El término genérico “Lodos y Escombros” se usa para identificar todo tipo de mezcla de material constituido por roca, debris (detritos o roca fragmentada), tierra y agua. Los movimientos de Lodos y Escombros, se denominan deslizamientos en geología y son fenómenos naturales que consisten de un tipo de movimiento de suelo, roca o nieve con la presencia de agua. La característica esencial de un deslizamiento es que su movimiento es gobernado mayormente por la fase sólida. Existen muchos tipos de movimientos de Lodos y Escombros según las causas de origen y/o según la consistencia de la mezcla en movimiento. Así tenemos que según las causas de origen, estos movimientos pueden ser generados por el humedecimiento continuo y prolongado del suelo, actividad sísmica o por cualquier otra alteración del estado interno de esfuerzos del suelo. Según la consistencia de la mezcla en movimiento tenemos desde los llamados derrumbes de terreno hasta el flujo de mezclas líquido – sólidos parcial y completamente saturadas. Los movimientos de Lodos y Escombros, consistentes de mezclas de agua y suelo que ocurren en forma de flujo, son denominados Flujos de Lodos y Escombros y es el aspecto central del presente estudio experimental, el cual incidirá en mezclas de tipo granular y cuya formación del flujo se produce por el humedecimiento continuo y prolongado de dichas mezclas. La motivación para el presente estudio se encuentra en la ocurrencia de huaycos (o huaicos) en muchas zonas montañosas y/o de sierra de nuestro país que ocasionan graves daños a la población y a las diversas infraestructuras que se instalan a pie de montaña. Es importante aclarar, que el término de origen quechua “Huayco” significa etimológicamente quebrada, siendo el término (también quechua) “lloclla” el equivalente a un FLUJO de agua y suelo (sedimentos) - esto se llama aluvión en geología - que se moviliza por una quebrada. Al estar estos dos términos quechuas muy vinculados, la tradición popular ha asociado al término “huayco” el concepto que originariamente correspondió al término “lloclla” y por extensión usa aquel término para todo aluvión que se origina y/o transita por una zona montañosa. Así definidos, los huaycos son fenómenos naturales que ocurren con mucha frecuencia en las temporadas de lluvias prolongadas en nuestro país y muchas veces incluyen flujos de Lodos y Escombros. La ausencia de trabajos de investigación aplicada en nuestro país que se orienten al estudio de la formación de este tipo de flujos es evidente y este trabajo contribuirá a mejorar nuestros conocimientos sobre los flujos de Lodos y Escombros y definitivamente, contribuirá al desarrollo de la cultura de prevención en el aspecto técnico de los desastres naturales, tarea en la que todos los profesionales dedicados a la ingeniería deben estar involucrados desde su respectiva especialidad.

En el extremo sureste del Perú (Arequipa, Cusco y Puno), entre la Cordillera Occidental y el Altiplano, se extiende una cadena de montañas denominada Complejo Volcánico Sillapaca, formación geológica conformada principalmente por lavas de composición andesítica. Este complejo ha experimentado colapsos o derrumbes cuyos depósitos son denominados avalanchas de escombros, eventos altamente destructivos que modificaron la morfología del terreno. Estos depósitos de avalanchas de escombros (DAE) son observados en los distritos de Santa Lucía y Cabanillas, provincia de Lampa y San Román, respectivamente, región Puno. Ahí se cartografiaron y delimitaron tres depósitos de avalanchas de escombros, en los sectores Puncune, Laripata y Quimsachata, así como las zonas de arranque o fuente de dichos depósitos, que abarcan un área de 30 km2 del total de la zona de estudio (200 km2). Se estimaron volúmenes de 0,9, 0,55 y 0,74 km3 para los DAE de Puncune, Laripata y Quimsachata, respectivamente. Se infiere que las avalanchas de escombros pudieron haberse originado por la combinación de varios factores que incluyen: (i) inyección de magma de composición diorítica porfirítica emplazado en la parte sur de los depósitos; (ii) desestabilización del edificio por crecimiento y sobrepresurización de domos de composición monzodiorítica, y (iii) paleosismos en algunas de las fallas del sistema Cusco-Lagunillas. / En el extremo sureste del Perú (Arequipa, Cusco y Puno), entre la Cordillera Occidental y el Altiplano, se extiende una cadena de montañas denominada Complejo Volcánico Sillapaca, formación geológica conformada principalmente por lavas de composición andesítica. Este complejo ha experimentado colapsos o derrumbes cuyos depósitos son denominados avalanchas de escombros, eventos