 – km2+350)
Está constituido por tres niveles diferenciados.
El nivel superior está constituido por suelos orgánicos de color marrón –gris con contenido de raíces
cuyo espesor varía entre 20 y 35 cm.
El nivel intermedio consta de gravas y arenas inconsolidados de formas bien redondeadas con una
coloración roja, producto de alteraciones por oxidación. Su espesor promedio es de 0.80m.
El tercer nivel de donde se ha obtenido la muestra son arenas limosa en una matriz arcillosa de color
gris plomizo con gravas en un 10% y se ha clasificado como un suelo SC, con bolones y bloques que
pueden alcanzar un aproximado de 20%.
Foto N° 26: vista de la zona de la casa blanca.
Zona – IV (km2+350 – km4+350)
El nivel superior tiene un espesor de 0.30m de suelos orgánicos con contenido de raíces.
El segundo nivel está constituido por arenas arcillosas de color gris ligeramente plásticos, con arenas
en un 34% y gravas en un 25%. Son suelos Clasificados como SC.
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Este nivel tiene un espesor de 1.20m y que constituye toda la altura del río en este sector, tiene una
coloración gris. Dentro de este nivel se encuentran bolones y bloques de rocas volcánicas de formas
sub redondeadas y sub angulosas.
Foto 27: vista del puente 3 peatonal y aguas abajo del puente
Zona – V (km4+350 – km5+250)
Este tramo muestra un perfil estratigráfico más homogéneo constituido principalmente por arcillas
negras.
El nivel superior lo constituyen gravas y arenas sin consolidación, con una coloración amarillenta a
rojiza, producto de la alteración por oxidación. Los cantos rodados son bien redondeados, con conte-
nidos de arenas y limos en proporciones variables, su espesor en el inicio del tramo 2 y final del pri-
mer tramo tiene un promedio de 0.80m
Foto N° 28: Vista del inicio del tramo 1-B
El segundo nivel está constituido por limos arcillosos de color negro a gris, con estratos de arenas y
limos en un espesor de 1.20m
El tercer nivel que se encuentra debajo del segundo está constituido por arcillas con limos y arenas
que engloban a gravas en un 5% y se ha clasificado como in suelo ML-CL, con pequeños bolones
que no alcanzan los 0.10 m de tamaño. El espesor que aflora en esta zona por el corte del río alcan-
za a 5 m
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Zona – VI (km5+250 – km6+050)
En este tramo el perfil estratigráfico muestra tres niveles. El nivel superior que está constituido por
suelos orgánicos en un espesor de 20 a 30 cm.
El segundo nivel lo constituyen gravas y arenas de carácter inconsolidados de formas redondeadas
(en otros tramos tienen formas angulosas y sub angulosas) de tamaños heterométricos, en promedio
5 cm, que tiene una coloración amarilla rojiza producto de alteraciones por oxidación. El espesor
promedio es de 0.60m Ver fotos 29 a y b.
El tercer nivel lo constituyen arcillas grises con arenas y gravas en un 10%, con bolones que alcan-
zan tamaños no mayores a 0.30m en un porcentaje menor a 15% y se ha clasificado como un suelo
CL, el espesor de este nivel cubre todo el talud del río, que alcanza un promedio de 10 m en este
sector.
Foto 29 a y b: sector del tramo 1-B.
Zona – VII (km6+050 – km7+250)
Está constituido por tres niveles.
El primer nivel que lo constituye suelos orgánicos de color pardo –gris con raíces y un espesor de
0.30m.
El segundo nivel lo constituye gravas con arenas y limo de color amarillo, en estado inconsolidados.
Los clastos de gravas y bolones con se rocas volcánicas, metamórfica y e intrusivas de formas sub
angulosa a sub redondeadas. El espesor que tiene en esta zona en promedio es de 1.00m.
El tercer nivel está constituido por arena arcillosas limosas de color gris, con un 20% de gravas, y ha
sido clasificado como SC, eventualmente contienen bolones de hasta 0.30 m de tamaño de formas
subredondeados de rocas volcánicas e intrusivas. La coloración de este nivel es gris con un espesor
que supera los 20 m en la margen izquierda y 15m en la margen derecha.
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Foto N° 30: zona del deslizamiento mayor.
4.5.2 Características Físicas de los Materiales
Granulometría
Las muestras obtenidas de la zona del proyecto han dado resultados de suelos finos, entre arcillas,
limos arcillosos y arenas, que constituyen la matriz de los suelos que soportan en el primer tramo a
bolones y bloques, y en el segundo tramo eventualmente a bolones de tamaños menores.
Dado que la matriz está constituida por arcillas, limos y arenas, estos son muy proclives a la erosion
dejando liberar bolones y bloques de rocas volcánicas que van a sedimentar en la zona de Cullunu-
ma.
Limites de consistencia
Los suelos ensayados han dado resultado de índice de plasticidad entre 6.17 y 9.31, que implica me-
dia plasticidad, por el contenido de arcillas que tiene cohesión o resistencia cohesiva que se incre-
menta al disminuir la humedad y por esto es difícil drenar y compactar en estado húmedo, está some-
tida a la expansión y retracción por variaciones de la humedad.
Densidad natural
La densidad natural de estos materiales está entre 1,995 y 2,093 gr/cm3, considerada como dentro de
los límites de consolidación.
DENSIDAD NATURAL POR MOLDEO
Ubicación % Humedad Densidad natural
húmeda (gr/cm3)
Densidad
seca(gr/cm3)
Zona - I 16.57 1.955 1.677
Zona – II 26.42 2.188 1.73
Zona – III 15.31 2.015 1.747
Zona – IV 18.09 2.108 1.785
Zona – V 22.56 1.893 1.545
Zona - VI 11.87 2.093 1.871
Zona - VII 26.97 2.294 1.807
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Resistencia al esfuerzo cortante
Los materiales del área del proyecto sometido a los ensayos de de corte directo han dado los siguien-
tes resultados:
Los resultados del Angulo de fricción y la cohesión no varían sustancialmente en los primeros tramos
y es menor en la zona más crítica del deslizamiento.
Capacidad Portante admisible
A partir de los valores obtenidos hemos procedido a realizar los cálculos de la capacidad portante y la
capacidad portante admisible considerando un nivel freático encima del nivel de cimentación, tenien-
do en cuenta que ésta se encontrará constantemente sumergida.
Los resultados se muestran en el cuadro resumen con un factor de seguridad de 3 y para un metro
de profundidad.
CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
kNn/n2 Kg/cm²
Zona - I 473.52 4.83
Zona – II 318.1 3.21
Zona – III 362.55 3.7
Zona – IV 536.24 5.47
Zona – V 321.91 3.28
Zona - VI 512.24 5.23
Zona - VII 344.45 3.52
Ubicación PE
(Tn/m3)
Densidad natural
(gr/cm3)
ángulo de fricción
(grados)
Cohesión
(kg/cm2)
Zona - I 2.668 1.955 22.6 0.48
Zona – II 2.643 2.188 19.3 0.41
Zona – III 2.545 2.015 20.1 0.45
Zona – IV 2.616 2.108 24.2 0.46
Zona – V 2.695 1.893 22.3 0.31
Zona - VI 2.588 2.093 22.8 0.51
Zona - VII 2.606 2.294 21.3 0.36
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4.6 CANTERAS DE PIEDRAS PARA GAVIONES Y AGREGADOS PARA CONCRETO
4.6.1 Canteras para agregados
Para definir la calidad de los agregados se ha procedido al muestreo correspondiente en el lecho del
río Cullunuma, a 200 m aproximadamente aguas arriba del eje de puente, en la zona de la llanura.
Estos agregados han sido remitidos a las respectivas pruebas para determinar su calidad en lo que
respecta a durabilidad, abrasión y contenido de sales solubles, los mismos que se resumen en cua-
dros.
Contenido de sales solubles
La misma muestra ha sido remitida a los laboratorios de la Universidad Nacional de San Antonio
Abad del Cusco, para el análisis por contenido de sales solubles con resultados dentro de los límites
aptos para su uso en mezcla de agregados.
MUESTRA ANALISIS RESULTADOS
Agregado río Cullunuma pH
cloruros
Sulfatos
Sales solubles
7.82
10.70 ppm
14.30 ppm
52.30 ppm
Granulometría
Para los agregados finos en la serie de Tyler se encuentra dentro de los parámetros normados por la
NTP 400.037.
Los agregados gruesos de acuerdo a la NTP 400.037 cumplen con las especificaciones técnicas de
graduación.
Propiedades de pesos y absorción de la grava
En el laboratorio de LAMESC se ha ensayado la muestra de agregado para los ensayos de peso uni-
tario suelto, peso específico y porcentaje de absorción con los siguientes resultados.
DESCRIPCION RESULTADOS
Peso específico
Peso unitario Seco suelto kg/m³
% de absorción
% de humedad
2.65
1.658
1.9 %
0.0%
Fuente: Archivos propios
Ensayo de abrasión
Se ha sometido al ensayo de abrasión e impacto los Ángeles, de la muestra de agregado del río Cu-
llunuma con el siguiente resultado.
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ENSAYO DE ABRASION E IMPACTO
DESCRIPCION RESULTADOS
Cantera zona río Cullunuma (fracción gruesa y boloneria
Gradación TIPO A
Porcentaje de pérdida total por abrasión e impacto 28.758%
Fuente. Archivos propios
La muestra ensayada por método ASTM C-131-89 arroja resultados de 28.75% de pérdida total por
abrasión e impacto, el mismo que está dentro de los límites admisibles para construcción en asfaltos
y concreto, de acuerdo a la norma MTC E207.
Ensayo de inalterabilidad
El mismo agregado de río Cullunuma sometido al ensayo de inalterabilidad de áridos por el uso de
sulfato de sodio, ha dado 6.30% de pérdida total por acción del sulfato de sodio. Este resultado de
acuerdo a la norma MTC E209 está dentro de los límites permisibles.
Volumen
El volumen estimado en la cantera de Cullunuma sobrepasa los 20 000 m³ entre agregados gruesos
y finos. (Ver foto 8).
Discusión
En base a los resultados obtenidos en los diversos ensayos a los que han sido sometidos los agre-
gados, tales como análisis físico químico, granulometría, abrasión e inalterabilidad se concluye que
son adecuados para su uso en mezclas de concreto.
4.6.2 Cantera de piedra
A lo largo del río Sibina desde el primer puente hasta la Pampa de Cullunuma existe dentro de las
morrenas y en lecho del río piedras en bolones y bloques de rocas volcánicas, areniscas cuarcíticas y
cuarcitas, intrusivas, así como pizarras y esquistos, estas rocas han sido muestreadas para los ensa-
yos correspondientes, para lo cual se ha remitido al laboratorio del Ing. Mauro Zegarra previo tallado
de tres especímenes de roca, uno de cuarcita y dos de pizarra, éste último con cortes paralelo a la
línea de estratificación y la otra perpendicular a la línea de estratificación. Los resultados de estos
ensayos se resumen en los cuadros adjuntos.
Foto N° 31: Vista de la disponibilidad de piedra en el lecho del río Sibina.(primer tramo)
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Foto N 32: Vista del segundo tramo, se observa en el lecho del río disponibilidad de piedra
Ensayo de peso específico, absorción y porosidad de las rocas
PESO ESPECIFICO , ABSORCION Y POROSIDAD
MUESTRA ESPÈCIMEN P.E. APA-
RENTE
P.E. SATU-
RADO ABSORCION POROSIDAD
CUARCITA 1 2.396 2.437 1.716 1.72
2 2.398 2.439 1.71 1.71
PIZARRA 1 2.412 2.461 2.022 2.02
2 2.421 2.471 2.065 2.07
Las rocas recomendables para su uso se consideran a las areniscas cuarcíticas y las cuarcitas,
volcánicos e intrusivos por su buena resistencia a la compresión y dureza.
Estas rocas se encuentran en el lecho del río Sibina y es también posible obtener de los afloramien-
tos de la zona del encuentro del río Sibina con el río Huacahuata y en la zona de Cullunuma (margen
derecha del río Salka).
Estas rocas son aptas para el uso como mampostería o de peso para el concreto.
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión teórica (según: González de Vallejo) de las rocas cuarcíticas está
entre 2000 a 3200 Kp/cm², sin embargo, ensayos realizados a las cuarcitas del siluro devoniano de la
formación Ananea obtenido en la zona de Cullunuma a orillas del río han dado el resultado siguiente.
COMPRESION SIMPLE
MUESTRA RESISTENCIA
(kg/cm²)
ANGULO DE
FRICCION (ø)
CUARCITA 242.14 43.6
PIZARRA 01 195.59 35.2
PIZARRA 02 194.23 35
Resistencia a la com-
presión simple (MPa) Descripción
1 -5
5 – 25
25 – 50
Muy blanda
Blanda
Moderadamente dura
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50 – 100
100 – 250
> 250
Dura
Muy Dura
Extremadamente dura
Clasificación en base a la resistencia de la roca (según: González de Vallejo)
Resultado debajo del promedio teórico, aún con este resultado está considerado como rocas extre-
madamente duras.
