Artículo de Investigación Original
Diseño Preliminar de una Estructura de Protección Ribereña mediante
Gaviones para Mitigar el Peligro de Inundación del Río Hatun Mayu en el
Centro
Poblado de Quechcap, Huaraz
Preliminary Design of a Gabion Riverbank Protection Structure to Mitigate Flood
Hazard of the Hatun Mayu River in the Quechcap Populated Center, Huaraz
José Augusto Coral Gonzalez
1*
[0009-0007-0271-7856]
, Raúl Neil Ramírez Rondán
2*
[0000-0002-5788-472X]
,
Elencio Melchor Mejía Oncoy
3*
[0009-0007-0271-7856]
, Carlos Hugo Olaza Henostroza
4*
[0000-0002-5385-
8508]
1
Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM) - Maestrante en Geotecnia - Perú,
jose.coral1@unmsm.edu.pe
2
Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo (UNASAM) - Perú,
rramirez@unasam.edu.pe
3
Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo (UNASAM) - Perú,
emejiao@unasam.edu.pe
4
Universidad Nacional Santiago de Mayolo (UNASAM) - Perú,
colazah@unasam.edu.pe
Cómo citar :
Diseño Preliminar de una Estructura
de Protección Ribereña mediante
Gaviones para Mitigar el Peligro de
Inundación del Río Hatun Mayu en
el Centro Poblado de Quechcap,
Huaraz: Preliminary Design of a
Gabion Riverbank Protection
Structure to Mitigate Flood Hazard
of the Hatun Mayu River in the
Quechcap Populated Center, Huaraz
José Augusto Coral Gonzalez.
(2026). Technology Rain Journal,
5(2).
https://doi.org/10.55204/trj.v5i2.e159
Recibido:
23
de
julio
-
2026
Aceptado:
01 de octubre-2026
Publicado:
07 de octubre-2026
Technology Rain Journal
ISSN:
2953
-
464X
Resumen.
Los
eventos
hidrometeorológicos
extremos,
intensificados
por
el
cambio climático y el fenómeno El Niño, han incrementado las inundaciones en
el Perú. El centro poblado de Quechcap, ubicado en la margen izquierda del río
Hatun Mayu, es vulnerable al incremento del caudal durante las crecidas. El
objetivo
fue
desarrollar
el
diseño
preliminar
de
un
muro
de
gaviones
como
medida de protección ribereña para mitigar el peligro de inundación y erosión
fluvial
mediante
la
evaluación
de
parámetros
hidrológicos,
hidráulicos
y
geotécnicos. El estudio fue de tipo aplicado, de nivel descriptivo y de diseño no
experimental. Con los registros de precipitación máxima de la estación Recuay
(1964-2013), el estudio hidrológico de referencia procesado en HEC-HMS 4.9
reportó
619.80
m³/s
para
un
periodo
de
retorno
de
100
años;
para
el
dimensionamiento preliminar se adoptó 620 m³/s por redondeo. Para el análisis
hidráulico
preliminar
se
consideraron
un
tirante
máximo
de
2.95
m,
una
velocidad media de 2.50 m/s y un esfuerzo cortante de 126 N/m², valores cuya
confirmación requiere geometría y condiciones de frontera específicas del tramo
Quechcap. Para la estabilidad preliminar se adoptaron un ángulo de fricción
interna de 26.12° y un peso específico de 18.38 kN/m³ a partir de la información
técnica disponible. La socavación general estimada fue de 0.30 m y se adoptó
una cimentación de 0.65 m para un muro escalonado de cuatro niveles, 4.20 m
de altura y 3.00 m de base, con un borde libre de 0.60 m. El análisis en GAWAC
3.1 obtuvo factores de seguridad de 4.64 al deslizamiento, 14.56 al vuelco y 1.50
de
estabilidad
global. Los
resultados
sustentan
una
alternativa preliminar
de
protección
ribereña,
sujeta
a
verificaciones
específicas
de
socavación
local,
condición sísmica, hidráulica y geotécnica antes de su implementación.
Palabras
Clave:
Río
Hatun
Mayu,
Muro
de
Gaviones,
Modelamiento
Hidráulico, Mecánica de Suelos, Factor de Seguridad.
Los contenidos de este artículo están
bajo
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de
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4.0
International (CC BY 4.0 )
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Abstract:
Extreme hydrometeorological events, intensified by climate change
and El Niño, have increased flooding in Peru. The town of Quechcap, located
on the left bank of the Hatun Mayu River, is vulnerable to increased discharge
during floods. The objective was to
develop the preliminary design of a gabion
wall
as
a
riverbank
protection
measure
to
mitigate
flood
hazard
and
fluvial
erosion
through
the
evaluation
of
hydrological,
hydraulic,
and
geotechnical
parameters. The study was applied, descriptive, and non
-
expe
rimental. Using
maximum precipitation records from the Recuay station (1964
–
2013) and HEC
-
HMS 4.9, a design discharge of 620 m³/s was obtained for a 100
-
year return
period. Hydraulic modeling with HEC
-
RAS determined a maximum flow depth
of 2.95 m, a mean v
elocity of 2.50 m/s, and a shear stress of 126 N/m². The soil
showed an internal friction angle of 26.12° and a unit weight of 18.38 kN/m³.