altamente destructivos que modificaron la morfología del terreno. Estos depósitos de avalanchas de escombros (DAE) son observados en los distritos de Santa Lucía y Cabanillas, provincia de Lampa y San Román, respectivamente, región Puno. Ahí se carto- grafiaron y delimitaron tres depósitos de avalanchas de escombros, en los sectores Puncune, Laripata y Quimsachata, así como las zonas de arranque o fuente de dichos depósitos, que abarcan un área de 30 km2 del total de la zona de estudio (200 km2). Se estimaron volúmenes de 0,9, 0,55 y 0,74 km3 para los DAE de Puncune, Laripata y Quimsachata, respectivamente. Se infiere que las avalanchas de escombros pudieron haberse originado por la combinación de varios factores que incluyen: (i) inyección de magma de composición diorítica porfirítica emplazado en la parte sur de los depósitos; (ii) desestabilización del edificio por crecimiento y sobrepresurización de domos de composición monzodiorítica, y (iii) paleosismos en algunas de las fallas del sistema Cusco-Lagunillas.

El presente trabajo consiste en el modelamiento hidrológico e hidráulico de la quebrada Huaycoloro ubicado en el distrito de Lurigancho – Chosica con fin de proponer soluciones de mitigación estructural y no estructural que integren los modelos. Comenzando por un análisis de eventos de flujo de escombros en el Perú con marco teórico que aborda conceptos básicos relacionados al estudio de hidrología e hidráulica. Para el modelo hidrológico, se realizó la caracterización de la cuenca de la quebrada obteniendo sus parámetros principales, así también se realizó el análisis de precipitaciones y así realizar un modelamiento hidrológico mediante HEC-HMS en colaboración con ArcGIS y determinar caudales máximos con periodo de retorno de 100, 200 y 500 años. El modelo hidráulico fue trabajado con el software FLO-2D PRO y el software libre japonés KANAKO -2D, cuyos parámetros de entrada son hidrogramas calculados por el modelo hidrológico, la topografía digital del terreno, los parámetros físicos y reológicos del flujo, entre otros. Para luego obtener velocidades y profundidades máximas para cada uno de los periodos de retorno mencionados anteriormente cuyos resultados serán comparados entre sí en determinados puntos de control y así precisar cuál de ambos softwares es el mejor, para posteriormente modelar los escenarios incluidas las estructuras y poder determinar su óptimo pre-dimensionamieto y analizar su nivel de mitigación frente al impacto de los flujos de escombros. Finalmente, se realizó la comparación de las modelaciones con estructuras y se propuso de manera conceptual y básica medidas no estructurales, realizando su respectivo análisis, viabilidad y eficiencia para mitigar este tipo de eventos. / The present work consists of the hydrological and hydraulic modeling of the Huaycoloro stream located in the district of Lurigancho - Chosica in order to propose structural and non-structural mitigation solutions that integrate the models. Starting with an analysis of debris flow events in Peru with a theoretical framework that addresses basic concepts related to the study of hydrology and hydraulics. For the hydrological model, the characterization of the basin of the creek was carried out, obtaining its main parameters, as well as the analysis of precipitation and thus perform a hydrological modeling using HEC-HMS in collaboration with ArcGIS and determine maximum flows with return period of 100, 200 and 500 years. The hydraulic model was worked with the FLO-2D PRO software and the Japanese free software KANAKO -2D, whose input parameters are hydrographs calculated by the hydrological model, the digital topography of the terrain, the physical and rheological parameters of the flow, among others. To then obtain maximum velocities and depths for each of the aforementioned return periods, the results of which will be compared with each other at certain control points and thus determine which of the two softwares is the best to subsequently model the scenarios including the structures and be able to determine their optimum pre-dimensioning and analyze their level of mitigation against the impact of debris flows. Finally, a comparison of the modeling with structures was carried out and non-structural measures were proposed in a conceptual and basic manner, performing their respective analysis, feasibility and efficiency to mitigate this type of events. / Tesis

