hidrologia acopia

EXPEDIENTE TECNICO DEL PROYECTO:“ENCAUZAMIENTO Y CANALIZACION DEL RIO COLQUEMARCA ACOPI”

RESPONSABLE DEL PROYECTO:MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ACOPIA

ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA

1.-GENERALIDADES

El estudio hidrológico consiste en apreciaciones sobre el balance hídrico, así como su evaluación de los caudales de ríos y caudal que discurre a lagunas con fines de construcción de canales de evacuación de aguas excedentes.

La precipitación pluvial incide definitivamente en el caudal por lo que los problemas latentes se centran en las inundaciones, desbordes y sus consecuencias en obras de ingeniería.

En toda la obra vial probablemente el Estudio de Drenaje de un canal, tanto superficial como el subterráneo, constituye uno de los aspectos de vital importancia que se debe desarrollar en un Estudio Definitivo de Ingeniería, puesto que el buen funcionamiento del canal y duración de las obras de drenaje y evacuación de aguas.

Este informe tiene como finalidad analizar las variables hidrometeorológicas de las cuenca de la laguna la cual discurre sus agua atravez del Rio Colquemarca del distrito de Acopia Provincia de Acomayo de esta forma diseñar la sección del canal y obtener un buen comportamiento hidráulico y consecuentemente una buena conservación del canal.

Con la hidrología y la estadística, se analizan los datos de las precipitaciones a partir de los registros meteorológicos de estaciones cercanas a la zona del proyecto, los cuales serán evaluados para determinar la consistencia y confiabilidad de los registros. Con los datos ya confiables se proceden a determinar parámetros importantes tales como la escorrentía, tiempo de concentración e intensidades máximas, parámetros necesarios para generar los caudales máximos probables que servirán para los diseños del canal.

El estudio de los aspectos hidrológicos tiene como propósito, determinar el máximo caudal de avenida en las quebradas, su tirante y área hidráulica, capacidad de socavación en el lecho y de erosión en las márgenes; con la finalidad de recomendar los parámetros para definir la longitud de las estructuras de obra de arte, su altura sobre el lecho y la profundidad de socavación en el cauce en el caso de proyectarse pilares como estructuras de soporte.

En resumen el objetivo principal es la determinación de los caudales probables de escurrimiento por efecto de las lluvias para el diseño de las obras de evacuación de aguas de la laguna.Las etapas del análisis hidrológico que incluyen este estudio son:

-Recopilación de datos-Tratamiento de la información hidrometeorológica-Generación de caudales.

2.-UBICACIÓN DEL ESTUDIO

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ACOPIAACOMAYO - CUSCO



2.1.- Ubicación Geográfica

La zona del estudio se encuentra entre las siguientes coordenadas UTM:

Longitud 230929.75 Este. Latitud 8443601.14 Sur Altitud 3,106 m.s.n.m

2.2.- Ubicación Política

Región : CuscoDepartamento : CuscoProvincia : AcomayoDistrito : AcopiaSector : Acopia – Rio Colquemarca

3.- DESCRIPCION DE LOS SECTORES EN ESTUDIO.

El desarrollo del canal de evacuación de aguas de la laguna atravez del rio Colquemarca del Distrito de Acopia Provincia de Acomayo Departamento del Cusco, cruza relieves topográficos regulares con quebradas. Desde su inicio el canal se desarrolla por una topografía variable de ondulada a llana con cobertura forestal típica de sierra.

El clima del área de estudio corresponde al piso ecológico bosque muy frio seco, característica de la región de Sierra comprendida entre los 2500 y 3500 m.s.n.m.Para el presente estudio hidrológico del Canal de Evacuacion de Aguas se ha realizado el áreado de influencia hidrológica.

La altura media del área hidrológica que afecta al Encauzamiento y Canalización del Rio Colquemarca hallada en los cálculos que se muestran mas adelante es Hm= 3064.53 m.s.n.m.

El recurso hídrico en la zona de estudio, proviene fundamentalmente de las lluvias que se acumulan en la laguna de Acopia, estos principalmente son de origen convectivo, siendo mas abundante que en la zona andina, pero con el mismo régimen; es decir una época de altas precipitaciones de Diciembre a Marzo y otra de baja de Abril a Noviembre, este régimen climático permite mantener una abundante e importante cobertura vegetal y fauna variada propia de ecosistemas de ceja de selva y selva alta, principal receptor de estas precipitaciones y que mantiene ríos y riachuelos de régimen permanentes de características caudalosas y torrentosas, propio de una topografía altamente accidentada con fuertes pendientes.

Los regímenes pluviométricos, varían de lluvioso a muy lluvioso con precipitación anual media de 728.09 m.m. (Dato hallado regionalizando los datos pluviométricos), siendo enero el mes más lluvioso y el de agosto el de menor precipitación.

La temperatura media anual es caracterizada como semi-cálidas y que oscila entre 20 y 30 grados centígrados.

4.-CONCEPTOS BASICOS EN HIDROLOGIA

PrecipitaciónLa precipitación es toda forma de humedad que originándose en las nubes llega hasta la superficie terrestre en forma de lluvias, granizadas, nevadas, etc.




