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INDICE

INDICE..................................................................................................................................1

Índice de Tablas................................................................................................................1

Índice de Gráficos..............................................................................................................2

Índice de Imágenes...........................................................................................................2

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................2

OBJETIVOS..........................................................................................................................3

Objetivo General................................................................................................................3

Objetivos Específicos........................................................................................................3

SUPERFICIE DE LA CUENCA.............................................................................................3

PENDIENTE..........................................................................................................................4

PRECIPITACIÓN MEDIA......................................................................................................5

ESTIMACIÓN INTENSIDAD MÁXIMA DE LLUVIA EN UNA HORA....................................7

COFICIENTE DE ESCORRENTIA.......................................................................................9

CAUDAL..............................................................................................................................10

CONCLUSIONES...............................................................................................................10

Índice de Tablas

Tabla 1: Áreas de sub-cuenca. DGA....................................................................................4

Tabla 2: Pendientes sub-cuencas.........................................................................................5

Tabla 3: Porcentaje área de influencia por estación.............................................................6

Tabla 4: Precipitación media.................................................................................................7

Tabla 5: Estimación Datos Curvas IDF.................................................................................9

Tabla 6: Determinación Coeficientes de Escorrentía............................................................9

Tabla 7: Coeficientes de escorrentía de cada sub-cuenca...................................................9

Tabla 8: Caudales correspondientes a cada sub-cuenca...................................................10

Tabla 9: Caudal Máximo cuenca Paipote...........................................................................10

1

Índice de Gráficos

Grafico 1: Curvas IDF Estación Camar.................................................................................8

Grafico 2: Aproximación Curva IDF......................................................................................8

Índice de Imágenes

Imagen 1: Superficie cuenca Paipote. DGA.........................................................................4

Imagen 2: Estaciones y polígonos de Thiessen...................................................................6

Imagen 3: Área de influencia por estación............................................................................6

INTRODUCCIÓN Los días 24 y 25 de Marzo de 2015, en el norte de Chile, se presenció un frente

frío que afectó a las regiones de Antofagasta, Atacama y Coquimbo, generó un temporal

con intensas precipitaciones líquidas por sobre las cotas que habitualmente son afectadas

por precipitaciones, produciendo desbordes de cauces y remociones en masa.

En la Región de Atacama se han registrado 26 personas fallecidas, 2.000 viviendas

destruidas, 5.000 con daño mayor y 7.000 con daño menor. (Información tomada de

ONEMI al 19/04/15). En particular en la ciudad de Copiapó y la Comuna de Paipote,

inundaciones y remociones afectaron un área aproximada de 5.000 ha.

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En este informe se presenta, primeramente, la caracterización del evento, para un

posterior análisis. La caracterización del evento integra el análisis de imágenes satelitales,

levantamiento de información digital y recopilación de datos de la DGA.

OBJETIVOS

Objetivo General

Replicar un modelo que simule la escorrentía del diluvio, de marzo del 2015, en la quebrada Paipote ubicada en la Región de Atacama.

Objetivos Específicos

Se presentan actividades que se tendrán que llevar a cabo para el cumplimiento del objetivo general del proyecto:

-Definir la cuenca de Paipote, con sus respectivas áreas y correspondientes sub-cuencas que la conforman, también la pendiente media y coeficiente de escorrentía.

-Encontrar información acerca de los registros de lluvia en este período, para la determinación de la intensidad máxima de lluvia, utilizando el modelo de curvas IDF de una estación cercana conocida.

-Relacionarse con modelos hidrológicos, como los Polígonos de Thiessen, encontrando las áreas de influencia de las respectivas estaciones pluviométricas cercanas a la zona afectada para modelar el fenómeno ocurrido.-Utilización de software informático como apoyo al modelamiento, para definir curvas de nivel de la región (Google Earth, Global Mapper, AutoCad).

SUPERFICIE DE LA CUENCASe refiere al área proyectada en un plano horizontal, es de forma muy irregular, se

obtiene después de delimitar la cuenca.