La quebrada El Pedregal viene siendo afectada por la generación de flujo de escombros o huaicos que ocasionan pérdida de vida, daños a la infraestructura, a la salud y medioambientales. En 1987 un huaico provocó aproximadamente 100 fallecidos y 1000 viviendas fueron destruidas (Abad, 2009). Los huaicos son originados por las fuertes y/o constantes precipitaciones, el Fenómeno del Niño y condiciones naturales desfavorables de pendiente, geología, drenaje y forma de la subcuenca. Adicionalmente, el establecimiento de población en zonas de riesgo, el déficit de las medidas de prevención y mitigación e inadecuada planificación ante la ocurrencia de huaicos reflejan la vulnerabilidad existente, lo que generan el problema principal que es el alto riesgo que hay en la quebrada El Pedregal por ocurrencia de huaicos. Ante esta problemática, el objetivo general de la presente tesis es formular un plan de gestión integral de riesgo de desastre conformado por medidas de corrección y prevención tanto estructurales como no estructurales, para contribuir a la reducción de daños ocasionados por los huaicos. Para lo cual, se estudió el marco teórico, se recolectó y/o procesó información hidrológica, topográfica, geológica, geomorfológica, geotécnica, climatológica, e información de la ocurrencia de huaicos extraordinarios para el estudio básico de la quebrada. Se analizó la eficacia de medidas estructurales existentes como diques de mampostearía, dique de concreto ciclópeo y barreras dinámicas; y medidas no estructurales como la delimitación de la faja marginal y el sistema de alerta temprana piloto, siendo estas acciones aisladas no conformantes de un plan. Puesto que, no es posible actuar sobre el peligro natural se actúa sobre la vulnerabilidad, revirtiendo o mitigando las causas que la genera y de esta manera reducir el alto riesgo de la zona. En base a este diagnóstico se formuló y evaluó alternativas de medidas de corrección y prevención, para seleccionar y proponer las más adecuadas que conformen el plan. Es así como se realizó un análisis comparativo de cuatro medidas estructurales como la barrera dinámica, el dique de mampostería, el dique de concreto ciclópeo y la presa SABO, como alternativas de solución para revertir el déficit de las medidas de prevención y mitigación. Se seleccionó la barrera dinámica como la estructura más eficiente debido a sus características de funcionamiento, construcción, su capacidad de retención y su menor costo por cada m³ de volumen de material de huaico retenido. Asimismo , se estimó el volumen de producción y retención para un futuro huaico y comprobado el predimensionamiento y la estabilidad de las barreras en el software DEBFLOW, se propone como medida estructural de prevención la implementación de dos nuevas barreras dinámicas Nº05 y Nº06. Además se propone como otra medida estructural de prevención la incorporación de sensores de alerta temprana en la barrera dinámica N°03 y N°06. Sobre las medidas de prevención no estructurales para revertir la inadecuada planificación ante la ocurrencia de huaicos se proponen las capacitaciones periódicas de resiliencia, de seguridad y salud, con la intención de preparar a la población para una respuesta más efectiva ante eventos de huaicos y el fortalecimiento de la institucionalidad local y cofinanciamiento para el plan. Respecto a la ocupación del territorio por parte de la población para establecer sus viviendas en zonas de riesgo, se propone como medida no estructural de corrección el desarrollo de charlas de sensibilización y concientización sobre la preservación y cuidado de la faja marginal. Estas medidas se establecieron en el plan de gestión integral que, a su vez, está estructurado por los subplanes de acciones de prevención, de emergencia, de recuperación y rehabilitación y de monitoreo. Esta propuesta engloba la gestión integral y la gestión de riesgo de desastres, que busca la integración, articulación y coordinación de las acciones, recursos y participantes con la finalidad de contribuir a la reducción del riesgo, esperando reducir las pérdidas de vidas (de 100 a 0 fallecidos), daños a la infraestructura (de 1000 a 0 viviendas dañadas) y entre otros daños sociales, económicos y ambientales. La validación para determinar la viabilidad y fiabilidad para la implementación del Plan de Gestión Integral se desarrolló a través del método de juicio de expertos. Asimismo, se realizó una evaluación económica para verificar la viabilidad y factibilidad de la inversión del Plan de Gestión Integral. Y finalmente se realiza la validación del contenido del plan mediante el uso de herramientas modernas de ingeniería que incluyen, entre otras, las experiencias de entidades especialistas que cuentan con leyes, reglamentos, guías técnicas y planes estratégicos a nivel macro. / El Pedregal Creek has been affected by the