Temperatura AtmosféricaLa temperatura es una propiedad o variable física que sirve para medir la cantidad de energía interna del aire, o mide el calor sensible. La temperatura del aire se mide a dos (2) metros de altura sobre el suelo por acuerdo internacional. Se puede registrar con un termógrafo, o se puede medir con un termómetro de máxima o mínima, para obtener las temperaturas máximas, que ocurren hacia el medio día y las temperaturas mínimas que ocurren antes de que salga el Sol. Ambos valores al promediarlos, dan la temperatura promedio del día.

Temperatura Máxima MensualLa marcha anual de la temperatura máxima es casi constante durante el año. La temperatura máxima absoluta para el área de estudio es de 34.60° (Estación Metereológica de Quillabamba).

Temperatura Máxima Media MensualLa distribución espacial y temporal permanece casi constante. La temperatura máxima media anual para el área varia de 21.00 a 02.40 ºC (Estación Metereológica de Sicuani).

Temperatura Mínima MensualLa temperatura mínima absoluta registrada en el área es de 14.00 °C (Estación Metereológica de Sicuani).

PrecipitaciónLas lluvias como es sabido provienen de diversos tipos de nubes sean nimbostrato, cúmulos y cúmulo nimbos. Al ser medidos las precipitaciones mediante los pluviómetros y registrados con los pluviógrafos se puede tener diversas magnitudes como la precipitación acumulada diarias, mensual y anual, intensidad e intensidad máxima.

Precipitación Máxima diaria.La estimación de las descargas máximas de los ríos y quebradas que cruzan los proyectos de estructuras de evacuación de aguas es necesario emplear un análisis estadístico de precipitaciones extremas.

5.-INFORMACIÓN BÁSICA UTILIZADA PARA LA GENERACION DE CAUDALES

5.1.- Información Cartográfica

La información cartográfica se obtuvo de la carta nacional.

5.2.- Información Hidrometeorológica

La información utilizada en el análisis hidrológico para el presente estudio, ha sido obtenida de la recopilación de documentos correspondientes a las siguientes Instituciones:

1. Servicio Nacional de Metereología e Hidrología (SENAMHI)2. Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco.

5.3.- Red Hidrometeorológica Utilizada

Con la finalidad de determinar las variables hidrológicas se ha recopilado información existente de precipitación pluvial que permite calcular los parámetros hidráulicos requeridos para dar las dimensiones de las obras de arte.

Se consideran 03 estaciones, las que se encuentran en la zona circundante, para efectuar un análisis de la hidrología local. Dicha red esta conformada por las siguientes estaciones:




ESTACION ALTITUD

COORDENADAS GEOGRAFICAS PRECIPITACION

ANUAL(mm)AJUSTADA

LATITUD (ºC )

LONGITUD (ºC)

PERAYOC 3365.00 13º 31` 72º 37` 799.41 696.84KAYRA 3219.00 13º 15` 72º 23` 648.30 712.02SICUANI 3574.00 14º 17' 71º 13' 629.77 675.10

El periodo uniforme de los datos considerado comprende el periodo de 1965 – 2004.

6.-ESTUDIO DE HIDROLOGIA

6.1.-Características Fisiográficas de las Cuencas

Las características principales de una cuenca son: Area topográfica, perímetro, altitud media, pendiente, a lo que es necesario asociar las características del cauce principal como son su longitud y su pendiente.

a.- Superficie o Area Topográfica (A)

Se refiere al área proyectada sobre un plano horizontal, medida dentro de los límites de cada cuenca siguiendo la línea de divortium acuarium; determinada en cartas nacionales de escala 1:25000 digitalizada en AUTOCAD. En el siguiente cuadro se muestra el area de estudio para el Encauzamiento del Rio Colquemarca.

CUENCA

AREA TOPOGRAFICA

(m2)

AREA TOPOGRAFICA

(Km2)

AREA TOPOGRAFICA

(Ha)

C1 381371.36 0.381 38.14

b.- Perímetro (P)

Es el contorno que delimita el área de la de influencia o es la longitud de la línea de divortium acuarium.

El perímetro total del área en estudio es P = 30.08 Km. Cuyo valor fue hallado en el plano digitalizado en AUTO CAD donde se hallaron las áreas de todos los Sub-sectores.

c.- Altitud Media de Toda la Cuenca (Hm)

Se muestra a continuación el cálculo de la altitud media que ha sido calculada numéricamente a partir de la digitalización de las curvas de nivel con la siguiente expresión:




Donde:At : Área total de la cuencaa : Área entre cotas e : Altitud media entre dos cotasHm : Altitud media de la cuenca

LIMITESAREA ENTRE COTAS (m2)

ALTITUD MEDIA ENTRE DOS COTAS

(m)

a*eINICIO FIN

3050.00 3060.00 228833.31 3055.00 699085762.053060.00 3070.00 46540.43 3065.00 142646417.953070.00 3080.00 38444.56 3075.00 118217022.003080.00 3090.00 30199.04 3085.00 93164038.403090.00 3100.00 37354.02 3095.00 115610691.90

At = 381371.36 1168723932.30

Hm= 1299.886156

d.- Pendiente Media de la Cuenca o Pendiente Superficial (PMS)

Hallada mediante la siguiente expresión:

Donde:PA: Punto Más Alto De La Cuenca (Elevación máxima de la cuenca en m)PI: Punto De Interés (Cota del punto donde se ubicarán las obras de drenaje en m)A: Superficie o Area Topográfica de la cuenca

En el cuadro siguiente se muestran las pendientes medias de todas las cuencas que afectan al Encauzamiento y Canalización del Rio Colquemarca.