General
scour
was
estimated
at
0.30
m
and,
for
the
preliminary
design,
a
foundation depth of 0.65 m was adopted for
a four
-
tier stepped wall, 4.20 m high
and 3.00 m wide at the base, with a 0.60 m freeboard. GAWAC 3.1 analysis
yielded safety factors of 4.64 against sliding, 14.56 against overturning, and 1.50
Technology Rain Journal
ISSN
: 2953-464X
Vol. 5 Núm. 2 (Julio – Diciembre 2026)
,e159.
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for
global
stability.
The
results
support
a
preliminary
riverbank
protection
alternative
subject
to
complementary
verification
of
local
scour,
seismic
condition, and final design parameters prior to implementation.
Keywords:
Hatun
Mayu
River,
Gabion
Wall,
Hydraulic
Modeling,
Soil
Mechanics, Safety Factor.
-
1.
INTRODUCCIÓN
Actualmente,
el
cambio
climático
constituye
uno
de
los
principales
desafíos
para
el
desarrollo sostenible, debido a sus efectos sobre la disponibilidad de recursos hídricos, la producción
agrícola y la calidad de vida de la población. Los países en vías de desarrollo presentan una mayor
vulnerabilidad frente a estos impactos debido a limitaciones socioeconómicas y de infraestructura.
Fenómenos como la intensificación de eventos extremos, la desglaciación y las alteraciones en los
patrones de precipitación han incrementado los procesos de desplazamiento humano y la exposición
de la población a diversos riesgos ambientales (Toulkeridis et al., 2020, p. 21).
El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, 2022) señala
que en el mundo el cambio climático ha experimentado una aceleración significativa durante las
últimas
décadas
como
consecuencia
de
las
concentraciones
atmosféricas
de
gases
de
efecto
invernadero. En los sistemas climáticos las emisiones globales continúan generando alteraciones,
incrementando la frecuencia e intensidad de diversos eventos hidrometeorológicos extremos.
La
Administración
Nacional
Oceánica
y
Atmosférica
(NOAA,
2023)
manifiesta
que
el
fenómeno El Niño es generado por el aumento de las temperaturas en el océano Pacífico ecuatorial
durante un periodo continuo de varios meses. Este organismo monitorea la atmósfera sobre la región
del océano Pacífico, buscando una guía de circulación llamada "Walker", un flujo de aire masivo
de este a oeste fomentado por la desigualdad entre la temperatura y presión formada por las frías
aguas
orientales
y
cálidas
aguas
occidentales.
El
fenómeno
El
Niño
se
manifiesta
cuando
la
circulación "Walker" se interrumpe y las aguas cálidas se trasladan hacia el este en dirección a
Sudamérica.
El IPCC (2022) señala que el incremento en la frecuencia e intensidad de los eventos de
precipitación
extrema
aumenta
el
riesgo
de
inundaciones
fluviales
y
sus
impactos
sobre
las
poblaciones y la infraestructura. En el Perú, durante eventos asociados al fenómeno El Niño, las
precipitaciones
pueden
intensificarse
significativamente
en
determinadas
regiones,
generando
incrementos en los caudales de los ríos que, bajo ciertas condiciones, superan la capacidad hidráulica
de sus cauces y provocan desbordes e inundaciones (SENAMHI, 2024; ENFEN, 2024). En la región
andina peruana, las lluvias intensas constituyen uno de los principales factores desencadenantes de
inundaciones, movimientos en masa, huaicos y procesos de erosión fluvial, ocasionando daños a la
infraestructura, los medios de vida y las poblaciones asentadas en áreas vulnerables próximas a ríos
y quebradas. La exposición al riesgo es mayor en los centros poblados ubicados dentro de fajas
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marginales
o
zonas
inundables,
particularmente
cuando
predominan
viviendas
con
limitada
capacidad estructural
y existen deficiencias en las medidas de preparación y gestión del riesgo
(ANA, 2023).
El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI, 2025) informó
sobre el comportamiento hidrológico del río Hatun Mayu. La estación hidrológica convencional San
Pedro, ubicada en el distrito de Huaraz, registró caudales de hasta 215.8 m³/s durante la época de
crecida (febrero-marzo), mientras que en la época de estiaje (junio) los caudales oscilaron entre 46.9
y 49.4 m³/s. Estos valores se ubican dentro de los umbrales naranja y amarillo, respectivamente,
evidenciando un nivel de peligro para el desarrollo de las actividades en zonas próximas a la ribera.
En este contexto, las estructuras hidráulicas constituyen una medida estructural fundamental
para mitigar los procesos de erosión de márgenes, reducir el riesgo de inundación y proteger a la
población, la infraestructura y las actividades económicas ubicadas en las zonas aledañas a los
cauces fluviales. No obstante, la efectividad de las estructuras hidráulicas existentes puede verse
limitada por deficiencias en su diseño y la ausencia de programas periódicos de mantenimiento,
factores
que
reducen
su
capacidad
de
respuesta
frente
a
eventos
hidrológicos
extremos.
