Evaluación del comportamiento hidráulico de estructuras proyectadas ante lluvias extremas en dos escenarios de diseño en la quebrada Politécnico, Talara

Abstract

El presente trabajo de suficiencia profesional tiene como objetivo evaluar el comportamiento hidráulico y la eficacia de las estructuras proyectadas ante lluvias extremas en dos escenarios de diseño en la quebrada Politécnico, ubicada en Talara, Piura. El Escenario 1 contempla las estructuras existentes (canal Politécnico, alcantarilla, defensas ribereñas de gaviones), incorporando únicamente el canal de conducción Jesús María como obra proyectada. El Escenario 2 incluye, además del canal Jesús María, estabilización de riberas en ambas márgenes, un dique de retención de sedimentos, la ampliación de la alcantarilla y el mejoramiento del canal existente. Se utilizó el software HEC-RAS 2D para modelar el comportamiento hidráulico bajo condiciones de flujo no newtoniano (hiperconcentrado) y flujo de agua clara, comparando variables como tirante, velocidad, nivel de agua, caudal y número de Froude. La socavación se calculó exclusivamente en la zona de la defensa ribereña, utilizando un enfoque raster en QGIS con fórmulas empíricas para socavación general (Lischvan-Lebediev) y local (en función del tirante y número de Froude). Asimismo, se analizó la estabilidad de laderas mediante el método simplificado de Bishop utilizando el software Slide 6.0, considerando condiciones estáticas. Los resultados indican que el Escenario 2 presenta mejores condiciones hidráulicas y menor riesgo de desbordamiento en comparación con el Escenario 1, además de reducir significativamente la profundidad de socavación y mejorar el factor de seguridad de taludes, lo que respalda la implementación de todas las estructuras proyectadas para mitigar el riesgo en zonas urbanas vulnerables.

This professional sufficiency project aims to evaluate the hydraulic behavior and effectiveness of projected structures under extreme rainfall in two design scenarios for the Politécnico creek, located in Talara, Piura. Scenario 1 considers the existing structures (Politécnico canal, culvert and gabion riverbank), incorporating only the projected Jesús María conveyance canal. Scenario 2 includes, in addition to the Jesús María canal, bank stabilization on both margins, a sediment retention dike, culvert enlargement, and the improvement of the existing canal. The HEC-RAS 2D software was used to model the hydraulic behavior under non-Newtonian (hyperconcentrated flow) and clear water conditions, comparing variables such as flow depth, velocity, water level, discharge, and Froude number. Scour was calculated exclusively in the area of the projected riverbank protection, using a raster-based approach in QGIS and empirical formulas for general scour (Lischvan-Lebediev) and local scour (based on flow depth and Froude number). Slope stability was also analyzed using the simplified Bishop method through Slide 6.0 software under static conditions. The results indicate that Scenario 2 provides better hydraulic performance and a lower risk of overflow compared to Scenario 1. It also significantly reduces scour depth and improves slope safety factors, supporting the implementation of all projected structures as effective measures to mitigate flood and erosion risks in vulnerable urban areas.