Estudio de rotura de dos presas de embalse de agua para formular medidas de control, Provincia de Oyón, Lima

Abstract

El presente Trabajo de Suficiencia Profesional expone los resultados del análisis de rotura de presa de los embalses Yawarcocha y Sunturcocha. Este estudio se desarrolló a fin de evaluar la información disponible (topografía, hidrología, entre otros), identificar las zonas vulnerables, realizar la simulación de la rotura de las presas de embalses de agua, determinar sus resultados y en función a estos realizar la clasificación de las presas estudiadas para finalmente proponer medidas de control para el plan de emergencia. Las zonas vulnerables identificadas fueron las siguientes: Planta de tratamiento de desechos orgánicos, estructura, laguna, vivienda rural, Centro Poblado Pachas, puente y el Centro Poblado San Pedro. El análisis de rotura de presa contempla cuatro escenarios creíbles de simulación, en los cuales se evalúan las roturas de presa de los embalses Yawarcocha y Sunturcocha para las condiciones Sunny-day y Rainy-day. La simulación de rotura se realizó en el software RiverFlow2D la cual tuvo las siguientes características: • Recorrido de simulación aproximado de 12 km y 11 km aguas abajo de las presas Yawarcocha y Sunturcocha, respectivamente. • Tamaño de grilla de 1 y 3 m en el cauce principal de la quebrada Cusipata, y 5 m para el área restante. • Número de Manning inicial de 0.05, y luego de la calibración un número de Manning de 0.04. • Condiciones de borde de entrada para el escenario Sunny-day: hidrograma de rotura, y para el escenario Rainy-day: el hidrograma de rotura y los hidrogramas de cuencas aportantes. En el escenario Yawarcocha – Sunny-day se estimó un volumen de flujo liberado de 0.54 MMC con un caudal pico de 60.3 m3/s. Estos flujos afectarían la Planta de tratamiento de desechos orgánicos, estructura, laguna, Centro Poblado Pachas y el puente en tiempos de llegada de 15, 23, 33, 102 y 105 min, respectivamente. Se obtuvieron tirantes y velocidades máximas de flujo de 1.25, 0.75, 1.07, 0.99 y 0.81 m; y .74, 4.34, 1.36, 4.48 y 0.69 m/s, respectivamente. En el escenario Yawarcocha – Rainy-day se estimó la liberación de un volumen de flujo de 1.22 MMC con un caudal pico de 199.7 m3/s. Estos flujos afectarían la Planta de tratamiento de desechos orgánicos, estructura, laguna, Centro Poblado Pachas y el puente en tiempos de llegada de 25, 36, 45, 104 y 106 min, respectivamente. Se obtuvieron tirantes y velocidades máximas de flujo de 2.04, 0.99, 1.84, 4.68 y 3.52 m; y 2.48, 5.45, 2.02, 14.32 y 1.76 m/s, respectivamente. En el escenario Sunturcocha – Sunny-day se estimó un volumen de flujo liberado de 0.32 MMC con un caudal pico de 187.9 m3/s. Estos flujos afectarían la laguna, Centro Poblado Pachas y el puente en tiempos de llegada de 12, 59 y 62 min, respectivamente. Se obtuvieron tirantes y velocidades máximas de flujo de 11.57, 1.23 y 1.03 m; y 1.94, 5.39, y 0.96 m/s, respectivamente.

En el escenario Sunturcocha – Rainy-day se estimó la liberación de un volumen de flujo de 0.42 MMC con un caudal pico de 248.2 m3/s. Estos flujos afectarían la laguna, Centro Poblado Pachas y el puente en tiempos de llegada de 16, 57 y 59 min, respectivamente. Se obtuvieron tirantes y velocidades máximas de flujo de 2.01, 4.20 y 3.24 m; y 2.12, 13.42 y 1.68 m/s, respectivamente. Finalmente, se clasificaron las presas según el estándar Glencore resultando una clasificación “Muy Alta” para las presas de los embalses Yawarcocha y Sunturcocha; y se propusieron medidas de control para el plan de emergencia tales como: alejarse una distancia mínima de 150 m del cauce del río, realizar la evacuación en un tiempo máximo de 45 minutos, establecer zonas seguras que deben ser evaluadas según las condiciones de vulnerabilidad de la población, y realizar el plan de respuesta ante emergencias e implementar un sistema de alerta temprana.