En
consecuencia, se requiere implementar alternativas técnicas de estructuras hidráulicas que permitan
reducir la exposición de la población.
Teniendo en cuenta esta problemática, el centro poblado de Quechcap, ubicado en la margen
izquierda
del
río
Hatun
Mayu,
constituye
una
zona
altamente
vulnerable
frente
a
procesos
de
inundación y erosión fluvial. Debido al riesgo que representan estos eventos para la población, la
infraestructura y las actividades económicas locales, el sector debe ser considerado prioritario dentro
de las estrategias de gestión del riesgo de desastres.
Camacho Vargas y De La Cruz Mesías (2021) evaluaron alternativas de muros de defensa
ribereña para mitigar los desbordes del río Rímac en Chosica. A partir de registros de 98 años de la
estación hidrométrica de Chosica, estimaron un caudal de diseño de 404.67 m³/s para un periodo de
retorno de 200 años y, mediante el método de Lischtvan – Lebediev, una socavación general de 2.70
m. Compararon muros de concreto ciclópeo, de concreto armado, de gaviones y un muro con sistema
de drenaje LGD, descartando este último porque el ancho de su cimentación superaba el disponible
en el terreno. Recomendaron un muro de concreto armado aguas arriba y uno de concreto ciclópeo
aguas abajo, y obtuvieron que el muro de gaviones presentaba menor costo por metro lineal.
Mejía Meza y Surco Pauccar (2023) diseñaron una defensa ribereña con muro enrocado para
mitigar
las
inundaciones
del
río
Tullumayo,
en
Urubamba,
Cusco.
Mediante
HEC-HMS
determinaron
un
caudal
de
diseño
de
15.10
m³/s
para
un
periodo
de
retorno
de
100
años
y,
empleando el caudal de 500 años de periodo de retorno, estimaron una socavación general de 0.75
m con el método de Lischtvan – Lebediev. Propusieron un muro enrocado de 2.50 m de altura, con
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ISSN:
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talud 1H:1V, ancho de corona de 3.00 m y profundidad de uña de 1.15 m, concluyendo que esta
solución mitiga de manera adecuada las inundaciones en tramos críticos.
Halanocca Yana (2023) diseñó una defensa ribereña de muro de gaviones para mitigar el
desbordamiento
del
río
Cheqhuiña,
en
el
distrito
de
Maranganí,
Cusco.
A
partir
de
estudios
topográficos, hidrológicos, de mecánica de suelos e hidráulicos, determinó un caudal de diseño de
81.07 m³/s para un periodo de retorno de 100 años y propuso un muro de 4.00 m de altura y 3.00 m
de
base,
conformado
por
cuatro
niveles
escalonados,
complementado
con
un
colchón
antisocavación.
El
autor
concluyó
que
la
estructura
presenta
una
resistencia
adecuada
frente
al
empuje, al volteo y al deslizamiento durante las máximas avenidas.
De La Cruz Vega et al. (2022) diseñaron una estructura de protección ribereña mediante
gaviones
para
la
quebrada
Chaupimayo,
en
Madre
de
Dios,
a
partir
de
estudios
topográficos,
hidrológicos, hidráulicos y de mecánica de suelos, empleando los programas HEC-HMS y HEC-
RAS. Para un periodo de retorno de 100 años obtuvieron un caudal de 32.4 m³/s, un tirante máximo
de 2.22 m y una velocidad máxima de 3.78 m/s, y propusieron un muro escalonado de tres niveles
de gaviones, de 3.00 m de altura y 2.00 m de base, complementado con un colchón antisocavación.
Los
antecedentes
revisados
evidencian
la
importancia
de
las
estructuras
de
protección
ribereña
como
medida
de
mitigación
frente
a
inundaciones
y
procesos
de
erosión
fluvial,
y
demuestran que los estudios hidrológicos, hidráulicos y geotécnicos constituyen la base del diseño.
Asimismo, Halanocca Yana (2023) y De La Cruz Vega et al. (2022) muestran la aplicabilidad de
los muros de gaviones en cauces andinos y amazónicos, mientras que Camacho Vargas y De La
Cruz Mesías (2021) destacan su ventaja económica frente a las soluciones de concreto.
El objetivo de la presente investigación es desarrollar el diseño preliminar de un muro de
gaviones como medida de protección ribereña para mitigar el peligro de inundación y erosión fluvial
en el centro poblado de Quechcap, mediante la evaluación de los parámetros geotécnicos del suelo
de fundación y el análisis de las condiciones hidrológicas e hidráulicas del río Hatun Mayu.
