Modelamiento hidrológico e hidráulico para un sistema de alerta temprana en la quebrada Cashahuacra, distrito de Santa Eulalia

Abstract

El presente trabajo consiste en el modelamiento hidrológico e hidráulico de la quebrada Cashahuacra ubicada en el distrito de Santa Eulalia con el fin de proponer la estructura de un sistema de alerta temprana que integre estos modelos para evitar la pérdida, primordialmente, de vidas humanas. Se presenta una síntesis de los principales eventos de flujo de detritos ocurridos en dicho lugar así como un marco teórico que aborda conceptos básicos relacionados al estudio de la hidrología e hidráulica. Para el modelo hidrológico, se llevó a cabo la caracterización de la quebrada Cashahuacra y se obtuvo sus parámetros principales, así también, fue necesario la adquisición de los datos históricos de precipitación. De esta manera, el modelo hidrológico fue realizado con el software HEC-HMS versión 4.2 en colaboración con ArcGIS versión 10.2.1. y su extensión HEC-GeoHMS. Así, se pudo determinar los caudales máximos bajo los periodos de retorno de 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años. El modelo hidráulico fue desarrollado con el software FLO-2D versión PRO. Tuvo como parámetros de entrada al hidrograma calculado por el modelo hidrológico, a la topografía digital del terreno, y a parámetros reológicos como la viscosidad y el esfuerzo de cedencia. Luego, fueron obtenidas las velocidades y profundidades máximas de los periodos de retorno mencionados líneas arriba. Finalmente, se ha integrado estas dos modelaciones en la estructura de un sistema de alerta temprana frente a huaycos y se ha sugerido la implementación de un radar meteorológico para la quebrada en estudio.

The present work consists of hydrological and hydraulic modeling of the Cashahuacra stream located in the Santa Eulalia district in order to propose the structure of an early warning system that integrates these models to avoid the loss, primarily of human lives. A synthesis of the main debris flow events occurring in that place is presented as well as a theoretical framework that addresses basic concepts related to the study of hydrology and hydraulics. For the hydrological model, the characterization of the Cashahuacra stream was carried out and its main parameters were obtained, as well as the acquisition of the historical precipitation data. In this way, the hydrological model was made with the HEC-HMS software version 4.2 in collaboration with ArcGIS version 10.2.1. and its HEC-GeoHMS extension. Thus, it was possible to determine the maximum flow rates under the return periods of 5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500 years. The hydraulic model was developed with the FLO-2D PRO version software. It had as input parameters to the hydrograph calculated by the hydrological model, to the digital topography of the land, and to rheological parameters such as viscosity and yield strength. Then, the maximum speeds and depths of the return periods mentioned above were obtained. Finally, these two models have been integrated into the structure of an early warning system against hurricanes and the implementation of a meteorological radar for the stream under study has been suggested.