CUENCA A (m2) A (Km2) PA PI PMS

C1 381371.36 0.381 3100.00 3050.00 0.081

e.- Longitud del Cauce (L)

Determinada en el mismo plano donde se hallo el area topográfica de las cuencas, en el siguiente cuadro se muestran las longitudes de los cauces principales de todas las cuencas que afectan al Encauzamiento y Canalización del Rio Colquemarca.

CUENCA L (m) L (Km)

C1 491.980 0.492

f.- Pendiente Media del Cauce (S)




Determinada por la siguiente expresión:

………………………en (%)

Donde:

PH: Punto Hidráulicamente Más Alto (Elevación máxima del cauce en m)PI: Punto de Interés (Cota del punto donde se ubicarán las obras de drenaje en m)L: Longitud del Cauce

En el siguiente cuadro se muestran las pendientes medias de los cauces principales de todas las cuencas que afectan al Encauzamiento y Canalización del Rio Colquemarca.

CUENCA L (m) PH PI S

C1 491.98 3092.000 3050.00 0.085

6.2.- Regionalización de Datos Pluviométricos.

ESTACION ALTITUD

COORDENADAS GEOGRAFICAS PRECIPITACION

ANUAL(mm)AJUSTADA

LATITUD (ºC )

LONGITUD (ºC)

PERAYOC 3365.00 13º 31` 72º 37` 799.41 696.84KAYRA 3219.00 13º 15` 72º 23` 648.30 712.02SICUANI 3574.00 14º 17' 71º 13' 629.77 675.10

Utilizando las estaciones que se muestran arriba y graficando se obtiene el siguiente grafico donde se halla la ecuación de la curva de ajuste.

La curva de ajuste es la siguiente:




Reemplazando el valor de la altura media de la cuenca Hm=3064.53 m.s.n.m se obtiene un valor para la precipitación media anual igual a 728.09 mm.

6.3.-Periodo de Retorno

Se define como el periodo de retorno T, como el intervalo promedio de tiempo en años, dentro del cual un evento de magnitud “x” puede ser igualado o excedido, es decir que ocurre en promedio una vez cada cierto periodo de años. A continuación se muestra una tabla de valores de “T”, para diferentes tipos de estructuras (Hidrología Feb-2002: Máximo Villón Bejar)

Tabla: Periodo de retorno de diseño recomendado para estructuras menores

Tipo de estructura T(años) Puente sobre carretera importante y canales 50 a 100 Puente s/ carretera menos importante o alcantarillas s/ carretera

importante25

Alcantarillas sobre camino secundario 5 a 10 Drenaje lateral de los pavimentos, donde se puede tolerar

encharcamiento con lluvia de corta duración1 a 2

Drenaje de aeropuertos 5 Drenaje urbano 2 a 10 Drenaje agrícola 5 a 10 Muros de encauzamiento (obra de defensa ribereña) 2 a 50

Para el presente estudio elegimos el valor de T = 100 años

6.4.-Tiempo de Concentración (Tc)

El tiempo de concentración es un parámetro que nos servirá para calcular los caudales máximos y está definido como el tiempo que requiere una partícula o gota de agua para llegar del punto más alejado al punto de interés, es decir cuando el periodo de tiempo de precipitación sea igual al tiempo de concentración ya que en ese momento todos los puntos de la cuenca estarán contribuyendo al caudal en forma simultánea.

Los factores que determinan el tiempo de concentración son la pendiente del terreno, características del suelo, la vegetación, el estado de saturación del suelo y las características de las precipitaciones máximas.

Para determinar el tiempo de concentración se está tomando el valor de 10.

6.5.-Intensidades de Precipitación

El parámetro fundamental para la obtención de los caudales de diseño es la intensidad de la precipitación, la cual varía de un punto a otro según las condiciones geográficas y meteorológicas de la zona y varía en cada punto según la duración de la precipitación.

Se considera definida la intensidad de lluvia en un punto cuando se conozcan para cada periodo de recurrencia la variación de la intensidad en función al tiempo de duración de la precipitación.

La intensidad es el volumen de agua precipitada en un periodo dado. Su cálculo parte de las lecturas de los pluviogramas para de inmediato graficar el histograma que determina dicha intensidad.




La intensidad es definida, como la cantidad de agua caída por unidad de tiempo, de acuerdo a esto se tiene:

Donde:

I : Intensidad en mm/hP : Precipitación en altura de agua en mmt : Tiempo en horas

La intensidad de la precipitación varía en cada instante durante el curso de una misma tormenta, de acuerdo a las características de esta. Es absolutamente indispensable cuando se hace el análisis de tormentas, determinar estas variaciones porque de ellas dependen muchas de las condiciones; que hay que fijar para las obras de ingeniería hidráulica, para las que se hacen principalmente en esta clase de estudios. Para el presente estudio se han utilizado los datos de intensidad de la estación Base de Perayoc.