Volúmenes
Es difícil precisar el volumen existente a lo largo del río Sibina, sin embargo como se puede observar
en las fotos 31 y 32, existe a lo largo del lecho del río y en las orillas dispuestas dentro del material
morrenico bolones y bloques de rocas de buena calidad que han sido consideradas como muy duras,
por tanto aptas para su uso en gaviones, enrocado y obras de concreto, en base a estas observacio-
nes se ha estimado lo siguiente:
Canteras lecho del Primer tramo.
Se estima que la piedra suelta disponible en el lecho del primer tramo para su uso directo y sin
ningún tratamiento alcanza un volumen de 3000 m³ por hectárea pudiendo sobrepasar los 65 000 m³
en los 4.5 km, considerando un ancho promedio de 50m del río.
Canteras del río Huacahuata.
Una fuente importante de piedra constituye la unión del río Sibina con el río Huacahuata, que se es-
tima en 10 000 m³ considerando un área de 9 000 m² y un espesor de 1.20m.
Foto N° 33: vista del encuentro del río Sibina con el río Huacahuata: con flecha marrón afloramientos de cuarcitas.
Canteras en Pampa Cullunuma
Se ha evaluado las canteras para agregados para las diferentes obras de estabilización, habiéndose
identificado la pampa de Cullunuma para la explotación de agregados cuyas características físicas
mecánicas cumplen con los requerimientos de norma y existen volúmenes de superan los 20 000 m³
en el caso de piedras para gaviones se estima existen una promedio de 30 000 m³
Canteras en morrenas.
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Los depósitos sobre el que se encuentra emplazado el río Sibina contienen piedras en un 15 a 30 %
del volumen, debiendo estimarse los costos de producción, entendiendo que se requerirá una exca-
vadora.
Canteras de afloramientos de roca
En el encuentro con el río Huacahuata se ha señalado afloramientos de cuarcita que pueden ser
explotados mediante voladura, para lo que será necesario establecer costos de explotación, debién-
dose requerir equipo de voladura.
4.6.3 Conclusiones y recomendaciones
El área del Proyecto se ubica en la confluencia de la cordillera Oriental o de Carabaya y la cordillera
volcánica del Sur, en el denominado nudo de Vilcanota, de donde nacen importantes ríos que van a
formar el río Vilcanota y el río Mapacho
Las formaciones geológicas, que afloran en la zona son rocas del Paleozoico Inferior como el Grupo
Cabanillas, Grupo Ambo, Formación Ananea, y Grupo Mitu y depósitos del cuaternario Pleistocénico
En la etapa actual los procesos dinámicos tienen importancia relevante, de manera particular en el
cauce del río regulado Sibina, proceso que afecta directamente los flancos laterales y de de fondo del
cauce.
Atendiendo a las condiciones geodinámicas y morfológicas del Proyecto se ha dividido en tres tra-
mos, cada una de ellas con características distintas. Los primeros 4,5 Km denominado tramo 1-A
están constituidos por morrenas laterales proximales con una composición de gravas bolones y blo-
ques que alcanzan un promedio de 1.2 m de diámetro soportados en una matriz limo arcillosa de
color negro, las gravas y bolones junto a bloques representan el 30% del contenido de la morrena. La
socavación está entre 0.5m a 1.5 m de profundidad generando desmoronamientos laterales del talud
y pequeños deslizamientos rotacionales.
El tramo 1-B que inicia a partir del Km 4.5 hasta los 7 km, está constituido por morrenas laterales
distales y drumlin, constituidos por gravas en una matriz que representa más del 85% de limos y are-
nas arcillosas de color negro, lo que coadyuva ser más proclives a la erosión. Este tramo es el más
crítico desde el punto de vista geodinámico, ya que tiene el conjunto de procesos geodinámicos críti-
cos (escurrimiento superficial, erosión por surcos, cárcavas y grandes deslizamientos), que han gene-
rado una socavación regresiva del perfil longitudinal.
Es importante indicar que los deslizamientos categorizados como muy grandes que se ubican el tra-
mo 1-B requieren una exploración mucho más profunda la misma que no está considerada dentro de
los alcances de los términos de referencia del presente proyecto, por ello para estos casos se plantea
soluciones temporales las mismas que deben ser mejoradas luego de haber realizado pruebas geof í-
sicas y/o perforaciones diamantina, así mismo, calicatas de profundidades mayores a 5m que permi-
tan su evaluación, así como el colocado de piezómetros, hitos de monitoreo de movimientos y otros
que los consultores así lo requieran para plantear una solución definitiva a estos deslizamientos.
El segundo y tercer tramo geológicamente se halla sobre afloramientos de roca del Paleozoico, cons-
tituida por una intercalación de Cuarcitas, areniscas, pizarras y esquistos con un comportamiento
más resistente a la erosión. Comprende 8.5 km a partir del km 7 hasta los 15.5 km aproximadamente.
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Corresponde a la zona de sedimentación, producto de la erosión de sedimentos gruesos (gravas,
bolones y bloques) del río regulado Sibina. Se ha identificado pequeños deslizamientos que han de-
jado de ser activos.
Es recomendable que en el tramo 1-A deben plantearse alternativas de defensa ribereña y preventi-
va, así como de estabilización de los pequeños deslizamientos identificados, como Gaviones que
sirvan como sostenimiento al pie de los taludes y defensa contra la erosión del pie del talud, es decir
muros de revestimiento, y en las zonas donde el cauce del río tiene ligeras curvaturas el enrocado
con bloques existentes en el lecho pueden servir de protección de la erosión de pie de los taludes.
Para el tramo 1-B se recomienda concentrar la alternativa con mayor cantidad de obras tanto prima-
rias como de apoyo (secundarias) que permitan mitigar los efectos erosivos del lecho y de pie del
talud, de manera que para mantener el perfil longitudinal del río será recomendable que éstos puedan
emplazarse en contrapendiente. Paralelamente, los taludes del río deberán ser protegidos con muros
de revestimiento cuyo objetivo es proteger el terreno de la erosión y meteorización además de pro-
porcionar un peso estabilizador.
En el sector final de este tramo, donde se evidencia deslizamientos los trabajos de estabilización de
éstos, será recomendable tener en cuenta para las correcciones o tratamiento lo siguiente:
Modificar la geometría del talud, de manera de disminuir las fuerzas que tienden al movimiento de la
masa.
Incrementar la resistencia al corte en zonas de rotura, con el descabezamiento del deslizamiento, la
construcción de bermas intermedias y muros de revestimiento que actúen como tacones en el pie del
deslizamiento.
Medidas correctivas por drenaje que permitan reducir las presiones intersticiales que actúan sobre la
potencial o existente superficie de deslizamiento: este drenaje deberá ser necesariamente superficial.
Por los altos costos se descarta drenajes profundos.
En el tercer tramo, las medidas correctivas deben ser principalmente de descolmatación, lo que impli-
ca el encauzamiento del río en base a maquinaria pesada, con la inclusión de gaviones en la margen
derecha del río a la altura del Puente carrozable de Cullunuma donde se evidencia deslizamientos en
las proximidades de la curvatura del río hasta la entra del Puente en el que existe un afloramiento de
cuarcita muy estable ante la erosión.
Se ha evaluado las canteras para agregados para las diferentes obras de estabilización, habiéndose
identificado la pampa de Cullunuma para la explotación de agregados cuyas características físicas
mecánicas cumplen con los requerimientos de norma y existen volúmenes que superan los 20 000
m³.
Se ha evaluado las canteras de piedra para las diferentes obras de estabilización, habiéndose identi-
ficado el lecho del río Sibina y encuentro del río Huacahuata con un volumen estimado de 75 000 m³
y en Pampa Cullunuma un estimado de 30 000 m³. Por otro lado se ha identificado canteras de piedra
en las morrenas laterales al lecho del río con un 15 a 30 % de bolones y bloques de roca, así como
los afloramientos en el macizo del encuentro con el río Huacahuata que deberán ser evaluados en
costos.
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4.7 HIDROLOGIA
Para el presente estudio y de acuerdo a los Términos de Referencia se requiere efectuar el diseño de
estructuras de contención de sedimentos y erosión, estructuras de protección de las riveras o defen-
sas rivereñas, construcción de zanjas de infiltración y otros que coadyuven a la estabilización de la
cuenca del río Sibina hasta el río Salcca, por ello es necesario la estimación de los caudales máxi-
mos que se presentan en los puntos de interés, así como la sedimentación y socavación para cumplir
con los objetivos requeridos. Los ítems que se desarrollan a continuación contemplan los puntos an-
tes mencionados.
4.7.1 Descripción de área del Proyecto
Para los efectos del cálculo hidrológico se propone la división del proyecto en 03 TRAMOS, el TRA-
MO I que comprende desde la salida de la presa Sibinacocha hasta aguas abajo del río Sibina hasta
el punto en el cual el río Sibina se une al río Huacahuata, el río en este tramo presenta gran pendien-
te la misma que genera erosión. Este tramo presenta un área de cuenca de 9.94 km2. Dentro de este
tramo se definen el tramo 1-A (0+000 – 4+700) y 1-B (4+700 – 7+800) o hasta la unión del río Sibina
con el río Huacahuata.
El TRAMO II, que comprende desde el punto final del TRAMO I -Unión del río Sibina con el río Hua-
cahuata- hasta la unión del río Sibina con el río Phinaya –progresiva 14+000- Este tramo del río Sibi-
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na presenta tramos de sedimentación, equilibrio y erosión. El área de la cuenca de este tramo es de
172.28 Km2.
El TRAMO III, que comprende desde el final del TRAMO II - Unión del río Sibina con el río Phinaya-
hasta la progresiva 15+400 aguas abajo del río Salcca, este punto se ubica aguas abajo de la unión
de los ríos Sibina y Phinaya, el área de la cuenca hasta este punto es de 519.27 km2. Este tramo es
básicamente de sedimentación con tramos específicos de erosión especialmente luego de la unión
de los río Sibina y Phinaya (Sector Cullunuma).
El área de la cuenca de la laguna de Sibinacocha es de 137 km2 la misma que ya no se considera
para efectos hidrológicos dado que ya se encuentra regulada.
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4.7.2 Parámetros Geomorfológicos
Km² At 9.94
Km P 19.168
Kc = 0.28 P / (At)1/2 1.715
n = (Ln(Lr)/1,27))/(Ln(At)) 0.749
LB 7.095
Km AM = At / LB 1.400
Ff = AM / LB 0.197
Lado Mayor Km L = Kc*(pi*A)1/2
/2*(1+(1-4/pi/Kc²)1/2
) 8.402
Lado Menor Km B= At / L 1.183
Longitud total de los ríos de diferentes grados Km Lt 7.42
N° Ríos 1
Km Lr 7.42
Km/Km² Dd = Lt / At 0.746
Rb = N°Rn / (N°Rn+1) 1.000
Km Es = At / 4Lt 0.335
r/Km² Fr = N°Ríos / At 0.101
Km Ht 1.265
m.s.n.m. Hm 4836.6
% Ip =100 * Ht / L 15.057
% Ic 1.94
Km² At 172.29
Km P 71.118
Kc = 0.28 P / (At)1/2 1.528
n = (Ln(Lr)/1,27))/(Ln(At)) 0.584
LB 25.75
Km AM = At / LB 6.691
Ff = AM / LB 0.260
Lado Mayor Km L = Kc*(pi*A)1/2
/2*(1+(1-4/pi/Kc²)1/2
) 29.773
Lado Menor Km B= At / L 5.787
Km Lr 31.78
Km Ht 1
m.s.n.m. Hm 4869.2
% Ip =100 * Ht / L 3.359
% Ic 0.01
Km² At 656.27
Km P 137.268
Kc = 0.28 P / (At)1/2 1.512
n = (Ln(Lr)/1,27))/(Ln(At)) 0.487
LB 29.852
Km AM = At / LB 21.984
Ff = AM / LB 0.736
Lado Mayor Km L = Kc*(pi*A)1/2
/2*(1+(1-4/pi/Kc²)1/2
) 57.152
Lado Menor Km B= At / L 11.483
Km Lr 40.71
Km Ht 1.569
m.s.n.m. Hm 4920.6
% Ip =100 * Ht / L 2.745
% Ic 0.73
Longitud (// al curso más largo)
Ancho Medio
Factor de Forma
RECTANGULO EQUIVALENTE
TRAMO I
PARAMETROS UND NOMENCLATURA CUENCA
Superficie total de la cuenca
Longitud del río principal
Densidad de drenaje
Relación de Bifurcación
Extensión media para los diferentes grados
Perímetro
RE
LA
CIO
NE
S D
E
FO
RM
A
FA
CT
OR
DE
CU
EN
CA
Coeficiente de Compacidad
FA
CT
OR
DE
FO
RM
A
Relación de Area
Frecuencia de los ríos
Desnivel total de la cuenca
Altura media de la cuenca
Pendiente de la cuenca ( Sist. del Rectangulo Equivalente)
Pendiente media del cauce pral del río Taylor - Schwarz
Número de ríos según grados
TRAMO II
PARAMETROS UND NOMENCLATURA CUENCA
Superficie total de la cuenca
FA
CT
OR
DE
FO
RM
A
Relación de Area
Longitud (// al curso más largo)
Ancho Medio
Factor de Forma
RECTANGULO EQUIVALENTE
Superficie total de la cuenca
Desnivel total de la cuenca
Altura media de la cuenca
Pendiente de la cuenca ( Sist. del Rectangulo Equivalente)
Pendiente media del cauce pral del río Taylor - Schwarz
Longitud del río principal
Perímetro
RE
LA
CIO
NE
S D
E
FO
RM
A
FA
CT
OR
DE
CU
EN
CA
Coeficiente de Compacidad
Relación de Area
Longitud (// al curso más largo)
Ancho Medio
Factor de Forma
RECTANGULO EQUIVALENTE
TRAMO III
PARAMETROS UND NOMENCLATURA CUENCA
Desnivel total de la cuenca
Altura media de la cuenca
Pendiente de la cuenca ( Sist. del Rectangulo Equivalente)
Pendiente media del cauce pral del río Taylor - Schwarz
Longitud del río principal
Perímetro
RE
LA
CIO
NE
S D
E
FO
RM
A
FA
CT
OR
DE
CU
EN
CA
Coeficiente de Compacidad
FA
CT
OR
DE
FO
RM
A
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4.7.3 Caudal de Operación de la Presa de Sibinacocha
De acuerdo a la información remitida y concordada con los profesionales de EGEMSA se determino
que el caudal que las tuberías descargan a su máxima capacidad es de 15 m3/s.