El presente artículo se organiza de la siguiente manera: en la sección de Materiales y métodos
se describe el tipo y diseño de la investigación, la unidad de análisis y las técnicas e instrumentos
empleados para la recolección de datos; en Resultados se presentan los hallazgos hidrológicos,
hidráulicos, geotécnicos y de estabilidad estructural obtenidos; en la Discusión se contrastan dichos
resultados con los antecedentes; finalmente, se exponen las conclusiones derivadas del estudio.
-
2.
MATERIALES Y MÉTODOS
La presente investigación es de tipo aplicada, debido a que emplea conocimientos de la
ingeniería hidráulica para proponer una solución técnica frente al riesgo de inundación existente en
el centro poblado de Quechcap. Según Hernández-Sampieri y Mendoza (2018), la investigación
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aplicada busca utilizar el conocimiento científico para resolver problemas prácticos en contextos
específicos. Asimismo, la investigación es de nivel descriptivo, ya que permite identificar, recopilar
y caracterizar la información relacionada con las condiciones hidrológicas, hidráulicas y geotécnicas
del área de estudio. El estudio es de corte transversal, debido a que la recolección de datos se realizó
en un periodo determinado, permitiendo analizar las variables de investigación en las condiciones
existentes al momento de su evaluación (Arias & Cangalaya, 2023).
La investigación adopta un diseño no experimental, dado que las variables de estudio no
fueron manipuladas deliberadamente y los fenómenos analizados fueron observados en su contexto
natural. En ese sentido, la investigación se limita a evaluar las condiciones existentes del área de
estudio para desarrollar la propuesta de diseño de la estructura hidráulica correspondiente (Arias &
Cangalaya, 2023).
La unidad de análisis comprende un tramo de 200 m del río Hatun Mayu ubicado en el sector
Quechcap, distrito y provincia de Huaraz, departamento de Áncash. La selección de este tramo
responde a la identificación de condiciones de vulnerabilidad asociadas a procesos de inundación y
erosión
fluvial
que
afectan
a
la
población,
las
áreas
agrícolas
y
las
actividades
económicas
desarrolladas en la zona. En consecuencia, el sector constituye un área prioritaria para la evaluación
hidráulica y el diseño de medidas estructurales de protección ribereña.
Existe
un
gran
número
de
técnicas
e
instrumentos
de
recopilación
de
información
que
dependen de la naturaleza del objeto de estudio, el problema y el objetivo (Ríos Cabrera, 2020).
Ante la ausencia de registros hidrométricos en el tramo de estudio, a la altura del centro poblado de
Quechcap, el análisis hidrológico se sustentó en la información pluviométrica de la estación Recuay,
administrada por el SENAMHI y ubicada en el distrito y provincia de Recuay (9°43'45"S, 77°27'13"
O; 3431 m.s.n.m.), dentro de la cuenca alta del río Hatun Mayu y aguas arriba del centro poblado
de Quechcap, a aproximadamente 12 km. Se seleccionó esta estación por ser la más cercana al área
de estudio con información de precipitación máxima en 24 horas, correspondiente al periodo 1964
– 2013 (50 años), longitud que supera los 30 años recomendados por la Organización Meteorológica
Mundial (OMM, 2017) para caracterizar el régimen climático de una zona. La serie proviene de la
etapa en que la estación operó como convencional; actualmente, el punto cuenta con una estación
meteorológica automática (código 47259496). Previo al análisis de frecuencias, los registros fueron
sometidos a pruebas de consistencia y detección de datos atípicos, y los valores máximos diarios se
multiplicaron
por
el
factor
de
1.13
propuesto
por
Weiss
(1964)
para
corregir
la
subestimación
asociada a lecturas en intervalos fijos.
Para el análisis de frecuencia de las precipitaciones máximas en 24 horas se evaluaron las
distribuciones Normal, Log Normal de dos y tres parámetros, Gamma de dos y tres parámetros,
Log-Pearson tipo III, Gumbel y Log-Gumbel. La bondad de ajuste se evaluó mediante la prueba de
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Smirnov-Kolmogorov con un nivel de significancia del 5 %. En el estudio hidrológico de referencia,
la
distribución
Gumbel
presentó
el
menor
estadístico
de
ajuste
(Δ
=
0.0649),
por
lo
que
fue
seleccionada para estimar las precipitaciones asociadas a los periodos de retorno analizados. Los
valores máximos diarios fueron corregidos mediante el factor 1.13 de Weiss (1964).
Como antecedente técnico de la cuenca se utilizó el estudio hidrológico desarrollado para el
sector
adyacente
de
Quehuapampa.
Dicho
estudio
delimitó
la
cuenca
mediante
cartografía
del
Instituto Geográfico Nacional, datum WGS 84 y proyección UTM zona 18 Sur, y reportó un área
de 1374.00 km², perímetro de 173.49 km, longitud del cauce principal de aproximadamente 66.68
km, cota máxima de 4864 m s.n.m., cota de salida de 3081 m s.n.m. y número de curva CN = 72.
Debido a que el presente artículo se circunscribe al sector Quechcap, estos parámetros se emplean
como referencia técnica de la cuenca y no como sustitución de una delimitación independiente del
punto específico de estudio.