This Professional Sufficiency Paper presents the results of the dam failure analysis of the Yawarcocha and Sunturcocha reservoirs. This study was developed in order to evaluate the available information (topography, hydrology, among others), identify the vulnerable areas, carry out the simulation of the breakage of the dams of water reservoirs, determine the results and based on these, classify the dams studied in order to finally propose control measures for the emergency plan. The vulnerable areas identified were the following: Organic waste treatment plant, structure, lagoon, rural housing, Pachas town, bridge, and San Pedro town. The dam break analysis includes four credible simulation scenarios, in which dam breaks of the Yawarcocha and Sunturcocha reservoirs are evaluated for Sunny- day and Rainy-day conditions. The breakage simulation was carried out in RiverFlow2D software and had the following characteristics: • Approximate simulation run of 12 km and 11 km downstream of Yawarcocha and Sunturcocha dams, respectively. • Grid sizes of 1 and 3 m in the main channel of the Cusipata stream, and 5 m for the remaining area. • Initial Manning's number of 0.05, and after calibration a Manning's number of 0.04. • Input boundary conditions for the Sunny-day scenario: break hydrograph, and for the Rainy-day scenario: break hydrograph and contributing basin hydrographs. In the Yawarcocha – Sunny-day scenario, a release flow volume of 0.54 MMC with a peak flow of 60.3 m3/s was estimated. These flows would affect the organic waste treatment plant, structure, lagoon, Pachas town and the bridge at arrival times of 15, 23, 33, 102, and 105 min, respectively. The both maximum flow depths and velocities were 1.25, 0.75, 1.07, 0.99, and 0.81 m; and 0.74, 4.34, 1.36, 4.48, and 0.69 m/s, respectively. In the Yawarcocha – Rainy-day scenario, a flow volume of 1.22 MMC with a peak flow of 199.7 m3/s was estimated to be released. These flows would affect the organic waste treatment plant, structure, lagoon, Pachas town, and the bridge at arrival times of 25, 36, 45, 104, and 106 min, respectively. The both maximum flow depths and velocities were 2.04, 0.99, 1.84, 4.68, and 3.52 m; and 2.48, 5.45, 2.02, 14.32, and 1.76 m/s, respectively. In the Sunturcocha – Sunny-day scenario, a release flow volume of 0.32 MMC with a peak flow of 187.9 m3/s was estimated. These flows would affect the lagoon, Pachas town, and the bridge at arrival times of 12, 59 and 62 min, respectively. The both maximum flow depths and velocities were 11.57, 1.23, and 1.03 m; and 1.94, 5.39, and 0.96 m/s, respectively. In the Sunturcocha – Rainy-day scenario, a flow volume of 0.42 MMC with a peak flow of 248.2 m3/s was estimated to be released. These flows would affect the lagoon, Pachas town, and the bridge at arrival times of 16, 57, and 59 min, respectively. The both maximum flow depths and velocities were 2.01, 4.20, and 3.24 m; and 2.12, 13.42, and 1.68 m/s, respectively. Finally, the dams were classified according to the Glencore standard, resulting in a "Very High" classification for the Yawarcocha and Sunturcocha dams; and control measures were proposed for the emergency plan, such as moving a minimum distance of 150 m from the river bed, evacuation in a maximum time of 45 minutes, establishing safe zones that must be evaluated according to the vulnerability of the population, and implementing an emergency response plan and an early warning system.