ESTACION PERAYOC

Nº AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL PROM

1 1965 106.35 154.27 147.10 81.95 11.60 0.00 4.25 5.20 43.75 37.10 60.53 185.35 837.45 69.79

2 1966 141.30 195.30 89.65 17.30 21.85 0.00 0.00 1.10 42.40 85.95 58.55 47.85 701.25 58.44

3 1967 65.75 114.40 128.40 15.65 3.30 0.40 12.90 31.50 26.40 72.60 72.55 135.00 678.85 56.57

4 1968 170.40 135.15 69.80 25.70 1.35 5.15 39.17 6.95 20.10 32.91 94.45 88.10 689.23 57.44

5 1969 199.85 116.10 107.00 18.85 0.30 3.40 10.20 0.30 16.75 27.90 73.90 86.60 661.15 55.10

6 1970 150.05 97.35 94.90 95.55 5.30 6.00 6.60 2.40 43.35 37.40 34.40 213.60 786.90 65.58

7 1971 130.00 128.30 92.70 38.10 1.70 1.50 0.30 8.10 0.00 53.20 44.40 147.60 645.90 53.83

8 1972 169.95 74.70 58.40 40.70 0.80 0.00 9.29 20.50 37.35 5.50 67.60 102.95 587.74 48.98

9 1973 228.55 137.75 141.85 96.95 18.10 0.00 10.70 15.90 6.60 29.90 101.75 91.65 879.70 73.31

10 1974 130.35 228.80 130.00 61.60 15.80 14.30 3.10 37.00 21.90 45.60 42.25 121.40 852.10 71.01

11 1975 119.70 159.70 107.50 71.00 30.30 1.40 0.00 0.10 40.50 48.20 42.10 152.20 772.70 64.39

12 1976 158.10 73.70 155.70 48.20 22.90 7.10 0.90 9.00 59.00 15.50 56.20 103.00 709.30 59.11

13 1977 114.30 241.50 80.80 60.90 3.90 0.20 0.20 2.70 39.10 65.10 170.80 66.70 846.20 70.52

14 1978 249.40 63.60 83.50 37.50 6.70 0.00 1.00 0.00 12.70 9.70 161.20 124.30 749.60 62.47

15 1979 165.00 128.80 170.10 36.90 21.50 0.00 5.90 17.30 12.40 22.60 131.70 137.30 849.50 70.79

16 1980 97.90 141.70 96.90 34.10 7.40 2.10 2.40 0.40 7.70 96.20 66.60 67.50 620.90 51.74

17 1981 218.10 73.00 119.20 69.20 0.60 4.20 0.00 12.40 46.70 105.00 112.10 133.90 894.40 74.53

18 1982 205.90 118.70 159.50 67.90 0.00 1.40 3.80 9.80 58.00 68.00 171.90 150.40 1015.30 84.61

19 1983 154.30 96.40 60.80 23.80 8.60 36.05 0.70 0.00 2.30 37.50 60.35 172.40 653.20 54.43

20 1984 219.85 172.80 88.60 82.10 0.20 6.80 0.20 19.30 21.80 126.05 82.60 110.20 930.50 77.54

21 1985 121.90 143.00 123.50 64.20 19.10 17.90 3.10 6.10 39.10 70.30 128.10 146.40 882.70 73.56

22 1986 103.20 114.10 154.80 95.40 6.80 0.00 3.30 10.60 10.80 35.60 115.10 87.50 737.20 61.43

23 1987 311.60 106.00 81.20 35.10 5.90 13.60 14.20 0.00 13.00 60.50 121.20 164.90 927.20 77.27

24 1988 228.80 144.50 250.50 40.90 4.00 0.00 0.00 0.00 19.40 37.90 57.70 154.50 938.20 78.18

25 1989 213.40 147.40 198.50 54.70 4.10 14.90 0.00 6.30 15.50 92.80 72.40 72.50 892.50 74.38

6 1990 309.40 89.40 62.50 105.90 11.80 33.70 0.00 6.80 18.30 105.90 109.10 105.70 958.50 79.88

27 1991 117.10 236.40 152.00 44.80 14.10 7.90 1.00 0.00 31.60 116.60 104.80 116.20 942.50 78.54

28 1992 154.80 142.10 95.60 18.50 1.00 6.50 21.50 33.50 9.10 68.70 124.90 66.60 742.80 61.90