4.7.4 Caudal de Diseño del Vertedor de Demasías de la Presa de Sibinacocha
De acuerdo a lo revisado y concordado con los profesionales de EGEMSA se determina que el cau-
dal máximo con el que opero a la fecha el vertedero de demasías de la presa Sibinacocha es de has-
ta 30 cm por encima de la cresta, por lo que utilizando al formula del vertedero de demasías resulta
para esta altura lo siguiente:
Q = CLH1.5
Donde: C = 2
L = 20 m
H = 0.30 m
Con que resulta un caudal de 6.6 m3/s.
Vertedero en pleno funcionamiento (25 cm de altura)
4.7.5 Caudales Máximos
De acuerdo a la GUIA METODOLOGICA PARA PROYECTOS DE PROTECCION Y/O CONTROL
DE INUNDACIONES EN ÁREAS AGRICOLAS O URBANAS la recomendación varía entre 10 a 50
años, pero por criterio del diseñador es prudente un periodo de retorno de 100 años tal como fue
estimado para el presente estudio.
El objetivo del análisis del caudal máximo es la estimación del caudal esperado instantáneo en un
periodo de retorno adecuado para el tipo y zona donde se plantean las obras, en el presente caso en
los puntos de interés definidos en el proyecto como son la intersección del río Sibina con el río Hua-
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cahuata (final del tramo 1) y la intersección del río Sibina con el río Phinaya (final del tramo 2). Para
cada tramo definido se evalúa el caudal de diseño el mismo que se explica a continuación:
TRAMO I-A y I-B
Como se explico en párrafos anteriores el análisis se divide en 03 partes, la 1ra o tramo I que com-
prende desde la salida de la presa Sibinacocha hasta aguas abajo del río Sibina hasta la progresiva
7+800 punto luego del cual el río Sibina se une al río Huacahuata, el río en este tramo presenta una
pendiente pronunciada la misma que genera erosión. Este tramo presenta un área de cuenca de 9.94
km2. Para este tramo la metodología de cálculo por el tamaño de la cuenca se basa principalmente
en el análisis de precipitaciones máximas diarias de la estación de Combapata, que después de ser
regionalizada al punto de interés se efectúa el análisis de frecuencia de esta información a la distribu-
ción de Log Pearson y mediante este se encuentra la relación periodo de retorno intensidad de lluvia,
luego del cual para el tiempo de concentración de la cuenca se calcula su caudal máximo mediante
los modelos más adecuados para el presente caso. Los resultados de este proceso se detallan en los
cuadros siguientes: En este caso el modelo es igual a la suma de los caudales de operación (15
m3/s) + el caudal del vertedero de demasías (6.6 m
3/s) + el caudal máximo que se estima seguida-
mente, Así mismo, se puede apreciar las estaciones hidrométricas utilizadas para el presente análisis
en la siguiente lámina:
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Altitud
(msnm)Latitud Longitud
1 Huancarané 3910 14° 10' S 71° 14' W
2 Pachacayo 3650 11° 49' S 75° 44' W
3 Cochastunel 3750 11° 51' S 75° 45' W
4 Río Pallanga 4633 11° 09' S 76° 27' W
5 Río Blanco 3550 11° 44' S 76° 15' W
6 Huari 3650 11° 39' S 75° 49' W
7 Combapata 3464 14° 06' S 71° 26' W
Ubicación
EstacionesÍtem
UBICACIÓN DE ESTACIONES HIDROMÉTRICAS
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ESTACION COMBAPATA
A P. MAX 24 P. MAX 24 P. MAX
ITEM Ñ COMBAPATA MC MC LOG(P) (Pi-P) 3̂
O CRONOLG CRONOLG ORDENADO
1 63/64 47.0 66.6 66.6 1.82329 0.020890
2 64/65 42.5 60.2 60.2 1.77958 0.012439
3 65/66 35.0 49.6 49.6 1.69526 0.003201
4 69/70 33.9 48.0 48.0 1.68139 0.002380
5 70/71 33.5 47.4 47.4 1.67623 0.002115
6 71/72 33.4 47.3 47.3 1.67493 0.002051
7 72/73 32.5 46.0 46.0 1.66307 0.001529
8 73/74 32.0 45.3 45.3 1.65634 0.001276
9 74/75 30.0 42.5 42.5 1.62831 0.000520
10 75/76 27.2 38.5 38.5 1.58576 0.000054
11 76/77 26.8 38.0 38.0 1.57932 0.000031
12 77/78 26.6 37.7 37.7 1.57607 0.000022
13 86/87 26.5 37.5 37.5 1.57443 0.000019
14 87/88 26.5 37.5 37.5 1.57443 0.000019
15 88/89 26.0 36.8 36.8 1.56616 0.000006
16 89/90 25.5 36.1 36.1 1.55773 0.000001
17 90/91 24.0 34.0 34.0 1.53140 -0.000004
18 91/92 24.0 34.0 34.0 1.53140 -0.000004
19 92/93 23.3 33.0 33.0 1.51854 -0.000025
20 93/94 23.1 32.7 32.7 1.51480 -0.000036
21 94/95 23.0 32.6 32.6 1.51292 -0.000043
22 95/96 22.0 31.2 31.2 1.49361 -0.000160
23 96/97 20.8 29.5 29.5 1.46925 -0.000486
24 97/98 20.5 29.0 29.0 1.46294 -0.000613
25 98/99 20.2 28.6 28.6 1.45654 -0.000762
26 00/01 20.1 28.5 28.5 1.45438 -0.000817
27 01/02 19.2 27.2 27.2 1.43449 -0.001458
28 02/03 19.1 27.1 27.1 1.43222 -0.001547
29 03/04 19.0 26.9 26.9 1.42994 -0.001640
30 04/05 18.8 26.6 26.6 1.42535 -0.001840
31 05/06 15.5 22.0 22.0 1.34152 -0.008787
32 06/07 12.0 17.0 17.0 1.23037 -0.032007
Nro. Datos = 32.00
Ecuacion de Ajuste: Total = 49.53 -0.003675
Log I = X + K * S donde : Promedio = 1.55 -0.000115
I = Intensidad de Lluvia (mm/hr) S = 0.12
X = Media de los Logarítmos de las Precipitaciones G1 = -0.07
S = Desv. estandar de los logarítmos de las precipitaciones G2 = -0.07
K = Factor de frecuencia.
La ecuación de predicción es: Log I = 1.55 + 0.12 x K y G = 0.07
GENERACION DE PREC. MAX. PAR Tc MC
UTILIZANDO PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS
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De acuerdo al modelo establecido el Caudal de Diseño para el TRAMO I es igual a: 15 m3/s + 6.6
m3/s + 10.9 m3/s, resultando un valor igual a 32.5 m3/s. Para efectos de evaluación hidráulica se sub
divide el tramo I en el tramo I-A (km0+000 al km4+500) con un caudal de diseño de 21.6 m3/s y el
tramo I-B (km4+500 al km7+500) con un caudal de diseño de 32.5 m3/s.
TRAMO II Y TRAMO III
A diferencia del TRAMO I para los TRAMOS II y III por el tamaño de la cuenca se sigue otra metodo-
logía que se describe a continuación:
ITEM T K I.max
Años mm
1 2 0.1 36
2 5 0.8 45
3 10 1.2 50
4 50 1.7 57
5 100 1.8 59
6 1000 2.0 63
7 10000 2.1 65
Log Q = X + K * S
Imax paraTc(mm) = 33
PRECIPITACIONES MAXIMAS 24hr PARA LA MC DEL RIO SIBINA TRAMO I
PARA DISTINTOS PERIODOS DE RETORNO
30
35
40
45
50
55
60
65
70
1 10 100 1000 10000
I.m
ax (m
m)
Periodo deRetorno (años)
Longitud de Rio L = 7.42 km
Pendiente de Rio J = 0.018
Prec.para Tc y Tr I = 33 mm/hr
Area de Cuenca A = 9.9 km2
Coef. De Escorrentia C = 0.5
Tiempo de concentración Tc1 = 2.9 hr
Por Vel. De Flujo
Ven Te Chow Tc2 = 2.7 hr
Tr(tiempo de retardo) = Tr = 2.6 hr
Numero de la Cuenca(N) = 70
Lluvia en exceso = 1.1 mm
Gasto Unitario = 0.08 m3/s/km2
Coef. De Corr. TEMEZ K = 0.50
Caudal Maximo(HU) Q = 8.9 m3/s
FABIO ROSSI
Q = 12.9 m3/s
ASUMIDO PARA EL ESTUDIO :
Q = 10.9 m3/s
ANALISIS DE MAXIMAS AVENIDAS PARA LA
M.C. DEL RIO SIBINA TRAMO I
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El TRAMO II comprende desde el punto final del TRAMO I - Unión del río Sibina con el río Huacahua-
ta - hasta la unión del río Sibina con el río Phinaya – progresiva 14+000- Este tramo del río Sibina
presenta tramos de sedimentación como de erosión. El área de la cuenca de este tramo es de 172.28
Km2.
El TRAMO III comprende desde el final del TRAMO II -Unión del río Sibina con el río Phinaya- hasta
la progresiva 15+000 aguas abajo del rio Salka, este punto se ubica aguas debajo de la unión de los
ríos Sibina y Phinaya, el área de la cuenca hasta este punto es de 519.27 km2.
Para seguir esta metodología utilizamos las estaciones de Antashupa, Pallanga, Blanco, Tune, Huari,
Pachacayo y Huancarane. En el cuadro siguiente se muestra la información recolectada que se trata
de caudales máximos diarios:
Caudales Máximos Diarios en m3/s registrados en varias Estaciones (1983 – 2006)
Año Río
Pallanga
Río
Blanco
Cochas
Tune Huari Pachacayo Huancarane
138 km2 237 km
2 481 km
2 487 km
2 720 km
2 2035 km
2
1983 23,80 30,20 214,60
1984 13,04 22,30 193,90
1985 39,30 54,50
1986 25,40 36,90 166,20
1987 14,70 26,40 28,10 36,60 168,20
1988 11,00 14,50 39,72 25,79 47,00 140,10
1989 14,80 16,30 75,05 22,66 109,25 137,20
1990 16,50 20,30 43,35 27,46 89,85 107,20
1991 28,66 19,40 58,70 49,00 153,50 92,99
1992 11,50 13,90 25,40 28,71 66,60 93,99
1993 15,50 15,20 22,89 32,13 72,60 153,40
1994 13,40 19,50 22,89 29,00 42,60 200,57
1995 12,40 18,20 16,54 51,20 30,54 189,01
1996 23,90 26,00 14,00 67,00 26,80 121,55
1997 18,90 30,58 23,29 61,60 64,60
1998 18,40 15,40 18,20 29,08 34,28
1999 13,40 13,27 23,72 50,00 54,16 135,72
2000 13,61 19,72 66,00 52,42 171,32
2001 10,72 28,58 21,95 210,29
2002 15,99 27,03 36,04 52,43 253,66
2003 12,62 24,49 27,16 44,95 269,52
2004 11,98 31,30 33,00 44,10 229,91
2005 10,60 19,40 23,60 28,20 255,64
2006 10,60 21,10 28,70 31,10 239,79
N 13 19 24 19 24 21
El comportamiento similar de las estaciones hidrométricas antes mencionadas se elige por su simili-
tud en su comportamiento, todas estas estaciones a excepción de Huancarane pertenecen a la cuen-
ca del Mantaro, esta cuenca muestra un comportamiento similar a la cuenca del río Salcca. Los regis-
tros mostrados en el cuadro anterior son la base para la regionalización de los caudales máximos
diarios.
Adicionalmente la siguiente información de caudales máximos diarios e instantáneos pertenece a la
estación de Huancarane.