Los parámetros hidrológicos fueron procesados
mediante HEC-HMS
versión 4.9. Como
referencia técnica, el expediente del sector adyacente de Quehuapampa empleó un número de curva
CN = 72 y una tormenta sintética NRCS Tipo II, obteniendo un caudal pico de 619.80 m³/s para un
periodo de retorno de 100 años. Para el diseño preliminar del tramo de Quechcap se adoptó un
caudal de 620 m³/s, equivalente por redondeo al valor de referencia. Posteriormente, este caudal fue
empleado en el modelamiento hidráulico mediante HEC-RAS. El modelo hidráulico de referencia
corresponde a un esquema unidimensional (1D), de flujo permanente, no uniforme y lecho fijo, con
geometría
obtenida
a
partir
del
levantamiento
topográfico
mediante
secciones
transversales
del
cauce. El expediente técnico del sector adyacente utilizó coeficientes de Manning n = 0.053 en
ambas márgenes y n = 0.044 en el cauce principal, determinados mediante el criterio de Cowan.
Estos parámetros se emplean como antecedentes técnicos del diseño preliminar y su aplicabilidad
específica al tramo de Quechcap constituye una limitación reconocida del estudio. Para el estudio
de mecánica de suelos se realizaron ensayos de laboratorio conforme a las normas ASTM aplicables,
con el fin de determinar las propiedades físicas y mecánicas requeridas para el diseño.
La caracterización geotécnica de referencia comprendió una calicata C-01 excavada hasta
1.50 m de profundidad, con obtención de muestras disturbadas para ensayos de laboratorio. La
exploración
fue
planteada
conforme
a
ASTM
D420
y
la
caracterización
incluyó
análisis
granulométrico,
límites
de
consistencia
y
clasificación
mediante
el
Sistema
Unificado
de
Clasificación
de
Suelos
(SUCS).
En
el
expediente
técnico
del
sector
adyacente
se
reporta
una
clasificación GW-GM, correspondiente a grava bien graduada con limo y arena. Los parámetros
resistentes utilizados en el diseño del presente artículo se reportan separadamente en los resultados.
6
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Finalmente,
la
profundidad
de
socavación
general
se
estimó
mediante
el
método
de
Lischtvan-Lebediev, y la estabilidad del muro de gaviones se verificó frente al deslizamiento, el
vuelco y la estabilidad global mediante el software GAWAC 3.1 Gabion Wall Design.
-
3.
RESULTADOS
3.1 Estudio hidrológico
Se efectuó el análisis probabilístico de los registros históricos de precipitación para estimar
los valores asociados a diferentes periodos de retorno. Para el diseño preliminar se seleccionó un
periodo
de
retorno
de
100
años.
El
estudio
hidrológico
de
referencia
reporta
un
tiempo
de
concentración de 6.78 h para su punto de control, obtenido a partir de la evaluación de expresiones
empíricas de tiempo de concentración. Debido a que no se dispone en el material revisado de un
cálculo independiente y verificable de este parámetro para el tramo Quechcap, el valor se conserva
únicamente
como
antecedente
hidrológico
de
referencia
y
no
como
medición
específica
del
emplazamiento.
A partir de la precipitación máxima asociada al periodo de retorno de 100 años, el estudio
hidrológico de referencia construyó el hietograma sintético mediante la distribución adimensional
Tipo II del NRCS (Fattorelli & Fernández, 2011). El expediente técnico documenta el uso de esta
distribución para la generación de la tormenta de diseño, sin aportar una validación local específica
para Quechcap. El estudio de referencia, procesado mediante HEC-HMS versión 4.9, obtuvo 619.80
m³/s para un periodo de retorno de 100 años; para el dimensionamiento preliminar se adoptó 620
m³/s por redondeo.
Tabla 1.
Resumen de resultados del estudio hidrológico.
|
Parámetro
|
Valor
|
|
Periodo de retorno
|
100 años
|
|
Tiempo de concentración
|
6.78 h (estudio de referencia)
|
|
Curva NRCS
|
Tipo II
|
|
Caudal máximo de diseño
|
620 m³/s
|
3.2 Modelamiento hidráulico
Para el dimensionamiento preliminar se utilizó HEC
-
RAS (Hydrologic Engineering Center
-
River
Analysis
System),
desarrollado
por
el
U.S.
Army
Corps
of
Engineers.
El
antecedente
hidráulico disponible corresponde al sector adyacente y fue desarrollado con un esquema 1D, flujo
permanente, no uniforme y lecho fijo, con valores de Manning n = 0.053 en las márgenes y n =
0.044 en el cauce principal. Los valores hidráulicos consignados en la Tabla 2 forman parte de la
información
técnica
empleada
para
el
dimensionamiento
preliminar.
Debido
a
que
el
material
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revisado no incluye una geometría HEC-RAS y condiciones de frontera independientes del tramo
Quechcap que permitan
reproducir esos
resultados, su confirmación
específica queda
requerida
antes del diseño definitivo.
Tabla 2.