PROMEDIO 169.83 134.82 117.89 52.98 8.89 6.59 5.53 9.40 25.56 57.51 90.69 119.73 799.41 66.62

V. MAXIMA 311.60 241.50 250.50 105.90 30.30 36.05 39.17 37.00 59.00 126.05 171.90 213.60 1015.30

V. MINIMA 65.75 63.60 58.40 15.65 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.50 34.40 47.85 587.74

D.ESTANDAR 60.33 46.53 44.03 26.39 8.30 9.36 8.38 10.48 16.37 32.50 38.81 39.61 116.61

AL 75% PERS. 128.40 102.86 87.65 34.85 3.19 0.16 -0.23 2.20 14.32 35.18 64.03 92.52 719.31 66.62

ESTACION KAYRA

Nº AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL PROM

1 1964 92.50 101.60 26.00 6.50 0.00 0.00 0.00 0.00 36.50 0.00 75.60 338.70 28.23

2 1965 101.80 100.50 111.90 88.00 5.80 0.00 0.40 1.00 29.40 58.30 42.50 153.00 692.60 57.72

3 1966 78.30 171.20 79.90 18.30 19.80 0.00 0.00 1.70 31.90 59.70 65.20 71.40 597.40 49.78

4 1967 59.10 118.40 140.30 19.00 1.80 0.60 11.00 19.00 32.80 70.90 57.20 125.60 655.70 54.64

5 1968 149.90 106.60 84.50 34.60 6.30 5.30 30.90 8.60 16.30 84.60 86.70 54.40 668.70 55.73

6 1969 144.40 77.80 88.30 16.80 2.90 3.30 7.20 3.90 22.80 29.80 54.70 72.90 524.80 43.73

7 1970 170.60 92.60 132.50 86.40 2.30 1.00 3.70 3.40 42.10 46.10 48.20 177.40 806.30 67.19

8 1971 128.90 161.60 83.60 40.00 1.50 0.10 0.00 5.70 3.50 55.70 51.00 127.50 659.10 54.93

9 1972 192.10 66.80 57.20 29.70 3.40 0.00 6.50 27.30 12.20 7.90 50.20 100.20 553.50 46.13

10 1973 221.30 120.90 99.60 75.20 14.00 0.00 9.10 11.80 14.50 65.10 88.80 96.50 816.80 68.07



ESTACION : SICUANI

Nº AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL MEDIA

1 1,963 136.0 139.0 205.0 112.0 25.0 0.0 0.0 22.0 1.0 7.0 65.0 122.0 834.0 69.502 1,964 94.5 97.0 112.0 50.0 31.5 0.0 2.5 3.2 32.2 25.8 85.1 50.0 583.8 48.653 1,965 43.2 89.7 119.0 51.7 2.1 0.0 2.4 3.7 52.5 64.1 61.0 179.7 669.1 55.764 1,966 81.6 118.2 94.2 6.0 35.0 0.0 0.0 2.3 38.9 148.7 106.0 121.0 751.9 62.665 1,967 63.4 117.2 155.9 33.6 8.2 1.4 21.2 28.7 40.4 49.0 46.8 129.5 695.3 57.946 1,968 118.2 171.6 272.9 56.6 0.0 0.0 16.0 28.2 21.4 62.1 149.3 64.2 960.5 80.047 1,969 132.5 127.0 140.4 67.0 33.6 2.8 8.0 1.6 18.0 78.2 76.2 80.8 766.1 63.848 1,970 172.3 139.5 141.3 50.3 5.6 0.0 0.0 0.0 20.4 48.3 46.6 185.4 809.7 67.489 1,971 189.5 162.0 66.1 66.9 6.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.8 71.6 565.9 47.16

10 1,972 164.2 76.5 95.6 58.1 6.3 0.0 15.9 29.6 0.0 8.0 35.2 94.4 583.8 48.6511 1,973 140.7 136.2 168.0 82.5 3.1 0.0 2.0 11.8 5.9 27.0 47.7 96.2 721.1 60.0912 1,974 168.5 223.3 91.1 25.1 0.8 6.5 0.0 16.0 24.5 13.0 51.5 0.0 620.3 51.6913 1,975 157.0 103.9 134.9 39.4 20.3 0.7 0.0 8.4 32.1 24.4 62.4 154.2 737.7 61.4814 1,976 161.9 68.7 130.4 27.5 11.4 6.7 5.1 9.6 17.9 9.3 29.0 84.3 561.8 46.8215 1,977 70.5 179.9 87.0 33.9 7.2 0.0 0.8 0.0 11.0 3.7 87.3 81.1 562.4 46.8716 1,978 214.4 71.3 183.4 83.0 0.0 0.0 0.0 0.0 28.4 24.2 95.6 37.9 738.2 61.5217 1,979 66.8 50.5 64.8 31.8 4.4 0.0 0.9 19.8 27.6 0.8 14.3 31.7 313.4 26.1218 1,980 86.6 49.3 26.1 0.0 15.6 18.6 19.9 21.6 1.6 65.9 60.3 82.6 448.1 37.3419 1,981 130.0 110.9 102.8 0.8 0.0 6.9 0.0 19.2 0.0 6.0 8.6 43.3 428.5 35.7120 1,982 66.3 26.3 48.4 0.0 0.0 0.0 0.9 0.0 24.0 58.1 34.0 8.6 266.6 22.2221 1,983 41.2 69.0 31.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 13.8 1.0 61.0 63.0 280.6 23.3822 1,984 131.2 52.1 45.3 3.0 3.0 0.0 29.0 1.0 47.0 186.0 93.0 138.0 728.6 60.7223 1,985 184.0 111.0 60.0 9.0 77.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.0 18.0 147.0 610.0 50.8324 1,986 109.0 71.0 109.0 27.0 3.0 0.0 0.0 1.0 15.0 21.0 25.0 72.0 453.0 37.7525 1,987 150.0 39.0 109.0 88.0 0.0 0.0 11.2 0.5 2.5 24.9 132.1 47.0 604.2 50.3526 1,988 77.0 94.9 121.1 87.4 5.0 72.0 0.0 6.0 5.0 14.0 50.0 27.0 559.4 46.6227 1,989 115.0 109.0 82.0 0.0 3.0 1.0 1.0 12.0 2.0 5.7 46.7 96.2 473.6 39.4728 1,990 127.1 104.8 69.9 33.8 24.0 4.0 0.0 6.0 0.0 6.0 15.0 0.0 390.6 32.5529 1,991 127.5 143.8 128.4 74.9 18.8 0.3 22.0 1.2 9.3 50.5 81.0 127.4 785.1 65.4330 1,992 177.0 70.0 125.0 58.0 8.0 0.0 12.0 31.0 28.0 23.0 8.0 92.0 632.0 52.6731 1,993 78.0 177.0 110.0 0.0 0.0 2.0 0.0 1.0 1.0 21.0 19.0 139.0 548.0 45.6732 1,994 111.0 121.0 153.0 130.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 4.0 18.0 45.0 588.0 49.00