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Caudales Instantáneos y Caudales Máximos diarios en m3/s registrados en la estación de Huanca-rane (1995 – 2006)
Año
Caudal Máximo
Diario
(m3/s)
Caudal Instantáneo
(m3/s)
1995 64,3 153,4
1996 152,5 200,6
1997 150,4 189,0
1999 113,7 121,6
2000 171,3 192,9
2001 201,9 210,3
2002 228,1 253,7
2003 257,0 269,5
2004 220,3 229,9
2005 217,0 255,6
2006 216,2 239,8
Basados en los valores del cuadro anterior se puede relacionar los caudales máximos diarios con los
caudales máximos instantáneos, esta se efectúa mediante una correlación lineal simple de la cual se
obtiene un valor de correlación R2 = 0.7838, este valor se considera aceptable y se puede apreciar
en el grafico siguiente:
Análisis de Frecuencia
Se analizaron dos ajustes de distribución y fueron ajustados a los caudales máximos diarios de la
estación de Huancarane, estas distribuciones son el denominado Distribución del Valor Extremo Tipo
I (Gumbel) y la distribución de Log Pearson tipo II, ambos se pueden apreciar en el grafico siguiente:
En este grafico podemos apreciar que debido a la pendiente positiva al inicio del grafico de los valo-
res originales y los datos logarítmicos transformados, la distribución Gumbel muestra altos valores
que la distribución Pearson tipo III.
y = 1,1412x
R2 = 0,7838
100
125
150
175
200
225
250
275
300
100 125 150 175 200 225 250 275
Maximum daily floods (m3/s)
Ins
tan
tan
eo
us
flo
od
s (
m3
/s)
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Probabilidad Empírica del periodo de retorno de los caudales y las funciones de distribución
Luego del análisis de ambas distribuciones estas presentan buena correlación comparándolos con la
probabilidad empírica de los caudales máximos diarios medidos en la estación de Huancarane.
Funciones de Distribución y su correlación con los caudales medidos
Periodo de Retorno Gumbel Pearson
Tipo III
Huancarane Caudales
máximos diarios
Año m3/s m
3/s m
3/s
1,05 95,0 95,0 64,3
1,77 150,0 152,0 152,4
1,92 157,0 158,8 166,2
2,09 163,0 164,0 168,2
2,30 170,0 171,0 171,3
2,56 173,0 174,0 193,9
2,88 180,0 180,0 201,9
3,29 189,0 188,0 214,6
3,83 196,0 195,0 216,2
4,60 208,0 206,0 217,0
5,75 216,0 212,0 228,1
7,67 231,0 232,0 229,3
11,50 253,0 242,0 257,0
Correlation Coefficient 0,964 0,969
Finalmente la función de distribución Log Pearson tipo III fue elegida, esta función muestra mejores
resultados para los datos mostrados.
El nivel de significancia de la adaptación de la función de distribución Log Pearson tipo III a la proba-
bilidad empírica fue evaluado por el Test de Kolmogorov-Smirnov. Basados en los valores medidos
esta distribución presenta una significancia del 95%.
Análisis Regional
En el análisis regional se determinaron parámetros para una función exponencial, que relaciona el
periodo de retorno, el área de la cuenca y el caudal máximo diario:
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
1 10 100
Return period (years)
Maxim
um
dail
y f
low
(m
3/s
)
Extreme value type I (Gumbel)
Empiric probabilities Huancarane
Pearson type III function
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Qmax = Ci x ANi
Donde:
Qmax : Caudal Promedio Máximo Diario (m3/s)
A : Área de la Cuenca (km2)
Ci : Coeficiente para el periodo de retorno i
Ni : Exponente para el periodo de retorno i
Un análisis de regresión con valores mínimos cuadrados fue aplicado para los diferentes periodos de
retorno correlacionando los coeficientes y exponentes. Para todos los periodos de retorno se encon-
traron altos valores de correlación.
Coeficiente y Exponente del Modelo de Caudal Máximo Diario
Periodo de
Retorno Coeficiente Exponente
Coeficiente de Corre-
lación
Years Ci Ni R2
2 0,172 0,856 0,944
5 0,184 0,900 0,971
10 0,188 0,926 0,980
20 0,192 0,952 0,982
50 0,194 0,969 0,980
100 0,196 0,983 0,977
200 0,199 0,995 0,974
1.000 0,204 1,019 0,965
El valor del caudal máximo diario para diferentes periodos de retorno como función del área de la
cuenca se muestra en la figura siguiente:
Regional Maximum Flow Values
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
0 500 1000 1500 2000
Catchment Area (km2)
Maxim
um
Daily F
low
s (
m3/s
)
T = 2 years
T = 5 years
T = 10 years
T = 25 years
T = 50 years
T = 100 years
T = 200 years
T = 1000 years
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Caudales Máximos Recomendados para el TRAMO II Y III
El TRAMO II comprende desde el punto final del TRAMO I - Unión del río Sibina con el río Huacahua-
ta - hasta la unión del río Sibina con el río Phinaya – progresiva 14+000- Este tramo del río Sibina
presenta tramos de sedimentación como de erosión. El área de la cuenca de este tramo es de 172.28
Km2, con lo que los resultados del Caudal de Diseño se define de acuerdo al modelo descrito ante-
riormente, el cual es igual a: 15 m3/s. + 6.6 m3/s. + 31m3/s, resultando un valor igual a 52.6 m3/s. El
procedimiento para el cálculo se detallo en los párrafos anteriores.
El TRAMO III comprende desde el final del TRAMO II -Unión del río Sibina con el río Phinaya- hasta
la progresiva 15+000 aguas abajo del rio Salcca, este punto se ubica aguas debajo de la unión de los
ríos Sibina y Phinaya, el área de la cuenca hasta este punto es de 519.27 km2. Este tramo es bási-
camente de sedimentación con tramos de erosión especialmente luego de la unión de los ríos Sibina
y Phinaya. Para el caso del TRAMO III, se desarrolla el cálculo de caudales máximos mediante 02
metodologías la primera por regionalización y la otra por el método de la Soil Conservation Service
(SCS).
Los resultados del Caudal de Diseño se define de acuerdo al modelo descrito anteriormente, el cual
es igual a: 15 m3/s. + 6.6 m3/s. + 92m3/s, resultando un valor igual a 113.6 m3/s.
Aplicando la ecuación regional anterior se obtienen los siguientes resultados para diferentes periodos
de retorno:
Area
km2 2 5 10 20 50 100 200 1000
Río Sibina Tramo II 172.28 14 19 22 26 28 31 33 39
Río Sibina Tramo III 36 51 61 74 83 92 100 119
Metodo de la SCS 11 34 50 81 91 111
CuencaPeriodos de retorno (años)
CAUDALES MAXIMOS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO (m3/s)
519.27
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5. MEMORIA DE CÁLCULO
5.1 CAUDALES DE DISEÑO
De acuerdo al análisis topográfico, hidrológico y geológico efectuado en el proyecto se pudo distinguir
03 tramos: el TRAMO I que presenta caudales provenientes de la presa de Sibinacocha, específica-
mente del vertedor de demasías equivalente a 6,6 m3/s (Evaluación histórica del vertedero), y un
caudal de operación máximo en la presa de Sibinacocha de 15 m3/s (EGEMSA), el caudal provenien-
te del vertedor de demasías se presentaría en época de lluvias y el caudal de operación en época de
secas, por lo que para efectos de diseño se asume el mayor caudal mayor que sería de 15 m3/s para
el tramo denominado TRAMO I – A (km0+000 – km4 + 700), dado que el tramo I se divide en 02 tra-
mos por su longitud y diferencias.
El TRAMO I –B (km4+700 – km7+520) considerado el tramo con mayores complicaciones geológicas
– geodinámicas presenta una pendiente máxima promedio del río de 5% la misma que genera ero-
sión e inestabilidad de los taludes, este tramo se diseña con una caudal que viene a ser la suma de
los caudales asumidos para el tramo I-A y el caudal máximo que se genera en la cuenca del tramo I,
este caudal es de 10.9 m3/s, la suma de estos valores es de 32.5 m3/s que viene a ser el caudal de
diseño para el tramo I-B.
El TRAMO II, comprende desde la Unión del río Sibina con el río Huacahuata hasta la unión del río
Sibina con el río Phinaya – progresiva 14+000, el Caudal de Diseño se define de acuerdo al modelo
descrito anteriormente, el cual es igual a: 15 m3/s. + 6.6 m3/s. + 31m3/s, resultando un valor igual a
52.6 m3/s. sin embargo, en este tramo solo se plantea la construcción de 02 desarenadores, los cua-
les se diseñan para una caudal de ingreso de 100 l/s y un caudal de diseño de 30 l/s caudal que irr i-
gara las pampas adyacentes en cada margen del río Sibina en Cullunuma. Los detalles del diseño se
muestran en el ítem respectivo.
El TRAMO III comprende desde el final del TRAMO II -Unión del río Sibina con el río Phinaya- hasta
la progresiva 15+000 aguas abajo del rio Salcca, Los resultados del Caudal de Diseño se define de
acuerdo al modelo descrito anteriormente, el cual es igual a: 15 m3/s. + 6.6 m3/s. + 92m3/s, resultan-
do un valor igual a 113.6 m3/s.
5.2 CONSIDERACIONES GEOLOGICOS – GEOTECNICOS
Atendiendo a las condiciones geodinámicas y morfológicas del Proyecto se ha dividido en tres tra-
mos, cada una de ellas con características distintas. Los primeros 4,5 Km denominado TRAMO I-A
están constituidos por morrenas laterales proximales con una composición de gravas bolones y blo-
ques que alcanzan un promedio de 1.2 m de diámetro soportados en una matriz limo arcillosa de
color negro, las gravas y bolones junto a bloques representan el 30% del contenido de la morrena. La
socavación está entre 0.5m a 1.5 m de profundidad generando desmoronamientos laterales del talud
y pequeños deslizamientos rotacionales.
Es recomendable que en el TRAMO I-A deben plantearse alternativas de defensa ribereña y preven-
tiva, así como de estabilización de los pequeños deslizamientos identificados, como Gaviones que
sirvan como sostenimiento al pie de los taludes y defensa contra la erosión del pie del talud, es decir
muros de revestimiento y en las zonas donde el cauce del río tiene ligeras curvaturas el enrocado con
bloques existentes en el lecho pueden servir de protección de la erosión de pie de los taludes.
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El TRAMO I-B que inicia a partir del Km 4.5 hasta los 7 km, está constituido por morrenas laterales
distales y drumlin, constituidos por gravas en una matriz que representa más del 85% de limos y are-
nas arcillosas de color negro, lo que coadyuva ser más proclives a la erosión. Este tramo es el más
crítico desde el punto de vista geodinámico, ya que tiene el conjunto de procesos geodinámicos críti-
cos (escurrimiento superficial, erosión por surcos, cárcavas y grandes deslizamientos), que han gene-
rado una socavación regresiva del perfil longitudinal.
Es importante indicar que los deslizamientos categorizados como muy grandes que se ubican el
TRAMO I-B requieren una exploración mucho más profunda la misma que no está considerada de-
ntro de los alcances de los términos de referencia del presente proyecto, por ello para estos casos se
plantea soluciones temporales las mismas que deben ser mejoradas luego de haber realizado prue-
bas geofísicas y/o perforaciones diamantina, así mismo, calicatas de profundidades mayores a 5m
que permitan su evaluación, así como el colocado de piezómetros, hitos de monitoreo de movimien-
tos y otros que los consultores así lo requieran para plantear una solución definitiva a estos desliza-
mientos.
Para el TRAMO I-B se recomienda concentrar la alternativa con mayor cantidad de obras tanto prima-
rias como de apoyo (secundarias) que permitan mitigar los efectos erosivos del lecho y de pie del
talud, de manera que para mantener el perfil longitudinal del río será recomendable que éstos puedan
emplazarse en contrapendiente. Paralelamente, los taludes del río deberán ser protegidos con muros
de revestimiento cuyo objetivo es proteger el terreno de la erosión y meteorización además de pro-
porcionar un peso estabilizador.
En el sector final de este tramo, donde se evidencia deslizamientos los trabajos de estabiliza-
ción de éstos, será recomendable tener en cuenta para las correcciones o tratamiento lo si-
guiente:
Modificar la geometría del talud, de manera de disminuir las fuerzas que tienden al movimien-
to de la masa.
Incrementar la resistencia al corte en zonas de rotura, con el descabezamiento del desliza-
miento, la construcción de bermas intermedias y muros de revestimiento que actúen como
tacones en el pie del deslizamiento.
Medidas correctivas por drenaje que permitan reducir las presiones intersticiales que actúan
sobre la potencial o existente superficie de deslizamiento: este drenaje deberá ser necesa-
riamente superficial. Por los altos costos se descarta drenajes profundos.
El TRAMO II Y III geológicamente se hallan sobre afloramientos de roca del Paleozoico, constituida
por una intercalación de Cuarcitas, areniscas, pizarras y esquistos con un comportamiento más resis-
tente a la erosión. Comprende 8.5 km a partir del km 7 hasta los 15.5 km aproximadamente. Corres-
ponde a la zona de sedimentación, producto de la erosión de sedimentos gruesos (gravas, bolones y
bloques) del río regulado Sibina. Se ha identificado pequeños deslizamientos que han dejado de ser
activos.