Se presenta a continuación la superficie de la cuenca de Paipote, obtenida de

registros de la DGA.

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Debido a que la forma de la cuenca es muy irregular, el cálculo del área de la

cuenca no se puede realizar por fórmulas geométricas. Estos datos también provienen de

registros de la DGA.

En la siguiente tabla se presentan las sub-cuencas que conforman la Cuenca de

Paipote, con sus respectivas áreas:

PENDIENTE Este método considera la pendiente del cauce, como la relación entre el desnivel

que hay entre los extremos del cauce y la proyección horizontal de su longitud, es decir:

S= HL (1)

Donde:

S = pendiente.H = diferencia de cotas entre los extremos del cauce, en Km.L = longitud del cauce, en Km.

Se calculó la pendiente correspondiente a cada sub-cuenca perteneciente a la cuenca Paipote

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ID Sub-Cuenca Área (km2)3440 Quebrada San Andrés 14763441 Quebrada Paipote en Junta Quebrada San Andrés 14943442 Quebrada Paipote entre Quebrada San Andrés y Quebrada Martínez 10823443 Quebrada Martínez 15133444 Quebrada Paipote entre Martínez y la Junta de Quebrada Chulo 6653445 Quebrada Paipote Entre Quebrada Chulo y Rio Copiapó 459

TOTAL 6689

ID Cota mayor(Km) Cota Menor(Km) Largo(KM) Pendiente3440 4,432 2,456 58,3 3%3441 3,973 2,45 45 3%3442 3,12 1,23 58,9 3%3443 3,923 1,128 57 5%3444 1,739 0,82 31,45 3%3445 1,52 0,75 25,6 3%

Tabla 1: Áreas de sub-cuenca. DGA.

Tabla 2: Pendientes sub-cuencas.

Área EstaciónLas Vegas

Pastos GrandesCopiapóLos Loros

PRECIPITACIÓN MEDIA En general, la altura de precipitación que cae en un sitio dado, difiere de la que

cae en los alrededores, aunque sea en sitios cercanos. Los pluviómetros registran la lluvia

puntual, es decir, la que se produce en el punto en la que está instalada el aparato. Para

calcular la precipitación media de una tormenta o la precipitación máxima en 24 horas,

utilizaremos el método de Polígonos de Thiessen.

Para este método, es necesario conocer la localización de las estaciones en la

zona bajo estudio, ya que para su aplicación, se requiere delimitar la zona de influencia de

cada estación, dentro del conjunto de estaciones.

A continuación, se presentan las estaciones y los polígonos utilizados para la

aplicación del método.

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Imagen 2: Estaciones y polígonos de Thiessen.

Imagen 3: Área de influencia por estación.

Arbitrariamente se discutió sobre los porcentajes de influencia de área abarcados

para las distintas estaciones.

Se calculó la precipitación media, como el promedio pesado de las precipitaciones

de cada estación, usando como peso el área de influencia correspondiente, es decir:

Pmed=1AT

∑i=1

n

A i Pi (2)

Donde:

Pmed = precipitación media

AT = área total de la cueca

Ai = área de influencia parcial del polígono de Thiessen correspondiente a la estación i

Pi = precipitación de la estación i

n = número de estaciones tomadas en cuenta

En la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos.

ESTIMACIÓN INTENSIDAD MÁXIMA DE LLUVIA EN UNA HORAPara la estimación de la intensidad Máxima de lluvia en una hora se calculó

previamente la precipitación media en 24 horas. La cantidad de información que existe

para el cálculo resulta un tanto confusa, por tanto, se decidió usar como patrón de curva

IDF alguna conocida y cercana.