33 1,995 156.0 105.0 128.0 73.0 155.0 2.0 0.0 27.0 23.0 101.0 54.0 126.0 950.0 79.1734 1,996 101.0 129.0 96.0 0.0 10.0 0.0 0.0 7.0 16.0 21.0 72.0 125.0 577.0 48.0835 1,997 145.0 138.0 114.0 8.0 4.0 0.0 28.0 26.0 10.0 5.0 8.0 33.0 519.0 43.2536 1,998 94.0 90.0 52.0 3.0 0.0 0.0 1.0 48.0 42.0 23.0 33.0 149.0 535.0 44.58

Nº AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL MEDIA

37 1,999 155.0 88.0 107.0 106.0 1.0 0.0 10.0 5.0 54.0 5.0 21.0 145.0 697.0 58.08

38 2,000 145.0 85.0 127.0 80.0 10.0 0.0 1.0 23.0 49.0 59.0 68.0 137.0 784.0 65.33

39 2,001 118.0 91.0 86.0 3.0 0.0 0.0 0.0 40.0 26.0 110.0 96.0 149.0 719.0 59.92

40 2,002 150.0 62.0 103.0 19.0 1.0 0.0 14.0 35.0 5.0 17.0 103.0 106.0 615.0 51.25

41 2,003 108.0 208.0 132.0 53.0 1.0 1.0 2.0 1.0 39.0 35.0 96.0 76.0 752.0 62.67

42 2,004 234.0 101.0 179.0 54.0 0.0 1.0 5.0 2.0 6.0 22.0 49.0 84.0 737.0 61.42

43 2,005 128.0 114.0 174.0 53.0 24.0 0.0 0.0 9.0 79.0 106.0 108.0 129.0 924.0 77.00

Nro. datos 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43

Sumatoria 5,420.1 4,631.6 4,881.6 1,839.3 564.9 128.9 233.8 510.4 873.4 1,584.7 2,440.5 3,971.1 27,080.3 2,256.7

Media 126.05 107.71 113.53 42.77 13.14 3.00 5.44 11.87 20.31 36.85 56.76 92.35 629.77 54.17

Máxima 234.00 223.30 272.90 130.00 155.00 72.00 29.00 48.00 79.00 186.00 149.30 185.40 960.50 80.04Mínima 41.20 26.30 26.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.80 0.00 266.60 22.22Mediana 128.00 104.80 110.00 39.40 4.40 0.00 1.00 6.00 17.90 23.00 51.50 92.00 615.00 51.25

C.V. 0.35 0.41 0.42 0.82 2.01 3.75 1.53 1.10 0.92 1.13 0.63 0.52 0.26 0.25




En los cálculos se ha utilizado el método de Gumbel.