En el tercer tramo, las medidas correctivas deben ser principalmente de descolmatación, lo que impli-
ca el encauzamiento del río en base a maquinaria pesada, con la inclusión de gaviones en la margen
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derecha del río a la altura del Puente carrozable de Cullunuma donde se evidencia deslizamientos en
las proximidades de la curvatura del río hasta la entra del Puente en el que existe un afloramiento de
cuarcita muy estable ante la erosión.
Se ha evaluado las canteras para agregados para las diferentes obras de estabilización, habiéndose
identificado la pampa de Cullunuma para la explotación de agregados cuyas características físicas
mecánicas cumplen con los requerimientos de norma y existen volúmenes que superan los 20 000
m³.
Se ha evaluado las canteras de piedra para las diferentes obras de estabilización, habiéndose identi-
ficado el lecho del río Sibina y encuentro del río Huacahuata con un volumen estimado de 75 000 m³
y en Pampa Cullunuma un estimado de 30 000 m³. Por otro lado se ha identificado canteras de piedra
en las morrenas laterales al lecho del río con un 15 a 30 % de bolones y bloques de roca, así como
los afloramientos en el macizo del encuentro con el río Huacahuata que deberán ser evaluados en
costos.
La densidad natural de estos materiales está entre 1,995 y 2,093 gr/cm3, considerada como dentro de
los límites de consolidación.
DENSIDAD NATURAL POR MOLDEO
Ubicación % Humedad Densidad natural
húmeda (gr/cm3)
Densidad
seca(gr/cm3)
Puente 1 16.57 1.955 1.677
Puente 2 26.42 2.188 1.73
Puente 3 15.31 2.015 1.747
Casa blanca 18.09 2.108 1.785
Tramo 2a 22.56 1.893 1.545
Tramo 2b 11.87 2.093 1.871
Deslizamiento mayor 26.97 2.294 1.807
Los materiales del área del proyecto sometido a los ensayos de de corte directo han dado los siguien-
tes resultados:
Los resultados del Angulo de fricción y la cohesión no varían sustancialmente en los primeros tramos
y es menor en la zona más crítica del deslizamiento.
As mismo, se calcularon la capacidad portante admisible. Los resultados se muestran en el cuadro
resumen con un factor de seguridad de 3 y para un metro de profundidad.
Ubicación PE
(Tn/m3)
Densidad natural
(gr/cm3)
ángulo de fricción
(grados)
Cohesión
(kg/cm2)
Puente 1 2.668 1.955 22.6 0.48
Puente 2 2.643 2.188 19.3 0.41
Puente 3 2.545 2.015 20.1 0.45
Casa blanca 2.616 2.108 24.2 0.46
Tramo 2a 2.695 1.893 22.3 0.31
Tramo 2b 2.588 2.093 22.8 0.51
Deslizamiento mayor 2.606 2.294 21.3 0.36
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CAPACIDAD PORTANTE ADMISIBLE
Ubicación kNn/n2 Kg/cm²
Puente 1 473.52 4.83
Puente 2 318.1 3.21
Puente 3 362.55 3.7
Casa blanca 536.24 5.47
Tramo 2a 321.91 3.28
Tramo 2b 512.24 5.23
Deslizamiento mayor 344.45 3.52
5.3 CALCULO HIDRÁULICO
Para el análisis hidráulico se evalúa cada TRAMO en situación que denominamos critica para una
pendiente máxima y pendiente mínima para un ancho critico reales. Para cada caso se utiliza el cau-
dal de diseño definido en la hidrología, cuando la pendiente y ancho son mínimos, el valor del tirante
nos conlleva a estimar la altura de los gaviones y cuando se efectúa el análisis con máxima pendien-
te se evalúa que esta velocidad producida sea menor a la permisible, en este caso de 6.4 m/s (Minis-
terio de Agricultura – INRENA – Velocidad limite que genera movimiento de las piedras en el gavión).
A continuación se presenta el análisis para cada tramo:
TRAMO I-A (ANALISIS PARA PENDIENTE MAXIMA DEL TRAMO)
De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente máxima el valor de la velocidad que se produce es de 4.26 m/s el cual es menor a 6.4 m/s
(velocidad máxima permisible para gaviones).
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TRAMO I-A (ANALISIS PARA PENDIENTE MINIMA DEL TRAMO)
De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente mínima el valor del tirante llega a 1.51m, por lo que para este caso asumimos una altura de
2m para los gaviones y para estabilizar taludes se incrementa a 3m de altura.
TRAMO I-B (ANALISIS PARA PENDIENTE MAXIMA DEL TRAMO)
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De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente máxima el valor de la velocidad que se produce es de 6.17 m/s el cual es menor a 6.4 m/s
(velocidad máxima permisible para gaviones).
TRAMO I-B (ANALISIS PARA PENDIENTE MINIMA DEL TRAMO)
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De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente mínima el valor del tirante llega a 1.40m, por lo que para este caso asumimos una altura de
3m para los gaviones dado que cumplen también la función de estabilizar taludes.
TRAMO III (ANALISIS PARA PENDIENTE MAXIMA DEL TRAMO)
De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente máxima el valor de la velocidad que se produce es de 1.85 m/s el cual es menor a 6.4 m/s
(velocidad máxima permisible para gaviones).
TRAMO III (ANALISIS PARA PENDIENTE MINIMA DEL TRAMO)
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De acuerdo a los resultados del análisis hidráulico, se puede notar que para una situación crítica de
pendiente mínima el valor del tirante llega a 2.36m, por lo que para este caso asumimos una altura de
3m para los gaviones dado que cumplen también la función de estabilizar taludes.
5.4 SOCAVACION
La velocidad y las diferentes pendientes que se presentan en el cauce de un río generan socavacio-
nes a los largo del curso, estas varían según el caso, es por ello que en este ítem se resumen algu-
nos criterios vertidos en la literatura relacionada a este tópico.
5.4.1 Tipos de Socavación
Socavación Normal o General
Se entiende por socavación Normal el descenso del fondo de un río que se produce al presentarse
una creciente y es debida al aumento de la capacidad de arrastre de material sólido que en ese mo-
mento adquiere la corriente en virtud de su mayor velocidad , este fenómeno es usual en las partes
altas y medias de la cuenca, sin embargo, experiencias de diagnósticos realizados en cuencas diver-
sas de la Costa y Sierra Peruana, han dado resultado de pendientes promedio de 5 a 7 % en la ma-
yoría de los casos, está pendiente genera de hecho un flujo supercrítico que en su desplazamiento
en el cauce del río lleva consigo sedimentos, en este caso expreso de socavación normal, este trans-
porte es de fondo y con arrastre de material.
Socavación en Estrechamientos
Se entiende por socavación por estrechamientos la que se produce por aumento en la capacidad de
arrastre de sólidos que adquiere una corriente cuando su velocidad aumenta por efecto de una re-
ducción de Área Hidráulica de su cauce.
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Esta situación de ve reflejada por diversas situaciones, entre ellas mencionaremos:
(1) Presencia de una Obra construida en el cauce de un río, un puente por ejemplo,
(2) Asentamiento de una Población a la Ribera de un cauce que es manejado para evitar la erosión
con muros de encauzamientos u otra estructura de protección,
(3) En Áreas Agrícola donde pobladores manejan el cauce para evitar la erosión con muros de en-
cauzamientos u otra estructura de protección
(4) Ganancia de terrenos con fines urbanos y/o Agrícolas
(5) En forma natural por la geomorfología del Río.
En cualesquiera de los casos citados, el cauce disminuye su Área Hidráulica y por ende se incremen-
tan las velocidades del flujo, este efecto se incrementa en época de avenidas.
Socavación en Curvas
Cuando un río describe una curva existe una tendencia en los filetes líquidos situados más lejos del
centro de curvatura a caminar más aprisa que los situados hacia el interior, como consecuencia, la
capacidad de arrastre de sólidos de los primeros es mayor en la parte del cauce exterior a la curva
que en la interior. Cuando se coloca una pila de puente en la corriente de un río se produce un cam-
bio en las condiciones hidráulicas de esta, y, por lo tanto, en su capacidad para producir el arrastre
sólido”.
5.4.2 Socavación general del cauce
Para la determinación de la SOCAVACION GENERAL DEL CAUCE, se presenta el criterio propuesto
por L. L. Lischtvan –Lebediev. Para aplicar este método, es preciso hacer una serie de clasificacio-
nes, según:
CAUCE DEFINIDO
Material Cohesivo:
(1) Distribución de materiales Homogéneo
(2) Distribución de materiales Heterogéneo.
Material No Cohesivo:
(1) Distribución de materiales Homogéneo
(2) Distribución de materiales Heterogéneo.
CAUCE NO DEFINIDO
Material Cohesivo:
(1) Distribución de materiales Homogéneo
(2) Distribución de materiales Heterogéneo.
Material No Cohesivo:
(1) Distribución de materiales Homogéneo
(2) Distribución de materiales Heterogéneo.
Socavación General en Cauces Definidos
El cauce es estable y presenta una sección transversal uniforme, el aporte de material en dichas sec-
ciones se presenta uniforme. La condición para que haya arrastre en las partículas en un punto del
fondo es que la velocidad media de la corriente sobre ese punto, denominada velocidad real, vr, sea
más que la velocidad media que se requiere para que el material existente en tal punto sea arrastra-
do, denominada velocidad erosiva, esta situación no se presenta muy comúnmente en los cauces de
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los ríos ya que normalmente la pendiente de los ríos de la Costa y Sierra Peruana, tienen cambios
muy bruscos y fuertes de pendientes en su recorrido. Sin embargo, en los tramos estables donde se
podría calificar como CAUCE DEFINIDO, en la mayoría de los ríos peruanos se encuentra material
heterogéneo lo que responde al transporte continuo de sedimentos por arrastre de fondo y suspen-
sión debido a las paltas pendientes que conforman los ríos.
En la Costa peruana se ha encontrado por lo general material no cohesivo, característica innata de estratos fluviales. A.1.) Análisis de la socavación general para suelos cohesivos en cauces definidos con rugosidad uniforme
Siendo:
Ve = velocidad erosiva, condición de equilibrio (m/seg) : Ve = Vr
ɣd= peso volumétrico del material seco que se encuentra a la profundidad Hs, en ton/m3
ɞ= peso volumétrico del material seco que se encuentra a la profundidad Hs, en ton/m3
Hs= tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer qué valor de Ve se requiere para
arrastrar y levantar el material, en m.
X = coeficiente variable que está en función del peso volumétrico del material seco, en ton/m3
Ver Cuadros a continuación. Cuadro 1:
Cuadro 2:
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A.2.) Análisis de la socavación general para suelos no cohesivos en cauces definidos con rugosidad
uniforme
Siendo:
Ve=velocidad erosiva, en m/s
Hs = tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer qué valor de Ve, en m.
X = exponente variable que depende del diámetro del material
dm = diámetro media (en mm), de los granos del fondo obtenido por la expresión:
dm = diámetro media (en mm), de una fracción de la curva granulométrica de la muestra que se ana-
liza.
pi = peso como porcentaje de esa misma porción, comparada con respecto al peso de la muestra.
La condición de equilibrio para la socavación será también: Vr = Ve
Cuadro 3: RESUMEN DE CALCULO DE ALTURAS DE SOCAVAMIENTO
Sección Tipo
Progresiva Parámetros del suelo Parámetros hidráulicos
Inicial Longitud
(m) Ø (°)
C
(kN/m2)
Peso (Tn/m3)
Especifico
Q
(m3/s)
S
(%) H (m)
socavación n
B
(m)
Ti-rante
(m)
V
(m/s)
Tramo I-A 2+900 60 22.6 0.48 2.66 15.0 5.0 1.02 0.025 10.0 0.35 4.26
Tramo I-B 6+160 800 21.3 0.36 2.60 32.5 5.1 1.39 0.025 8.0 0.65 6.17
Tramo III 0+000 500 22.8 0.51 2.58 113.6 1.0 0.64 0.025 200 0.30 1.85
Como se puede apreciar en los tramos I-A y I-B, los valores de socavamiento son altos por lo que se
justifica el planteamiento de los colchones reno que evitaran este problema.