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Estación \ Sub-Cuenca 3440 3441 3442 3443 3444 3445Copiapó 0% 0% 12% 20% 100% 90%Las Vegas 45% 0% 18% 0% 0% 0%Los Loros 0% 0% 0% 40% 0% 10%Pastos Grandes 55% 100% 70% 40% 0% 0%

Estación Precipitación Máxima 24h (mm) Área Abarcada (km2) A*PCopiapó 16,8 1510,54 25377,1Las Vegas 33,4 858,96 28689,3Los Loros 30 651,1 19533,0Pastos Grandes 30,5 3668,4 111886,2

TOTAL= 6689 185485,5P_Media (mm) = 27,73

Tabla 4: Precipitación media.

Tabla 3: Porcentaje área de influencia por estación.

En esta línea, la información disponible fue dada por la estación Camar ubicada en

la Región de Antofagasta.

Con esta información se realizó un ajuste logarítmico con base e usando la

intensidad media (Precipitación Media/24) como media aritmética en la hora 12. El ajuste

se realizó para las primeras 24 horas con la variable tiempo como discontinua y en donde

la sumatoria de todas las intensidades de lluvia sea igual a la precipitación media en 24

horas.

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Grafico 1: Curvas IDF Estación Camar.

Grafico 2: Aproximación Curva IDF.

De esta forma estimamos que la Intensidad máxima de lluvia en una hora es 2,75

mm.

COFICIENTE DE ESCORRENTIA El coeficiente de escorrentía depende de las condiciones del terreno, condiciones

de infiltración y pendiente. Se recurre al uso de tablas que entregan rangos de valores y

criterios para su estimación, y a la experiencia del proyectista.

A continuación, se presenta la tabla utilizada para determinar el coeficiente de

escorrentía para cada sub-cuenca:

La siguiente tabla presenta los coeficientes de escorrentía correspondiente a cada

sub-cuenca

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H mm H mm H mm H mm1 2,75 7 1,39 13 0,96 19 0,692 2,26 8 1,30 14 0,91 20 0,663 1,98 9 1,22 15 0,86 21 0,624 1,78 10 1,14 16 0,81 22 0,595 1,62 11 1,08 17 0,77 23 0,566 1,50 12 1,01 18 0,73 24 0,53

Precipitacion Total

27,73

Tabla 5: Estimación Datos Curvas IDF.

Tabla 6: Determinación Coeficientes de Escorrentía.

Pronunciada Alta Media Suave Despreciable>50% >20% >5% >1% <1%

Impermeable 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60Semimpermeable 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50

Permeable 0.50 0.45 0.40 0.55 0.30

Pendiente del Terreno

Sin Vegetación

Permeabilidad del SueloCobertura Vegetal

ID Pendiente C3440 3% 0,653441 3% 0,653442 3% 0,653443 5% 0,73444 3% 0,653445 3% 0,65

Tabla 7: Coeficientes de escorrentía de cada sub-cuenca

CAUDALPara el cálculo del caudal se ha ocupado el método racional. Este supone que el

escurrimiento máximo de una tormenta es proporcional a la lluvia caída. El caudal máximo

se calcula mediante la siguiente expresión:

Q=C∗i∗A3,6 (3)

En donde:

Q = Caudal en [m3/s]

C = Coeficiente de escurrimiento de la cuenca

A = Área aportante en [km2]

i = Intensidad de la lluvia de diseño [mm/h]

A continuación, se presentan los caudales correspondientes a cada sub-cuenca.

Para la determinación del caudal máximo de la cuenca Paipote se consideró el

punto más bajo de esta, donde cada sub-cuenca aportaba en un 100% de su caudal. Por

lo tanto este corresponde a la suma de todos los caudales de las sub-cuencas.

CONCLUSIONES

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ID C Área [km2] intensidad [mm/h] Caudal [m3/s]3440 0,65 1476 2,75 732,93441 0,65 1494 2,75 741,83442 0,65 1082 2,75 537,23443 0,7 1513 2,75 809,03444 0,65 665 2,75 330,23445 0,65 459 2,75 227,9

Tabla 8: Caudales correspondientes a cada sub-cuenca.