generation of debris flow that causes loss of life, damage to infrastructure, health and environment. In 1987, one of the most catastrophic landslide in the area appeared, with approximately 100 deaths and 1000 destroyed homes (Abad, 2009). Debris flow are caused by heavy and/or constant rainfall, the El Niño phenomenon and unfavorable natural conditions of slope, geology, drainage and shape of the sub-basin. In addition, the establishment of settlements in risk areas, the deficit of adequate prevention and mitigation measures and uncoordinated and uncertain planning for the occurrence of debris flow, reflect the existing vulnerability, which generates the main problem that is the high risk that exist in El Pedregal Creek. Faced with this problem, the general objective of this thesis is to formulate an integral management plan for disaster risk, made up of structural and non-structural correction and prevention measures, in order to contribute to the reduction of damages caused by debris flow. For this reason, the theoretical framework was studied, hydrological, topographical, geological, geomorphological, geotechnical and climatological information was collected and/or process, as well as a historical series of the occurrence of extraordinary floods the basic study of the stream. The effectiveness of existing structural measures such as masonry dikes, cyclopean concrete dikes and dynamic barriers was analyzed; and non-structural measures such as the delimitation of the marginal strip and the pilot early warning system, being these isolated actions not part of a plan. Since it is not possible to act on the natural danger, vulnerability will be carried out, reversing or mitigating the causes that generate it and in this way efforts will be made to reduce the high risk of the area. On the basis of this diagnosis, alternatives to correction and prevention measures were formulated and evaluated, to select and propose the most appropriate ones to make up the plan. This is how a comparative analysis of four structural measures was carried out, the dynamic barrier, the masonry dyke, the cyclopean concrete dyke and Sabo dam, as solution alternatives to revert the deficit of prevention and mitigation measures. The dynamic barrier was selected as the most efficient structure due to its performance characteristics, construction, its retention capacity and its lower cost per m³ of volume of retained leached material. Likewise, the production and retention volume was estimated for a future shaft and the pre-dimensioning and stability of the barriers in the DEBFLOW software was verified. The implementation of two new dynamic barriers, No. 05 and No. 06, was proposed as a structural prevention measure. In addition, it is proposed as another structural prevention measure the incorporation of early warning sensors in the dynamic barrier N°03 and N°06. Regarding the non-structural prevention measures to reverse the inadequate planning for the occurrence of debris flow, periodic training on resilience, safety and health is proposed, with the intention of preparing the population for a more effective response to debris flow events and the strengthening of local institutions and co-financing for the plan. Regarding the occupation of the territory by the population to establish their homes in risk areas, it is proposed as a non-structural measure of correction the development of talks of sensitization and awareness about the preservation and care of the marginal strip. These measures were established in the integral management plan which, in turn, is structured by the sub-plans of prevention, emergency, recovery and rehabilitation actions and monitoring. This proposal encompasses integrated management and disaster risk management, which seeks the integration, articulation and coordination of actions, resources and participants in order to contribute to risk reduction, hoping to reduce loss of life (from 100 to 0 deaths), damage to infrastructure (from 1000 to 0 damaged homes) and among other social, economic and environmental damage. The validation to determine the viability and reliability for the implementation of the Integral Management Plan was developed through the expert judgment method. Likewise, an economic evaluation was carried out to verify the viability and feasibility of the investment of the Integral Management Plan. And finally, the validation of the content of the plan is carried out through the use of modern engineering tools that include, among others, the experiences of specialized entities that have laws, regulations, technical guides and strategic plans at the macro level. / Tesis