5.5 DISEÑO DE LA DEFENSA RIBEREÑA CON GAVIONES
Para el diseño de la estabilidad de los taludes se tiene que revisar los parámetros geotécnicos de los
suelos, los que describimos a continuación y devienen del estudio Geológico geotécnico:
Progresiva Características de los Suelos
Ítem Inicio Fin Peso Densidad seca Cohesión Angulo fricción
(KM) (KM) (kg/m³) (kg/m³) c (kg/cm²) Ø (°)
1 0+000 0+700 2,668 1,677 0.48 22.60
2 0+700 1+500 2,643 1,730 0.41 19.30
3 1+500 2+350 2,545 1,747 0.45 20.10
4 2+350 4+350 2,616 1,785 0.46 24.20
5 4+350 6+050 2,588 1,871 0.51 22.80
6 6+050 7+600 2,606 1,807 0.36 21.30
Se realizo un análisis previo para determinar las alturas máximas para los taludes de acuerdo a las
características de los suelos:
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Se empleo la siguiente fórmula práctica:
Donde: C = cohesión (kg/m2)
ɣ = Peso especifico (kg/m3)
Ø = Angulo de fricción del suelo
Progresiva H Max
Ítem Inicio Fin
(KM) (KM) (m)
1 0+000 0+700 8.584
2 0+700 1+500 6.682
3 1+500 2+350 7.371
4 2+350 4+350 7.967
5 4+350 6+050 8.205
6 6+050 7+600 5.830
5.5.1 Análisis de estabilidad de Taludes
Los métodos de análisis límite disponibles para calcular la posibilidad de que se desarrolle un desl i-
zamiento del tipo rotacional en el cuerpo de un talud, al igual que prácticamente todos los métodos de
cálculo de estabilidad de taludes, siguen tres pasos fundamentales:
1. Se establece una hipótesis sobre el mecanismo de falla que se producirá. Ello incluye tanto la
forma de la superficie de falla como una descripción cinemática completa de los movimientos
que se producirán sobre ella y un análisis detallado de las fuerzas motoras.
2. Se adopta una ley de resistencia para el suelo. Las leyes en uso en la actualidad son suficien-
temente conocidas. Con base en tal ley se podrán analizar las fuerzas resistentes disponi-
bles.
3. Se establece algún procedimiento matemático de “confrontación”, para definir si el mecanis-
mo de falla propuesto podrá ocurrir o no bajo la acción de las fuerzas motoras, venciendo el
efecto de las fuerzas resistentes.
MÉTODO DE BISHOP
Bishop (1955) presentó un método utilizando dovelas y teniendo en cuenta el efecto de las fuerzas
entre las dovelas. Bishop asume que las fuerzas entre dovelas son horizontales; es decir, que no
tiene en cuenta las fuerzas de cortante. [Ref. 2]
Figura 33: ESQUEMA DE FUERZAS SOBRE UNA DOVELA EN EL MÉTODO BISHOP SIMPLIFICADO
(DUNCAN Y WRIGHT, 2005)
24
2
tg
cH
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La solución rigurosa de Bishop es muy compleja y por esta razón, se utiliza una versión simplificada
de su método, de acuerdo con la expresión:
Wsen
FSsen
luWlc
SF/'tancos
'tancos'cos'
.
Donde:
Δl = Longitud de arco de la base de la dovela
W = Peso de cada dovela
C’, φ = Parámetro de resistencia del suelo
u = Presión de poros en la base de cada dovela =γw x hw
α = Ángulo de radio y la vertical en cada dovela
Se requiere un proceso de interacción para calcular el factor de seguridad.
El método simplificado de Bishop es uno de los métodos más utilizados actualmente para el cálculo
de factores de seguridad de los taludes. Aunque el método sólo satisface el equilibrio de momentos,
se considera que los resultados son muy precisos en comparación con el método ordinario.
Otro método muy aplicado para la valoración de la sismicidad es el Método pseudo-estático simpli-
ficado que consiste en valorar el factor de seguridad al deslizamiento en la hipótesis de equilibrio
límite, suponiendo que la aceleración debida al sismo es uniforme en toda la altura del talud. Esta
aceleración se traduce en una fuerza estática, en dirección horizontal, vertical o simultánea en ambas
direcciones, proporcional al peso de la masa deslizante. [Ref. 3]
El coeficiente de proporcionalidad o coeficiente sísmico está relacionado con la intensidad posible del
terremoto. Para la zona del proyecto se ha considerado el valor más crítico equivalente a 0,12.
Se ha realizado el Análisis pseudo-estático en los taludes con ayuda del software XSTABL.
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Cuadro 4: DATOS PARA CALCULO EN SOFTWARE
Sistema Métrico
Progresiva Peso Unitario Cohesión Angulo de
Ítem Inicio Fin Longitud Seco Saturado Cu no drenada fricción
(KM) (KM) (m) (KN/m³) (KN/m³) (KN/m²) (°)
1 0+000 0+700 700.00 16.45 18.09 47.07 22.60
2 0+700 1+500 800.00 16.97 18.66 40.21 19.30
3 1+500 2+350 850.00 17.13 18.85 44.13 20.10
4 2+350 4+350 2,000.00 17.50 19.26 45.11 24.20
5 4+350 6+050 1,700.00 18.35 20.18 50.01 22.80
6 6+050 7+800 1,750.00 17.72 19.49 35.30 21.30
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES TRAMO I- A
Se evaluó la estabilidad de taludes con muros de gaviones para la sección más crítica, mediante el
software GAWACWIN, que incluye la simulación con los gaviones.
Cuadro 5: Análisis de estabilidad de Muros longitudinales
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ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES TRAMO I- B
SECCION KM 6+340
SECCION 6+500
Cuadro 6: RESUMEN DE CALCULO DE ESTABILIDAD CON EL SOFTWARE XSTABL
TRAMO Progresiva
Crítica
Altura γ c φ F.S Seudo-
Estático F.S Seudo-
estático
Talud (m)
(KN/m³) (KN/m²) (º) (Sin banque-
tas) (Con ban-quetas)
6+300 - 6+800 6+340 22.00 17.7 35.3 21.3 0.90 1,174
6+300 - 6+800 6+500 36.00 17.7 35.3 21.3 0.85 0.925
Luego de realizar el Análisis de Estabilidad de Taludes en los tramos más críticos 6+300 – 6+800, por
los modelos de análisis pseudo-estático (Análisis sísmico) mediante el software XSTABL, llegamos a
la conclusión que se presentarán problemas de Estabilidad, ya que de acuerdo a la comprobación de
Estabilidad de Taludes por el Método de BISHOP nos da un resultados del Factor de Seguridad me-
nores a la unidad, para taludes con alturas mayores a 22 m.
Por ello se plantean las siguientes soluciones prácticas, teniendo en cuenta las características ge-
otécnicas de los taludes:
Construcción de Banquetas con cortes escalonados, con la finalidad de disminuir el peso de la
masa o macizo. Las dimensiones adoptadas para la banqueta tipo son: ancho de las banquetas
3,00, distancia vertical máxima entres banquetas 7,00m primera banqueta y de 5.00 m para las
siguientes con taludes (V: H), 3: 1. En los cuadros anteriores se muestra los cálculos de estabi-
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lidad de los taludes con banquetas, los cuales dan factores de seguridad satisfactorios para al-
turas menores a 22.00 m.
Se consideran además medidas agronómicas, revegetación con vegetación “natural” económ i-
ca y estética, que generen la cobertura al terreno e incrementen la resistencia por la profundi-
dad de las raíces. Preferentemente, se deben usar las especies locales nativas que tengan las
propiedades crecimiento, resistencia, cobertura densa del terreno y raíces profundas.
5.6 DISEÑO DE REVESTIMIENTO DE LECHO DE RIO CON GAVIONES
El revestimiento tiene por objeto proteger el material del cauce de los efectos de la erosión, para este
caso se plantea el uso de gaviones tipo Colchon Reno.
Procedimiento de Cálculo 1. Predimensionamiento de colchones.
2. Verificación de arrastre de colchones por velocidades.
5.6.1 Predimensionamiento de los Colchones
En base al análisis hidráulico e hidrológico se compara las velocidades críticas y limites.
Determinación de las velocidades actuantes
Para flujo uniforme aplicamos la formula de Manning:
nSRv
2/13/2
Donde; V= Velocidad media
R= radio hidráulico
S= pendiente de fondo
n= coeficiente de rugosidad de Mannig.
De acuerdo a las evaluaciones hidráulicas se tiene que la velocidad que se genera en el TRAMO I-B,
mas critico es de la velocidad de 6.17 m/s
Pre dimensionamiento de espesores y tamaño de relleno
Tipo Velocidad
Crítica
Velocidad
límite
Espesor
(m)
Piedra de relleno
Dimensiones
(mm) dm
Colchones reno
3.5 4.2 0.15 a 0.17
70 a 100 0.085
4.2 4.5 70 a 150 0.110
3.6 5.5 0.23 a 0.25
70 a 100 0.085
4.5 6.1 70 a 150 0.120
4.2 5.5 0.30
70 a 120 0.100
5.0 6.4 100 a 150 0.125
Gaviones 5.8 7.6
0.50 100 a 200 0.150
6.4 8 120 a 250 0.190
Velocidad crítica: velocidad que puede soportarse sin movimiento de piedras en colchón.
Velocidad límite: velocidad que puede soportarse admitiéndose modestas deformaciones debido al
movimiento de piedras en colchón.
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Predimensionamiento de colchones:
Escogemos el colchón reno de 0.30m de espesor, largo de 5m y ancho de 2m.
5.6.2 Verificación de arrastre de colchones por velocidades
Determinación de Velocidad Crítica – Se pre dimensionamiento el diámetro medio del material de relleno de los gaviones. – Se lee el valor de velocidad crítica en figura 1:
De acuerdo a los análisis efectuados en el grafico observamos para el TRAMO I-B, que para un diá-
metro medio de piedra de 0.125m elegido en el prediseño del colchon reno y para un numero de
Froude de 2.43, la velocidad critica resulta en un valor de 4.9 m/s, valor que es menor a la velocidad
de 6.17 m/s.
Con estos valores demostramos que es necesario recubrir el fondo del río con gaviones tipo colchon
reno y además para mejorar su comportamiento se incluye geotextil.
5.7 DISEÑO DE LOS DESARENADORES
Como se exigen en las bases de la licitación es necesario construir 02 desarenadores en cada canal
de riego existente en cada margen del rio Sibina, para ello se asume un caudal de ingreso de 100 l/s
y un caudal de diseño de 30 l/s, el procedimiento de cálculo se muestra a continuación:
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DISEÑO DE DESARENADOR
Proy ecto "CONSTRUCCION DESARENADORES TRAMO II - CULLUNUMA"
Sistema TRAMO II
Sector CULLUNUMA
Obra: DESARENADOR
1.00 DESCRIPCION:
a
a
a
2.00 PARTES DE UN DESARENADOR
1.-
2.-
3.-
4.-
5.-
6.-
2.00. PASOS DE DISEÑO:
2.10. Datos Basicos.
a Caudal de Diseño:
a Canal de Entrada y Salida :
b = Ancho solera (m)
Z = Talud
n = Rugosidad
S = Pendiente (m/m)
Vertedero: el cual se construye al f inal de la camara de sedimentacion y sirve para captar el agua limpia de las capas superiores y
entregarlas al canal. En este punto es recomendable controlar la velocidad del f lujo (V≤1.0m/s.) Cuando la altura de la camara de
sedimentacion es mayor a la del canal de salida, el diseño se simplif ica a la colocacion de un escalon hasta el nivel de la base del
canal de salida.
Son estructuras hidraulicas, utiles para sedimentar y decantar el material solido en suspension dentro del agua, compuesto generalmente por
particulas de arenas y arcillas, presente en abundantes cantidades especialmente en sistema de riego zonas de alta montaña, los cuales son
indeseables dentro de un sistema de riego por las siguientes razones:
Formacion de depositos de sedimentos dentro de los canales o tuberias, los cuales reducirian su seccion y capacidad de conduccion.
Esto se ve agravado en las depresiones tales como puntos bajos de sifones invertidos.
Erosion de paredes de canales y en especial de tuberias de conduccion y sifones invertidos
Obstruccion de tuberias de conduccion, sifones invertidos, medidores y otras obras de Arte.
Compuerta de Lavado: Colocada en la base de la camara de sedimentacion, que se utiliza para realizar la limpieza en la etapa de
operación.
Vertedero de excedencias: que sirve para evacuar el caudal excedente que ingresa al desarenador. Este puede construirse antes
del desarenador o puede formar parte de una de las paredes del desarenador, como vertedero lateral, debiendose garantizar la
descarga, hacia un canal de evacuacion paralela o transversal a esta, debidamente protegida, de preferencia revestida.
La ubicación del desarenador mas importante de un sitema de riego, se ubica generalmente entre la bocatoma y el inicio del canal o tuberia de
conduccion. Por seguridad tambien es importante colocar desarenadores adicionales antes del ingreso a conductos cerrados como tuberias, sifones
invertidos o estanques.
Transicion de entrada: que sirve para conducir el agua del canal de entrada hacia la camara de sedimentacion, minimizando la
turbulencia. Usualmente se recomienda colocar un angulo de divergencia suave, menor a 12º30' con respecto al canal de entrada.
Camara de Sedimentacion: que es donde se logra disminuir la velocidad del f lujo, debido al incremento de la seccion, lo cual hace que
las particulas solidas se precipiten al fondo. Es la parte principal de la estructura, donde se realizan los procesos de sedimentacion y
decantacion.
Transicion de salida: que sirve para conducir el agua de la camara de sedimentacion hacia el canal de salida. En algunos tipos de
desarenadores suele omitirse esta parte, pero se recomienda su uso, puesto que regula la formacion de turbulencia a la salida del
desarenador, pudiendo remover los sedimentos ya decantados.