Resultados del modelamiento hidráulico.
|
Parámetro hidráulico
|
Valor
|
|
Tirante máximo (y)
|
2.95 m
|
|
Velocidad media del flujo (v)
|
2.50 m/s
|
|
Esfuerzo cortante hidráulico
|
126 N/m²
|
3.3 Estudio de mecánica de suelos
Con
la
finalidad
de
disponer
de
parámetros
geotécnicos
para
el
diseño
preliminar,
se
utilizaron
los
resultados
de
corte
directo
disponibles
en
la
documentación
técnica,
ejecutados
conforme a ASTM D3080. Para el análisis se adoptaron un ángulo de fricción interna de 26.12° y
un peso específico del terreno de 18.38 kN/m³ (Tabla 3). La caracterización documental disponible
incluye información del sector adyacente; por esta razón, estos parámetros se consideran valores de
diseño
preliminar
y
deberán
confirmarse
mediante
exploración
y
ensayos
específicos
en
el
emplazamiento definitivo de Quechcap.
Tabla 3.
Resultados del estudio de mecánica de suelos.
|
Parámetro geotécnico
|
Valor
|
|
Ángulo de fricción interna (φ)
|
26.12°
|
|
Peso específico del terreno (γm)
|
18.38 kN/m³
|
3.4 Estimación de los niveles de socavación
Debido a que la socavación al pie constituye una de las principales causas de falla de los
muros de gaviones en cauces aluviales, se evaluó la socavación general mediante el método de
Lischtvan-Lebediev.
El
procedimiento
relaciona
las
condiciones
hidráulicas
de
la
sección
y
la
resistencia del material del lecho para estimar la profundidad de erosión general. La evaluación se
limita a la socavación general y no comprende, de manera independiente, socavación local al pie,
socavación por contracción ni evolución morfológica del cauce.
Con el
caudal
de diseño adoptado de 620 m³/s y el
tirante de 2.95 m
consignado en la
información hidráulica utilizada para el dimensionamiento, se obtuvo una estimación de socavación
general de 0.30 m mediante el método de Lischtvan-Lebediev. Para el diseño preliminar se adoptó
una profundidad de cimentación de 0.65 m. Este resultado no constituye una verificación integral
de
la
erosión
del
cauce;
por
tanto,
la
socavación
y
la
profundidad
de
cimentación
deberán
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recalcularse con información hidráulica, geométrica y granulométrica específica del tramo antes del
diseño definitivo.
3.5 Diseño de la estructura
La
estructura
propuesta
consiste
en
un
muro
de
gaviones
de
gravedad
escalonado,
conformado por cuatro niveles de cajas de malla de alambre galvanizado rellenas con piedra caliza
de 200 mm (8") de diámetro, de 1.05 m de altura y 3.00 m de longitud cada una, con anchos que
disminuyen de 3.00 m en la base a 1.50 m en la corona (Tabla 4), alcanzando una altura total de
4.20 m. El muro se cimenta a una profundidad de 0.65 m bajo el lecho del río, de modo que su base
queda a 0.35 m por debajo del nivel de socavación estimado de 0.30 m. Considerando el tirante
máximo de 2.95 m, la corona del muro proporciona un borde libre de 0.60 m sobre el nivel de agua
correspondiente al periodo de retorno de 100 años.
Tabla 4.
Configuración de las cajas del muro propuesto.
|
Nivel
|
Tipo de caja
|
Dimensiones (alto x ancho x largo [m])
|
|
4 (Corona)
|
A
|
1.05 x 1.50 x 3.00
|
|
3
|
B
|
1.05 x 2.00 x 3.00
|
|
2
|
C
|
1.05 x 2.50 x 3.00
|
|
1 (Base)
|
D
|
1.05 x 3.00 x 3.00
|
Los parámetros hidrológicos, hidráulicos y geotécnicos obtenidos fueron incorporados al
software GAWAC 3.1 Gabion Wall Design para el análisis de estabilidad de la estructura propuesta.
A partir de estos valores se verificaron las condiciones de seguridad
frente al deslizamiento, el
vuelco y la estabilidad global de la estructura. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 5.
Tabla 5.
Resultados de los factores de seguridad.
|
Verificación
|
FS obtenido
|
FS mínimo admisible
|
Condición
|
|
Deslizamiento
|
4.64
|
1.50
|
Cumple
|
|
Vuelco
|
14.56
|
2.00
|
Cumple
|
|
Estabilidad global
|
1.50
|
1.50
|
Cumple
|
Los
factores
de
seguridad
al
deslizamiento
y
al
vuelco
superan
los
valores
mínimos
adoptados, mientras que la estabilidad global alcanza el valor mínimo requerido de 1.50 y constituye
la condición controlante del diseño.
En
consecuencia,
los
resultados
corresponden
a
una
verificación
preliminar
bajo
los
parámetros y condiciones de carga considerados; la geometría final deberá verificarse frente a la
variabilidad
de
los
parámetros
geotécnicos
y
a
las
acciones
adicionales
aplicables
al
diseño
definitivo.