REGIONALIZACION DE INTENSIDADES MAXIMAS

ESTACION BASE PERAYOC ZONA DEL PROYECTO

ALTITUD 3365 ALTITUD 3064.53

PRECIPITACION MEDIA ANUAL 781.28PRECIPITACION MEDIA ANUAL 728.1

FACTOR DE CORRECCION 0.93

INTENSIDADES ORDENADAS DECRECIENTEMENTE, PARA DIFERENTES

DURACIONESN° de orden

ESTACION BASE PERAYOC ZONA DEL PROYECTO5 10 15 30 5 10 15 30

1 90.00 66.00 61.50 42.00 83.87 61.51 57.31 39.142 87.60 61.50 52.00 41.40 81.64 57.31 48.46 38.583 72.00 60.60 51.00 36.34 67.10 56.47 47.53 33.874 66.00 52.00 48.00 30.40 61.51 48.46 44.73 28.335 66.00 48.00 45.00 28.00 61.51 44.73 41.94 26.096 64.80 48.00 42.00 27.00 60.39 44.73 39.14 25.167 61.50 42.00 40.80 26.00 57.31 39.14 38.02 24.238 48.00 40.80 34.08 25.07 44.73 38.02 31.76 23.369 48.00 35.40 30.80 23.85 44.73 32.99 28.70 22.2310 48.00 34.08 30.40 21.67 44.73 31.76 28.33 20.1911 42.00 30.80 30.40 21.60 39.14 28.70 28.33 20.1312 35.40 30.40 29.40 20.00 32.99 28.33 27.40 18.6413 30.80 29.40 27.00 19.44 28.70 27.40 25.16 18.1214 30.40 27.00 25.07 18.00 28.33 25.16 23.36 16.7715 29.40 25.07 24.60 16.35 27.40 23.36 22.93 15.2416 26.40 18.00 18.00 16.20 24.60 16.77 16.77 15.1017 25.07 16.35 16.35 16.08 23.36 15.24 15.24 14.9918 16.35 15.60 13.60 13.60 15.24 14.54 12.67 12.6719 15.60 13.60 11.90 11.90 14.54 12.67 11.09 11.09

CALCULO DE INTENSIDADES MAXIMAS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO




N° de orden

INTENSIDADES ORDENADAS DECRECIENTEMENTE (mm/h)5 10 15 30

1 83.87 61.51 57.31 39.142 81.64 57.31 48.46 38.583 67.10 56.47 47.53 33.874 61.51 48.46 44.73 28.335 61.51 44.73 41.94 26.096 60.39 44.73 39.14 25.167 57.31 39.14 38.02 24.238 44.73 38.02 31.76 23.369 44.73 32.99 28.70 22.2310 44.73 31.76 28.33 20.1911 39.14 28.70 28.33 20.1312 32.99 28.33 27.40 18.6413 28.70 27.40 25.16 18.1214 28.33 25.16 23.36 16.7715 27.40 23.36 22.93 15.2416 24.60 16.77 16.77 15.1017 23.36 15.24 15.24 14.9918 15.24 14.54 12.67 12.6719 14.54 12.67 11.09 11.09

Media 44.31 34.07 30.99 22.31Desv. Est. 21.08 15.04 13.06 8.13

16.43 11.73 10.18 6.34

μ 34.82 27.30 25.12 18.65

Periodo de

retorno en

años

INTENSIDADES (mm/h)LEY DE DISTRIBUCION DE GUMBEL

KT 5 10 15 302 0.37 40.84 31.60 28.85 20.985 1.50 59.47 44.89 40.39 28.16

10 2.25 71.80 53.69 48.02 32.9220 2.97 83.63 62.13 55.35 37.4950 3.90 98.94 73.05 64.84 43.39

100 4.60 110.42 81.24 71.94 47.82200 5.30 121.85 89.39 79.02 52.23500 6.21 136.93 100.16 88.37 58.05

1000 6.91 148.33 108.29 95.43 62.4510000 9.21 186.18 135.29 118.87 77.05

Ordenando el cuadro anterior

Duracion (Min)

PERIODO DE RETORNO2 5 10 20 50 100 200 500 1000

5 40.84 59.47 71.80 83.63 98.94 110.42 121.85 136.93 148.33




10 31.60 44.89 53.69 62.13 73.05 81.24 89.39 100.16 108.2915 28.85 40.39 48.02 55.35 64.84 71.94 79.02 88.37 95.4330 20.98 28.16 32.92 37.49 43.39 47.82 52.23 58.05 62.45

Para T =100 años5 110.42

10 81.2415 79.0230 47.82

Para resolver racionalmente los problemas de drenaje es necesario determinar las intensidades máximas de lluvias en un intervalo de tiempo t igual al tiempo de concentración (Tc) de la cuenca, con una frecuencia determinada para un periodo de retorno de 100 años.

Calculo de la Precipitación Máxima

Debido a que no se cuenta con datos de intensidades de precipitación para la estación de proyecto se optó por calcular las intensidades de precipitación máximas de diseño para diferentes tiempos de duración y periodos de retorno ajustando a un modelo probabilístico las intensidades de precipitación máxima regionalizadas.




Se ha calculado en hoja aparte que se adjunta al presente estudio.La formula logarítmica obtenida es:

6.6.-Escorrentía

La escorrentía superficial generada por la precipitación causa problemas a un canal cuando existen laderas que drenan sobre cerca al canal. La cuantificación de esta escorrentía nos permite dimensionar adecuadamente las estructuras de drenaje de la vía. En suma se trata de reducir al máximo la cantidad de agua que llega a las diferentes partes del pavimento y en segundo lugar dar salida expedita al agua cuyo acceso al camino sea inevitable.

Las formas cómo llega el agua al camino son:

a) Por precipitación pluvial directa. b) Por inundación producida por las corrientes de los ríos y arroyos. c) Por infiltración a través del sub - suelo.