Le Lc Ls Cc
Canal de
entrada
1 2 3
4
Camara de
carga
Compuerta
de lavado Camara de
carga
salida a Linea de
Conduccion
6
5
Vertedero
h1
Z
b
y
T
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2.20. Calculo de elementos de los canales
Se calculan los elementos de los canales de Entrada y Salida :
Y = Tirante normal P = Perímetro
A = Area hidraulica R = Radio hidraulico
T = Espejo de agua V = Velocidad
F = Número Froude E = Energía Específica
2.30. Diseño del Desarenador :
2.31. Datos de Ingreso:
ø = Partículas a sedimentar (mm) :
a = Coeficiente de CAMP :
&s = Peso específico granos (kg/cm³) :
&o = Peso específico agua (kg/cm³) :
Z = Talud propuesto de paredes :
2.32. Calculos:
&s/&o = Relación de pesos: &s/&o
Vs = Veloc.Vertical Sediment. grano límite (m/seg) : De acuerdo a tabla, en funcion de &s/&o ): PPL. Pág. 5 - 15
L = Longitud efectiva del desarenador (m):
B = Ancho del desarenador (Espejo de agua) (m):
b = Base menor del Desarenador (m):
td = Tiempo de transcurso (seg).
Vd = Velocidad horizontal de sedimentación (m/seg) :
Le = Longitud de transición (Φ = 12,5°)
2.40. DISEÑO DEL VERTEDOR LATERAL
2.41. Datos de Entrada:
hu = Carga de agua extremo inferior del vertedero (m) hu = +/-10 cm.
ho = Carga de agua extremo superior del vertedero (m)
Y' = Tirante normal canal de salida con el caudal de diseño (m)
Q' = Caudal en el canal de salida con hu. de carga adicional (Formula de Manning) (m³/seg) .
δ = Coeficiente de vertedero lateral (Manual de pequeñas Obras de Regadío - COOPOP)
µ = Coeficiente de Contracción, depende de forma del vertedero (Ver pág. 3-9 PPL )
g = Gravedad (m/seg²)
S = Pendiente fondo del Desarenador (%)
L' LT ô hY LcL' L hcEntrada canal al estanque ho %
)*04.0(
*
VdVs
hVdL
hZhL
tdQB *)
*
*(
*aVd
3tan*2
)( LTBLsLe ENTRADA
Vd
Ltd
ZhBb **2
uo hh *8.0
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2.42. Calculos de Diseño:
hc = Carga de agua promedio sobre el vertedero (m)
QEXC = Gasto excedente a evacuar por el Vertedero (m³/seg)
Lc = Longitud del Vertedor (m)
Qver : Gasto del vertedero lateral [Forchheiner]. (Manual de pequeñas Obras de Regadío - COOPOP) (m³/seg)
2.43. Condiciones que deben satisfacer los Resultados:
CONDICION I :
Verfificacion de Nº de FROUDE Vo / (g * h) ≤ 0.75
CONDICION II :
Altura vertedor desde nivel referencia fondo de canales w = Y'
Diferencia de cotas (hu - ho) < ((Y' + hu) - w)
23
***2**3
2* hLgQver
2
uo
c
hhh
2
3
**2**3
2* C
EXC
C
hg
QL
QdQQEXC '
DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA
1.00. DATOS BASICOS:
1.01 Caracteristicas del canal de Entrada :
Caudal de Avenida QAVENIDA m3/s 0.100
Ancho solera b m. 0.400
Talud Z 0.000
Rugosidad n 0.017
Pendiente S m/m 0.02
Altura de canal h m. 0.15
1.02 Caracteristicas del canal de Salida :
Caudal de Diseño Qd m3/s 0.030
Ancho solera b' m. 0.400
Talud Z' 0.000
Rugosidad n' 0.017
Pendiente S' m/m 0.01
Altura de canal h' m. 0.08
2.00. PREDIMENSIONAMIENTO Y DISEÑO
2.10. CALCULOS DE ELEMENTOS DE CANALES..
2.11 Calculo de elementos del canal de Entrada
Tirante Supuesto Ys m. 0.207
Tirante normal Y m. 0.207
Area hidraulica A (b + Y*Z) * Y 0.083
Espejo de agua T m. b + 2*Y*Z 0.400
Número Froude F V / (g * Y)1/2 0.900
Tipo de flujo : Subcrítico
Perímetro P m. 2*Y*(Z2 + 1)1/2 + b 0.814
Radio hidraulico R m. A / P 0.102
Velocidad V m/s Qd / A 1.281
Energía Específica E m-kg/kg Y + ( V2/2*g ) 0.290
h1
Z
b
y
T
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2.12 Calculo de elementos del canal de salida
Tirante Supuesto Ys 0.144
Tirante normal Y' m. 0.144
Area hidraulica A' (b' + Y'*Z') * Y' 0.065
Espejo de agua T' m. b' + 2 * Y' * Z' 0.450
Número Froude F V' / (g * Y' )1/2 0.978
Subcrítico
Perímetro P' m 2* Y' *((Z') 2 + 1)1/2 + b' 0.737
Radio hidraulico R' m A' / P' 0.088
Velocidad V' m/seg Qd / A' 1.161
Energía Específica E' m-kg/kg Y' + ( (V') 2/2*g ) 0.212
2.20. DISEÑO DEL DESARENADOR
2.21. Datos de Ingreso:
Diametro de Partículas a sedimentar ø mm ASUMIDO 0.50
Coeficiente de CAMP a ASUMIDO DE TEXTO 44 Irrigaciones: Cesar A. Rosell C.Pág. 131
Peso específico granos &s kg/cm³ DE TABLAS 2.70
Peso específico agua &o kg/cm³ DE TABLAS 1.00
Talud propuesto de paredes Z ASUMIDO 0.00
Pendiente de la base del Desarenador S m/m ASUMIDO 0.05
2.22. DISEÑO DEL DESARENADOR:
Relación de pesos: &s/&o 2.70
Veloc.Vertical Sediment. grano límite Vs m/seg De tablas en funcion a ф 0.054 "O.R. para zonas Montañosas" Tabla 15.3, pag. 200
Velocidad horizontal de sedimentación Vd m/seg a *(ø)1/20.31
Altura de la camara de Sedimentacion
Altura de la camara si Desarenador Rectangular hs m. Qd / (Vd*B) 0.50
Altura de la camara de Sedimentacion hs m. ASUMIDO 0.50
Tiempo de Retencion ts seg. H / Vs 9.26
Longitud efectiva del desarenador
Longitud efectiva del desarenador Calculo 01 L1 m. Vd*hs /(Vs - 0,04 Vd) 3.74
Longitud efectiva del desarenador Calculo 02 L2 m. Vd / Vs * hs * f 5.76 Manual de Mini y Micro Centrales Hidroelect.
Longitud efectiva del desarenador Calculo 03 L3 m. K * Vd * ts 4.32 "O.R. para zonas Montañosas" f :Tabla 15.4 , pag. 201
Longitud efectiva del desarenador Asumido L m. ASUMIDO 4.50
Tiempo de transcurso td seg. L / Vd 14.46
Base Mayor del desarenador
Base Mayor del desarenador calculado B m (Qd * td / L * h) + Z * hs 0.64 ( Al Espejo de agua )
Base Mayor del desarenador asumido B m ASUMIDO 0.80 …..¡ OK !!!
Base Menor del Desarenador
Base Menor del tanque calculado bm m. B - (2*hs*Z) 0.64
Base Menor del tanque con B asumido bm m. Calculo con B asumido 0.80
Longitud de transición (criterio de Hinds )
Angulo de inclinacion de Transicion θ º 12.50
Longitud de transición calculado L' m. (B - Tentrada) / 2 tan θ < = L / 3 0.90
Longitud de transición asumido L' m. ASUMIDO 0.90 …..¡ OK !!!
CHEQUEO ( L'<=3L/4) L' ≤ 3*L/4 L, B, b, L', h; SON ADECUADAS
Altura del Tanque colector dr m. S*L 0.23
Borde Libre BL m. ≥15 CM. 0.20
Altura Inicial de Paredes de Desarenador Hi m. hs+BL 0.70
Altura Final de Paredes de Desarenador Hf m. hs + dd + BL 1.00
Verificacion :
Relacion entre la Base y la Altura del desarenador 0.80 < B / Hi < 1.0 1.14
Longitud de Salida Ls m. Asumir Long. Similar a la transicion: 0.90
Longitud Total del Desarenador LT m. L + L' + Ls 6.30
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2.30. DISEÑO DEL VERTEDOR LATERAL
2.31. Datos de Entrada:
Caudal Excedente m³/seg QAVENIDA - QDISEÑO 0.070
Coeficiente de Descarga Cd Para cresta de borde Rectangular 1.90
Gravedad g m/seg² ASUMIDO 9.81
Tirante normal canal de salida con el caudal de diseño Y' m. 0.14
Carga de agua extremo inferior del vertedero hu m. hu = +/-10 cm. 0.05
Carga de agua extremo superior del vertedero ho m. ho = 0,8 hu 0.04
Caudal en el canal de salida con hu. de carga adicional Q' m³/seg Formula de Manning 0.113
Coeficiente de vertedero lateral δ ASUMIDO 0.95 (Manual de pequeñas Obras de Regadío - COOPOP)
Coeficiente de Contracción, depende de forma del vertedero µ ASUMIDO 0.70 (Ver pág. 3-9 PPL )
Pendiente fondo del Desarenador S m/m ASUMIDO 5.00 %
2.32. Calculo de la Longitud del Vertedor
Carga de agua promedio sobre el vertedero hc m. (ho + hu) / 2 0.05
Gasto del vertedero lateral Qver (1) m3/seg. Q' - Qd 0.038
Longitud del Vertedor
Longitud del Vertedor calculado Lc m. 2.05 BIEN! Lc<L; L incluye el ancho del canal limpia
Longitud del Vertedor asumido Lc m. 2.00
Gasto del vertedero lateral [Forchheiner]. Qver (2) m3/seg. ð*(2/3)*µ*(2g)1/2*L*h3/20.038 (Manual de pequeñas Obras de Regadío - COOPOP)
Verificacion de Caudal excedente eliminado Qver(1) = Qver(2) 0.00 ¡ OK !
2.32. CHEQUEO DE DISEÑO
Condiciones que deben satisfacer los Resultados:
CONDICION I :
Calculo del Nº de FROUDE F ≤ 0.75 Vo / (g * h) = 0.14 Condición I satisfecha!
CONDICION I I :
Altura vertedor desde nivel referencia fondo de canales w m. w = Y' 0.14
Diferencia de cotas (hu - ho) < ((Y' + hu) - w) Condición II satisfecha!
2.40 DISEÑO DE LA VENTANA Y COMPUERTA DE LIMPIA DEL DESARENADOR
2.41 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LIMPIA DEL DESARENADOR
Caudal captado por el Desarenador QCAPTADO m3/s 0.100
Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) Hd m Asumido 0.700
Altura del nivel de aguas calculado Hd m hs + dr 0.725
Constante "K" K 0.95 - 0.97 0.970
Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a m Asumido 0.300
Coeficiente "e" e Valor asumido de tablas en función de a/H 0.635
Relación "a/H" a/H 0.414
Ancho de la compuerta bc m Asumido 0.300
Velocidad en el Desarenador v m/s Se asume que la velocidad del agua en el desarenador es: 0.000
Caudal que sale por la compuerta de lavado QLAVADO m³/s K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.50.175
Verifica el caudal que sale por la compuerta de lavado QLAVADO m³/s QLAVADO > QCAPTADO Bien!!!
Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado VLAVADO m/s QLAVADO / ( bc * e * a ) 3.067
Verifica Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado VLAVADO m/s 3.00 <= VLAVADO <= 6.00 Bien!!!
2.42 CALCULO DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA
Caudal captado por el Desarenador QCAPTADO m3/s 0.100
Base del canal bCANAL m Debe ser >= "bc" (Ancho de la compuerta) 0.300
Talud de las paredes del canal Z Para canal rectangular 0.000
Rugosidad n Para canal revestido con concreto 0.017
Pendiente del fondo del canal de excesos S m/m SMIN >= 2.00 0.050
Altura del tirante y m con Solver 0.151 Celda Calculada
Area A m² ( bCANAL + Z * y ) * y 0.045
Radio hidráulico R m ( bCANAL + Z * y ) * y / (bCANAL + 2 * y * ( 1 + Z² ) ) 0.075
Diferencia Δ m A * R2/3
- Qr * n / S1/2
0.000 Celda Objetiv o
Velocidad VCANAL m/s Qr / A 2.211
Verifica Velocidad del agua através del canal VCANAL m/s 2.00 <= VLAVADO <= 6.00 Bien!!!
Borde libre del canal BLCANAL m De preferencia >= 0.15 m 0.153
Altura del canal calculado HCANAL m y + BLCANAL 0.304
Altura del canal asumido HCANAL m Debe ser >= "a + 0.10" (Apertura de la compuerta) 0.400 ….OK!
3.00. DIMENSIONES FINALES DE LA ESTRUCTURA:
3.10. DESARENADOR
Longitud efectiva del desarenador Asumido L 4.50 m.
Base Mayor del desarenador B 0.80 m
Base Menor del tanque bm 0.80 m.
Altura del Tanque colector dr 0.23 m.
Longitud de transición de Entrada L' 0.90 m.