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-
4.
DISCUSIÓN
El caudal máximo de diseño de 620 m³/s, estimado para un periodo de retorno de 100 años,
es
aproximadamente
2.9
veces
mayor
que
el
caudal
de
215.8
m³/s
registrado
por
la
estación
hidrológica San Pedro durante la crecida de 2025 (SENAMHI, 2025). Esta diferencia es coherente
con la naturaleza de ambos valores, ya que el caudal observado corresponde a un evento de una sola
temporada, mientras que el caudal de diseño representa un evento extremo con una probabilidad
anual de excedencia de 1%. El caudal obtenido es superior a los reportados por Halanocca Yana
(2023) para el río Cheqhuiña (81.07 m³/s), por De La Cruz Vega et al. (2022) para la quebrada
Chaupimayo (32.4 m³/s) y por Mejía Meza y Surco Pauccar (2023) para el río Tullumayo (15.10
m³/s), todos para el mismo periodo de retorno, y del mismo orden que el estimado por Camacho
Vargas y De La Cruz Mesías (2021) para el río Rímac (404.67 m³/s para 200 años). Estas diferencias
reflejan la mayor extensión de la cuenca del río Hatun Mayu respecto de las microcuencas estudiadas
en los antecedentes.
Los
valores
hidráulicos
empleados
para
el
dimensionamiento
preliminar
fueron
una
velocidad media de 2.50 m/s y un esfuerzo cortante de 126 N/m². La velocidad considerada es
inferior a la velocidad máxima de 3.78 m/s reportada por De La Cruz Vega et al. (2022) para la
quebrada Chaupimayo, donde se propuso una estructura de gaviones. Esta comparación aporta un
antecedente de aplicación de gaviones bajo solicitaciones hidráulicas relevantes, pero no sustituye
la verificación hidráulica específica del tramo Quechcap. Frente al muro enrocado estudiado por
Mejia Meza y Surco Pauccar (2023), la alternativa de gaviones ofrece flexibilidad estructural y
permeabilidad, características pertinentes para una propuesta preliminar de protección ribereña.
En cuanto a las propiedades geotécnicas utilizadas en el análisis, el ángulo de fricción interna
adoptado
fue
de
26.12°.
Mejia
Meza
y
Surco
Pauccar
(2023)
reportaron
27.70°
para
el
suelo
analizado
en
el
río
Tullumayo.
La
proximidad
de
ambos
valores
constituye
únicamente
una
comparación con un antecedente y no demuestra equivalencia geotécnica entre los emplazamientos.
La estimación de socavación general de 0.30 m es inferior a la profundidad de cimentación
preliminar
adoptada
de
0.65
m;
sin
embargo,
esta
comparación
no
sustituye
la
evaluación
de
socavación local, por contracción ni de la evolución morfológica del cauce. Camacho Vargas y De
La Cruz Mesías (2021) y Mejia Meza y Surco Pauccar (2023), empleando también el método de
Lischtvan-Lebediev, reportaron profundidades de 2.70 m y 0.75 m, respectivamente, mientras que
Halanocca Yana (2023) estimó 1.23 m mediante el método de Lacey. La amplitud de estos valores
evidencia
la
sensibilidad
de
la
socavación
a
las
condiciones
hidráulicas,
geométricas
y
granulométricas
de
cada
tramo;
por
ello,
el
valor
utilizado
en
Quechcap
debe
considerarse
preliminar hasta su verificación específica.
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La
geometría
adoptada
es
comparable
a
la
propuesta
de
Halanocca
Yana
(2023),
quien
diseñó un muro de gaviones de 4.00 m de altura y 3.00 m de base en cuatro niveles escalonados,
con un borde libre de 0.86 m. En el presente estudio, la altura total de 4.20 m, conformada por cuatro
niveles de cajas de 1.05 m, proporciona un borde libre de 0.60 m sobre el tirante máximo de 2.95
m. En cuanto a la estabilidad, los factores de seguridad al deslizamiento (4.64) y al vuelco (14.56)
superan ampliamente los mínimos admisibles, lo que se explica por el ancho de base de 3.00 m en
relación con la altura del muro; en cambio, la estabilidad global (1.50) alcanza justamente el valor
mínimo requerido, por lo que constituye la condición que controla el diseño.
Entre las principales limitaciones del estudio, el análisis hidrológico se basó en los registros
de
una
única
estación
pluviométrica
y
en
antecedentes
técnicos
del
sector
adyacente
de
Quehuapampa.
El
modelo
hidrológico
no
contó
con
calibración
directa
mediante
una
serie
de
caudales
observados
en
el
punto
de
estudio;
por
ello,
el
caudal
registrado
en
2025
se
utiliza
únicamente
como
elemento
de
contraste
y
no
como
validación
del
evento
de
100
años.
Los
parámetros hidráulicos y geotécnicos pueden variar espacialmente a lo largo del cauce y el material
revisado no permite reproducir de forma independiente una geometría HEC-RAS, condiciones de
frontera,
exploración
geotécnica
ni
análisis
de
socavación
específicos
del
tramo
Quechcap.