Caudal Máximo 3379 [m3/s]

Tabla 9: Caudal Máximo cuenca Paipote

Los daños civiles generados en Copiapó y Paipote por el evento meteorológico de los

días 24 y 25 de Marzo se produjeron por el desbordamiento de la quebrada Paipote, el río

Copiapó y de canales de riego.

El mayor impacto fue producido por el desborde de la quebrada Paipote, el que fue

gatillado por una reducción drástica del tamaño del canal al entrar a la zona urbana, el

taponamiento por escombros que se produjo en el puente de la Av. Copayapu y por una

flexura (cambio geomorfológico y de pendiente) en el canal aluvional al entrar en la zona

urbana (Calle Inca de Oro).

Los desbordes del río Copiapó generaron daños en las proximidades del cauce principal

y, en las llanuras de inundación que fueron gatillados principalmente por la presencia de

puentes y cambios del cauce principal.

En la quebrada Paipote se recomienda realizar un estudio para la ubicación de obras de

control aluvional, considerando la ampliación del cauce de la quebraba Paipote al entrar a

la zona urbana, que incluya obras de protección en las márgenes externas de la curvas

del cauce. Cualquier modificación de este debe basarse en estudios hidráulicos detallados

de los aportes de la cuenca, sus periodos de retorno, la topografía y la geomorfología de

la zona de descarga de la quebrada.

Se recomienda restringir la construcción de viviendas e infraestructura de servicios

básicos, en las zonas con peligro alto de inundación por desborde de cauces y

anegamiento.

Si no se puede evitar la construcción en estas áreas, se recomienda que la autorización

de obras de urbanización y/o edificación, se condicione al cumplimiento de una norma

equivalente al Artículo 8.2.1.1 a.14, del Plan Regulador Metropolitano de Santiago, que

establece que:

- La napa freática no podrá tener una profundidad menor a 5 m, en la época más

desfavorable del año.

- La napa freática deberá estar a más de 3 m bajo el sello de fundación.

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En caso de no cumplirse tales condiciones en forma natural, la urbanización deberá

considerar las obras de drenaje que resuelvan esta situación, así como también, el

escurrimiento superficial de las aguas.

Respecto de las obras viales y de infraestructura, en los terrenos afectados por este

peligro se deberá desarrollar estudios técnicos específicos, debidamente aprobados por

los servicios pertinentes del Ministerio de Obras Públicas. Mediante estos estudios

hidráulicos y geomorfológicos, se debe delimitar con precisión el área inundable, así como

las obras de ingeniería que deban construirse para proteger dichos terrenos contra

desbordes. Los usos de suelo permitidos, son aquellos asociados con actividades

agrícolas, áreas verdes y espacio público para recreación y deporte.

Se debe implementar un plan de alerta temprana y de emergencia, identificando los

puntos críticos o vulnerables de la ciudades y localidades para su monitoreo. Este plan

debe incorporar un monitoreo pluviográfico para la zona de la Cordillera que, en conjunto

con estudios hidrológicos, permitan definir umbrales críticos de alerta para ser aplicados

mediante alerta temprana y un plan de emergencia con información dirigida a la

comunidad establecida y a turistas que visitan la zona, a la junta de vigilancia; además, la

implementación de señalética y de zonas de evacuación.

Además, es necesario mantener una adecuada y continua limpieza de los sistemas de

drenajes de aguas lluvias, como canales, colectores, y sumideros Para prevenir esta

inundación, incluye un efectivo monitoreo del estado de colmatación de los canales

artificiales y naturales en época invernal que incluya una limpieza, además de estudiar la

factibilidad de aumentar el diámetro de los cauces artificiales para incrementar el caudal

efectivo de porteo.

A modo de conservar la memoria histórica del evento, recomendamos conservar parte de

los artículos deformados por el aluvión en alguna especie de museo o a través de

esculturas que enseñen por la eternidad a nuestras generaciones futuras la fuerza de la

naturaleza, que la comunidad tome esto como una enseñanza de la naturaleza y aprenda

de ello pues tarde o temprano volverá a ocurrir.

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