Longitud de transición de Salida Ls 0.90 m.
Longitud Total del Desarenador LT 6.30 m.
Altura Inicial de Paredes de Desarenador Hi 0.70 m.
Altura Final de Paredes de Desarenador Hf 1.00 m.
3.20. VERTEDOR DE EXCEDENCIAS
Longitud del Vertedor Lc 2.000 m.
Altura del Vertedor ( hv + BL ) Hvert. 0.245 m.
3.20. COMPUERTA DE LIMPIA
Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a 0.300 m.
Ancho de la compuerta bc 0.300 m.
Base del canal bCANAL 0.300 m.
Altura del canal HCANAL 0.400 m.
Pendiente de canal S 5.00%
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6. INFRAESTRUCTURA PLANTEADA
De acuerdo a los Términos de Referencia se tiene que las causas de los problemas que se generan a
lo largo del Río Sibina son:
Erosión debido a la acción del curso de agua sobre el lecho y márgenes del río Sibina (Nacien-
te del Salcca), en el tramo ubicado aguas abajo de la presa Sibinacocha.
Desmoronamientos y deslizamiento debido a saturación y erosión en ambas márgenes del río
Sibina.
Erosión de terrenos en la margen derecha del río Salka, sector de Cullunuma.
Como consecuencia de la erosión, las aguas del río Sibina contienen altas tasas de sólidos en
suspensión (limos y arcillas), los cuales afectan directamente la pradera natural que es irrigada
mediante pequeñas infraestructuras de riego existentes en el sector de Cullunuma.
En base a estos objetivos se efectúa un planteamiento que se muestra en las láminas 1, 2-A, 2-B, 3,
4, 5 y 6, así mismo, se describen a continuación:
6.1 TRAMO I -A
En el tramo I se identifico tramos específicos que presentan problemas de erosión y que ya fallaron
por causa de la erosión de fondo sufrida, normalmente estos casos se presentan en las curvas, del
mismo modo se encontró en la evaluación efectuada 02 puentes (Casablanca1 ubicado en la progre-
siva 2+610 y Casablanca 2 ubicado en la progresiva 3+250) los que deben ser protegidos para evitar
problemas de socavación de fondo y desestabilización de taludes que podrían afectar estas estructu-
ras.
En este tramo se plantea la construcción de gaviones a manera de defensa ribereña, las mismas que
estarán compuestas por gaviones que se ubican en los tramos críticos (curvas) que aproximadamen-
te llegan a 500m, así mismo, se plantea proteger los puentes con gaviones ubicados tanto en el fon-
do de río como aguas arriba como aguas debajo de los estribos de cada puente. En el cuadro y gráfi-
cos siguientes se aprecian la propuesta para este tramo:
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Tramo I, pendiente baja y zona en curva típica por proteger
Estribos y base de puentes por proteger
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Cuadro de Obras planteadas en el Tramo I-A
Del mismo modo, es necesario plantear obras para el control de los afluentes que se presentan a lo
largo del río Sibina, en este caso del Tramo I-A, estas obras se ubican de acuerdo a lo detallado en el
siguiente cuadro:
6.2 TRAMO I-B
Este se define como el tramo más crítico dado que las pendientes que se presentan son pronuncia-
das y el material de fondo y taludes del río son muy sensibles a la erosión provocada por el río Sibi-
na, por ello se plantea en coordinación con EGEMSA el tratamiento integral de este tramo con gavio-
nes tanto en las márgenes como en el cauce central dado que de acuerdo a los análisis y evaluacio-
nes realizadas es necesario su construcción, esta propuesta se realiza de acuerdo al siguiente grafi-
co:
Inicio Fin
Tramo I -A
1 Muro con gaviones 0+600 0+640 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
2 Muro con gaviones 1+420 1+480 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
3 Muro con gaviones 2+680 2+740 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
4 Muro con gaviones 2+900 2+960 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
5 Muro con gaviones 2+980 3+020 Margen Derecha Estabilización de deslizamientos
6 Muro con gaviones 3+360 3+440 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
7 Muro con gaviones 3+640 3+700 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
8 Muro con gaviones 4+140 4+220 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
9 Muro con gaviones 4+400 4+480 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
10 Muro con gaviones 1+040 1+080 Ambas margenes Protección erosión en curvas
11 Muro con gaviones 1+100 1+140 Ambas margenes Protección erosión en curvas
12 Muro con gaviones 1+300 1+380 Ambas margenes Protección erosión en curvas
13 Muro con gaviones 1+500 1+560 Ambas margenes Protección erosión en curvas
14 Muro con gaviones 1+640 1+690 Ambas margenes Protección erosión en curvas
15 Muro con gaviones 1+980 2+100 Ambas margenes Protección erosión en curvas
16 Muro con gaviones 2+120 2+150 Ambas margenes Protección erosión en curvas
17 Muro con gaviones 2+330 2+380 Ambas margenes Protección erosión en curvas
18 Muro con gaviones 2+460 2+520 Ambas margenes Protección erosión en curvas
19 Muro con gaviones 2+770 2+820 Ambas margenes Protección erosión en curvas
20 Muro con gaviones 3+070 3+110 Ambas margenes Protección erosión en curvas
21 Muro con gaviones 3+510 3+560 Ambas margenes Protección erosión en curvas
22 Muro con gaviones 3+860 3+960 Ambas margenes Protección erosión en curvas
23 Muro con gaviones 4+070 4+120 Ambas margenes Protección erosión en curvas
24 Muro con gaviones 4+230 4+280 Ambas margenes Protección erosión en curvas
25 Muro con gaviones 4+500 4+540 Ambas margenes Protección erosión en curvas
26 Muro con gaviones 4+580 4+630 Ambas margenes Protección erosión en curvas
27 Muro con gaviones 2+585 2+635 Ambas margenes Protección erosión Puente
28 Muro con gaviones 3+220 3+310 Ambas margenes Protección erosión Puente
Item DescripciónProgresiva
Ubicación Observación
TRATAMIENTO DE AFLUENTES
Progresiva Descripción
1+060 Afluente 5
1+340 Afluente 6
1+540 Afluente 7
3+080 Afluente 9
4+080 Afluente 12
4+200 Afluente 13
4+540 Afluente 14
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Así mismo, para controlar y mejorar las pendientes pronunciadas es necesario plantear diques trans-
versales para poder mejorar el comportamiento del río y reducir la erosión que se genera por las altas
pendientes, en el siguiente grafico se muestra la propuesta de control que se plantea ene l presente
estudio:
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Tramo típico del tramo I-B
Obras Planteadas en el Tramo I-B
Del mismo modo se debe controlar los afluentes que llegan al tramo II por ello se identifico y evaluó
cada uno de ellos proponiendo para caso su tratamiento de modo que estos se incorporen a la pro-
puesta integral del proyecto. A continuación se muestra la forma de trabajar en los afluentes típicos y
la relación de los que se deben intervenir:
Inicio Fin
Tramo I-B Estabilización de taludes y
1.00 Muros y base antisocavante con gaviones 4+700 7+520 2820 protección de lecho de río con gaviones
2820
Item DescripciónProgresiva Longitud
(m)Observación
Descripción Longitud (m)
6+260 17.50
6+340 21.00
6+440 29.00
6+540 17.50
6+640 14.50
6+740 14.50
6+820 13.00
6+920 18.50
145.50
DIQUES CON GAVIONES
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Tratamiento de afluente con pendiente suave
Tratamiento de afluente con pendiente elevada
Así mismo, en este tramo se presentan los taludes con mayores problemas de estabilidad en cada
uno de ellos se planteó su estabilización la misma que se trata de construir banquetas de estabiliza-
ción, drenes en tierra y revestidos así como en algunos casos el colocado de geomembrana, este
tratamiento se puede observar en el grafico siguiente:
Progresiva Descripción
5+040 Afluente 15
5+980 Afluente 16
6+000 Afluente 17
6+200 Afluente 18
6+540 Afluente 19
6+620 Afluente 20
7+240 Afluente 21
7+340 Afluente 22
7+360 Afluente 23
CON GAVIONES
TRATAMIENTO DE AFLUENTES
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6.3 TRAMO II
De acuerdo a los Términos de Referencia se debe proponer estructuras que retengan los sedimentos
que son atrapados por las bocatomas existentes, por lo que se propone para ambos casos la cons-
trucción en cada margen de un desarenador de modo de atrapar estos sedimentos para luego ser
expulsados hacia el río Salka.
6.4 TRAMO III
En este tramo se propone la construcción de gaviones a manera de defensa ribereña en los tramos
críticos, especialmente en los que el río ya genero inestabilidad, que se ubican principalmente en las
curvas y otros, se ubican tanto en la Margen Derecha (km 0+060 al km 0+500) y en la Margen Iz-
quierda (km 0+390 al km 0+670 y km 1+000 al km 1+140)
Tramo II
1 Desarenadores (km 0+160 y km0+025) 02 Und Ambas margenes
Item Descripción Cantidad Observación
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Tramo III, Presencia de deslizamientos y erosión en bordes
Detalle de obras propuestas en el Tramo III
Inicio Fin
Tramo III
1 Muro con gaviones 0+060 0+500 Margen Derecha Estabilización de deslizamientos
2 Muro con gaviones 0+390 0+670 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
3 Muro con gaviones 1+000 1+140 Margen Izquierda Estabilización de deslizamientos
Item DescripciónProgresiva
Ubicación Observación
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7. ANEXOS
7.1 GLOSARIO
Morrenas
Son acumulaciones de sedimentos detríticos derivados del hielo, no seleccionados, heterogéneos,
heterométricos, poligénicos, con clastos angulosos que suelen presentar marcas producidas durante
el transporte.
Forman montículos, colinas o alineaciones que culminan en una cresta aguda. Se clasifican según
diversos criterios:
-Según su posición respecto al hielo del glaciar: lateral, central, frontal y de fondo. Esta última no pre-
senta morfología en montículos.
-Según su geometría: arco, semi luna, acordeón o zig-zag y rectilínea, como más generales.
-Por su génesis: de empuje (originada por avances), arcos y crestas de pulsación (originadas en es-
tabilizaciones del avance glaciar), externas e internas (debidas a retrocesos-estabilizaciones), de
ablación (producidas durante retrocesos rápidos).
Drumlims
Son acumulaciones de depósitos fluvioglaciares y glaciolacustres en niveles o lentejones inter estrati-
ficados. Se forman en el lecho basal y presentan una morfología "en dorso de ballena", más o menos
disimétrica, pero siempre elongada según el sentido de desplazamiento del hielo y con su máxima
anchura y elevación dispuestas en el sentido de dicho desplazamiento. Una vez retirada la masa de
hielo quedan sobre la llanura del antiguo lecho basal destacando como colinas y montículos disper-
sos o asociados en un campo de drumlins. Estos últimos caracterizan las grandes llanuras de till
pleistocenas allí donde los glaciares, o parte de ellos, no estaban confinados a los relieves circundan-
tes. Determinadas rocas del lecho glaciar remodeladas por abrasión, pero con morfología similar a la
descrita para las drumlins, reciben el nombre de drumlins rocosos.
Talweg
Es la zona más profunda o baja de un cauce o río.
Geoforma
Forma de la tierra
Morfogénesis
Creación o evolución de las formas de la superficie terrestre bajo la acción de fuerzas endógenas o
exógenas.
Plio –Pleistocénicos
Edad de roca o suelo
Relictos
El término relicto remite a los remanentes sobrevivientes de fenómenos naturales
Perma húmedos
Suelos permanetemente húmedos (humedales)
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Son suelos livianos y porosos, muy baja densidad, poca cohesión, baja o nula plasticidad. Muy alta capacidad de retención de agua y buena conductividad hidráulica (al estado de semi des-compuestos).
Denudativos
Se refieren a fenómenos de erosión hídrica, caídas de roca, áreas mal drenadas, flujos de tierra y de
rocas y flujos de menor tamaño y Deslizamientos.
Caudal Máximo
Es el caudal extraordinario que se puede presentar o se ha presentado en un determinado río con un
periodo de retorno específico.
Periodo de Retorno
Es el tiempo esperado o tiempo medio entre dos sucesos improbables y con posibles efectos ca-
tastróficos. El período de retorno, generalmente expresado en años, puede ser entendido como el
número de años en que se espera que mediamente se repita un cierto caudal, o un caudal mayor.
Deslizamiento
Movimiento de una masa de roca, detritos o tierra pendiente.
7.2 BIBLIOGRAFIA
MINAG, INRENA, “Diseño de revestimientos con gaviones”.
SNIP, Guía metodológica para proyectos de protección y control de inundaciones en áreas
agrícolas o urbanas. 2011
MARTÍN VIDE, Juan Carlos, “Ingeniería Fluvial”, Editorial Alfa y Omega
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7.3 COTIZACIONES
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7.4 ANEXO FOTOGRAFICO
7.5 METRADOS
7.6 COSTOS Y PRESUPUESTOS – DESAGREGADO DE RECURSOS
7.7 COSTOS UNITARIOS
7.8 FORMULA POLINOMICA
7.9 PROGRAMACION DE OBRAS
7.10 ESPECIFICACIONES TECNICAS
7.11 PLANOS