Tampoco
se
evaluaron
de
manera
independiente
la
socavación
local
al
pie
de
la
estructura,
la
socavación por contracción, la evolución morfológica del cauce ni la condición sísmica específica
de la geometría final. En consecuencia, los resultados corresponden a una evaluación técnica de
diseño
preliminar
y
requieren
verificación
específica
del
emplazamiento
antes
de
su
implementación.
En
conjunto,
la
información
hidrológica,
hidráulica
y
geotécnica
disponible
permite
estructurar el diseño preliminar del muro de gaviones propuesto para el centro poblado de Quechcap.
La propuesta constituye una alternativa técnica de protección ribereña para mitigar el peligro de
inundación
y
erosión
fluvial
y
requiere
las
verificaciones
específicas
señaladas
antes
de
su
implementación definitiva.
-
5.
CONCLUSIONES
El análisis hidrológico, basado en los registros de precipitación máxima en 24 horas de la
estación Recuay y en el estudio hidrológico de referencia del sector adyacente, permitió adoptar un
caudal de diseño de 620 m³/s para un periodo de retorno de 100 años, equivalente por redondeo al
valor
de
619.80
m³/s
reportado
por
dicho
antecedente.
Este
caudal
constituyó
la
base
del
modelamiento hidráulico y del diseño preliminar de la estructura.
Para el diseño preliminar se consideraron un tirante máximo de 2.95 m, una velocidad media
de 2.50 m/s y un esfuerzo cortante de 126 N/m² a partir de la información hidráulica disponible. La
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confirmación
de
estos
parámetros
requiere
geometría,
rugosidad
y
condiciones
de
frontera
específicas del tramo Quechcap antes del diseño definitivo.
Para el análisis preliminar de estabilidad se adoptaron un ángulo de fricción interna de 26.12°
y un peso específico de 18.38 kN/m³ a partir de la información geotécnica disponible. Debido a la
variabilidad
espacial
del
suelo
de
fundación,
estos
parámetros
deberán
confirmarse
mediante
ensayos específicos en el emplazamiento definitivo de Quechcap.
La socavación general estimada mediante el método de Lischtvan-Lebediev fue de 0.30 m y
se adoptó, para el diseño preliminar, una profundidad de cimentación de 0.65 m. Debido a que no
se
evaluaron
de
manera
independiente
la
socavación
local
ni
la
socavación
por
contracción,
la
profundidad de cimentación deberá verificarse específicamente en la etapa de diseño definitivo.
El análisis de estabilidad efectuado mediante GAWAC 3.1 Gabion Wall Design obtuvo un
factor de seguridad global de 1.50, un factor de seguridad al deslizamiento de 4.64 y un factor de
seguridad al vuelco de 14.56. La estabilidad global constituye la condición controlante al coincidir
con el valor mínimo adoptado, por lo que la geometría final requiere verificación con las condiciones
de carga y parámetros geotécnicos definitivos.
En consecuencia, el muro de gaviones propuesto constituye una alternativa preliminar de
protección ribereña para mitigar el peligro de inundación y erosión fluvial en el centro poblado de
Quechcap. Antes de su implementación definitiva se requiere verificar la socavación local y por
contracción, la condición sísmica de la geometría final y los parámetros hidrológicos, hidráulicos y
geotécnicos específicos del emplazamiento.
FINANCIACIÓN .-
El autor declara que la presente investigación fue autofinanciada.
CONFLICTO DE INTERESES.-
El autor declara que no existe conflicto de intereses.
CONTRIBUCIÓN DE AUTORÍA
En concordancia con la taxonomía establecida internacionalmente para la asignación de créditos a autores de
artículos científicos (https://credit.niso.org/). Los autores declaran sus contribuciones en la siguiente matriz:
|
|
Coral J.
|
Ramirez R
|
Mejia E
|
Olaza C.
|
|
Participar activamente en:
|
|
|
|
|
|
Conceptualización
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Análisis formal
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Adquisición de fondos
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Investigación
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Metodología
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Administración del proyecto
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Recursos
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Redacción –borrador original
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Redacción –revisión y edición
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
La discusión de los resultados
|
X
|
X
|
X
|
X
|
|
Revisión y aprobación de la versión final del trabajo.
|
X
|
X
|
X
|
X
|
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DECLARACIÓN DE ÉTICA / CONSENTIMIENTO INFORMADO
No aplica, debido a que la investigación no involucró participantes humanos ni animales.
DECLARACIÓN SOBRE USO DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL GENERATIVA
Durante la preparación del manuscrito se utilizó la herramienta Claude (Anthropic) como apoyo en
la
revisión
de
la
redacción,
la
organización
del
texto,
la
traducción
del
resumen
al
inglés
y
la
adecuación
al
formato
de
la
revista.
El
autor
revisó
y
validó
todo
el
contenido
y
asume
plena
responsabilidad sobre el mismo.
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