Coeficiente de Escurrimiento (Ce)

Se puede definir el Coeficiente de Escorrentía como un factor que afecta a la lluvia total y que determina el volumen de agua que corre por la superficie del terreno como resultado de la precipitación, este coeficiente depende de las características del terreno como: tipo de vegetación, longitud de recorrido, inclinación del terreno, intensidad de la precipitación, rugosidad de las laderas, permeabilidad del suelo etc. Para el cálculo de este coeficiente se analizó los siguientes métodos:

El coeficiente de escorrentía, es una variable para la determinación del escurrimiento. Su uso implica una relación fija entre la tasa de escorrentía pico y la tasa de lluvia, lo cual no es cierto en la realidad. La proporción de la lluvia total que alcanzaran los drenajes de tormenta depende del porcentaje de permeabilidad, de la pendiente y de las características de encharcamiento de la superficie.


5.163)(*5.33 TcLNI



FUENTE: SENAHMI

Para el proyecto se asume un coeficiente de escorrentía de:

6.7.-Generación de Caudales Máximos


Ce = 0.35



La generación de caudales máximos parte de determinar el área y pendiente de la cuenca, los cuales son afectados por las intensidades de precipitaciones máximas considerando su duración en función al tiempo de concentración de la cuenca, y un periodo de retorno de 100 años para nuestro caso.

El objetivo de la generación es la determinación de las máximas avenidas en un punto determinado. Estos datos nos servirán para el dimensionamiento de las obras de drenaje.

Para el cálculo de las máximas avenidas se consideraron los siguientes métodos:

-Formula de Mac – Math-Formula Racional-Formula Burkley Ziegler

Formula De Mac Math

Esta fórmula nos permite determinar los caudales máximos teniendo en cuenta las intensidades de las precipitaciones para los diferentes periodos de retorno, que en este caso corresponde a 100 años. Se ha usado esta fórmula para el cálculo de los caudales máximos en las cuencas del proyecto.

Donde: Q : Caudal en m3/seg. Ce: Coeficiente de Escorrentía

I: Intensidad Máxima de la lluvia mm/hr. A: Área de la cuenca en Has.

S: Pendiente del cauce principal en m/km.

Tipo de vegetación Pendiente

(%)

Textura

Franco

arenos

o

Franco arcillo limosa

Franco limosa

Arcillosa

Forestal 0 – 5

5 – 10

10 – 30

0.10

0.25

0.30

0.30

0.35

0.50

0.40

0.50

0.60

Praderas 0 – 5

5 – 10

10 – 30

0.10

0.15

0.20

0.30

0.35

0.40

0.40

0.55

0.60

Terrenos

cultivados

0 – 5

5 – 10

10 – 30

0.30

0.40

0.50

0.50

0.60

0.70

0.60

0.70

0.80

Asumimos el valor de C = 0.35

En la tabla que se muestra a continuación se dan los valores hallados de los caudales máximos para todos los Sectores que forman el área de estudio tales valores se han hallado con la formula de Mac – Math:




T(años) Ce I(mm)A(Ha

)S(m/km) Q=0.001*Ce*I*A0.58*S0.42 (m3/seg)

10 0.35 80.48 38.14 85.37 1.51

CAUDAL CALCULADO:

Q = 1.51 m3/seg

Formula Racional.

Este método permite conocer caudales máximos de escorrentía usando intensidades máximas de precipitaciones; básicamente se formula que el caudal máximo es directamente proporcional a la intensidad máxima de la lluvia para un periodo de duración igual al tiempo de concentración y al área de la cuenca.La expresión que se utiliza es:

360

** AICQ

Donde:Q = Caudal máximo de escorrentía en m3/seg.C = Coeficiente de escorrentía en función al suelo.

I = Intensidad de la lluvia en mm/h, durante el tiempo de concentración. A = Área de la cuenca en Ha.

CAUDAL CALCULADO:

Q = 2.98 m3/seg

C.- METODO DE FORMULA DE BURKLI ZIEGLER

Q= Caudal en m3/seg.C=Variable que depende de la naturaleza de la superficie drenada 0.35I =Intensidad Máxima de la lluvia cm/hr. 8.048361A=Area drenaje en Has. 38.14S=Pendiente media de la cuenca en ‰ . 85.37

CAUDAL CALCULADO:

Q = 2.89 m3/seg

RESUMEN

CAUDAL M3/SEG

FORMULA METODO FORMUL PROMEDIO


4022.0A

SCIAQ



DE MAC MATH

RACIONAL

A DE BURKLE ZIEGLER

1.51 2.98 2.89 2.46

7.-ESTUDIO DE HIDRAULICA

7.1.-OBRAS DE EVACUACION DE AGUAS

Para el diseño de las obras de evacuacion se ha tenido en consideración lo siguiente:

El canal que colecte las aguas de lluvia usará para la descarga al canal de reunión verificando el caudal que puede conducir se tiene:

Q = V . A, V = R2/3 . S1/2 / nB= ancho de solera 1.10

Donde: T= tirante de agua 0.70

R = radio medio hidráulico = 0.31

S = pendiente del canal trapezoidal = 1% 0.012

n = coeficiente de rugosidad de Manning = 0.015 0.015V = velocidad media de desplazamiento (m/seg)

H = altura del canal de agua 1.00Luego:

V = 3.33 m/seg

Q = 2.56 m3/seg


hidrologia acopia

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