Estudio Pre Inversión Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao Ch inchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
PROYECTO: “CREACIÓN DE LOS SERVICIOS DE MURO DE PROTECCIÓN DE LAS LOCALIDADES DE PUENTE DURAN (L=200m.) Y HUACHIPA (L=820m.), DISTRITO DE CHINCHAO – PROVINCIA DE HUÁNUCO – REGIÓN HUÁNUCO”
1. INTRODUCCIÓN Se ha tenido que verificar el área del proyecto para que así se tenga en cuenta el análisis completo como fuente elemental los datos hidrológicos en las diferentes estaciones que se encuentran en área del proyecto de la limpieza y descolmatación de la creación de los servicios de muro de protección del Rio Huachipa en el margen Derecho de las localidades de Puente Duran y Huachipa que nos darán una visión acerca del comportamiento de los procesos que son sumamente complejas que se encuentran en función de las característica de la sub cuenca trazadas dentro de la cuenca alta del río Huachipa, cuyo cauce principal lo constituye el río Huachipa que lo constituyen el sistema hídrico donde sus afluentes secundarios, terciarios, de cuarto orden ó más que refleja un comportamiento de acuerdo a cómo se están manejando los recursos agua, suelo y bosque, donde los criterios de topografía, altitud y cobertura es importante para el cálculo del coeficiente de Escorrentía dentro del espacio del territorio delimitado de la cuenca del río Huachipa desde la altitud de 2,070 hasta los 700 msnm., donde se encuentra conformado por un sistema hídrico que conducen sus aguas al Río Huachipa ,donde integra las interacciones entre la cobertura sobre el terreno de profundidades del suelo y entorno de la línea divisoria de las aguas, existiendo entradas y salidas, dónde el ciclo hidrológico permite cuantificar el ingreso de la cantidad de agua por medio de sus precipitaciones pluviales y salida por medio de su río y la evaporación de la misma, las sub cuencas con mayores áreas que, cuenta con recursos hídricos provenientes de manantiales, aguas superficiales, aguas del sub. Suelo y ojos de agua con permanente vegetación. La fuente principal de agua en la subcuenca de Huachipa, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de las subcuencas. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao Ch inchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
1.1.
UBICACIÓN UBICACIÓN DEL PROYECTO. PROYECTO.
El Muro de Protección se localiza sobre el río Huachipa, en en las localidades de Puente Duran y Huachipa del Distrito de Chinchao, de la, provincia de Huánuco, región Huánuco, en el margen Derecho del río Huachipa, Tramo: de limpieza y Construcción del Muro de Protección, en los tramos asignados. Progresivas Km 0+00 al Km 0+2 00 Km….. L=200ml. Tramo I: Puente Duran
Progresivas Km 0+00 al Km 0+820 Km….. L=820ml. Tramo II: Huachipa
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao Ch inchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
1.2.
OBJETIVOS DEL ESTUDIO El objetivo del presente Estudio Hidrológico tiene como objetivo la Construcción del Muro de Protección en la margen derecho del rio Huachipa, de las localidades de Puente Duran Tramo I y Huachipa Tramo II, del distrito de Chinchao. Chinchao.
Determinar Determin ar las características hidrológicas hidrológic as de respuesta lluvia-escorrentía, lluvia-escorren tía, con intensidades máximas y diferentes períodos de retorno.
Estimar el cálculo del caudal caudal Máximo con diferentes períodos de retorno en los Tramos donde se indica.
Calcular la profundidad de Socavación local y general.
Reducir el riesgo de pérdida de la superficie urbana urban a de las localidades localidad es de Puente Duran y Huachipa por inundación, y arrastre de sedimentos.
2. ETAPAS ETAPAS DE DESARROLLO DESARROLLO DEL ESTUDIO. El estudio fue realizado en tres etapas sucesivas que comprendieron desde la fase de recopilación de información hasta el procesamiento y elaboración del Proyecto Hidrológico, donde el sistema de la información nos sirvió como una cadena de operaciones que nos lleva desde la planificación de la observación y la recolección de los datos hasta su almacenamiento y análisis para luego ser utilizado la información obtenida en el proceso, mejorando nuestra capacidad de conseguir los resultados más consistentes, con el uso de la metodología empleada, facilitándonos la ejecución de las etapas con la información teórica y práctica.
ETAPA DE PRECAMPO Comprendió la recopilación y ordenamiento de la información disponible referida a planos, perfiles y estudios del proyecto, hidrogramas de precipitaciones pluviales, y otras informaciones metereológicas, etc. En esta etapa se procedió a la delimitación de la Cuenca, sub cuencas que lo conforman el río Huachipa y a la elaboración del plano base. Las sub cuencas fueron delimitadas a escala 1/25,000.
- Cartografía Los materiales utilizados han sido obtenidos del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y son los siguientes:
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao Ch inchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Carta Nacional del Instituto Geográfico Geográ fico Nacional (IGN), a escala 1/100,000. Hoja, 20-k, y 19-K.
Planos topográficos a escala 1/25,000
Hojas: 19 K – IV NE
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).
Guía Explicativa del Mapa Mapa Ecológico Ecológic o del Perú, ex ONERN – 1976.
ETAPA DE CAMPO Las actividades realizadas durante la etapa de campo abarcaron principalmente las labores de investigación. -
Reconocimiento Reconocim iento de la zona (Tramo del río)
-
Recopilación de información metereológica metereológ ica complementaria.
-
Reconocimiento Reconocim iento de fuentes de agua
-
Reconocimiento Reconocim iento del clima del Área de Influencia.
-
Informaciones Informacion es verbales de parte de las comunidades beneficiarias benefi ciarias zona de las localidades de Puente Duran y Huachipa del distrito de Chinchao.
ETAPA DE GABINETE
En ésta etapa consis consiste, te, en en el procesamiento, análisis de los datos meteorológicos y la determinación de los parámetros de diseño para el dimensionamiento de obra del Muro de Protección del río Huachipa, margen derecho de las localidades de Puente Duran y Huachipa ubicado en el distrito de Chinchao.
Demarcación de la Sub Cuenca Cuenca Alta del río Huachipa desde el origen del río hasta el punto de estudio Tramos localizados de la localidad de Huachipa.
Demarcación de las subcuencas y/o áreas que componen componen las subcuencas principales.
1ro.- La información que se está utilizando se refiere a los siguientes aspectos: a) Pluviometría. La escorrentía existente y producida en el área de estudio, proviene exclusivamente de las precipitaciones pluviales caídas en toda las sub cuencas y áreas que contienela cuenca alta del río Huachipa, hasta la zona considerada en el estudio.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de estudio o cercanas a ellas, son la que se anotan a continuación. Estación Pluviométrica Tingo María
Ubicación Latitud Sur Longitud Oeste 09º 17’ 31”
75º 59’ 16”
Provincia
Altitud m.s.n.m.
Leoncio Prado
691
b) Hidrometría Las quebradas que cortan la zona en estudio, no cuentan con estaciones de medición de caudales, donde las aguas van al Río Huachipa, el principal dren colector. Se cuenta con una estación de Tingo María, que servirán para poder calibrar nuestro estudio Hidrológico en éstos puntos de Controles, donde se llevará una mejor calidad de control de los caudales generados en los puntos estimados como se indica en el plano adjunto, que son tomados de cada uno de las sub cuencas y/o áreas cuyas aguas confluyes hacia el río Huachipa hasta el tramo que incluye el estudio para su cálculo de máximas descargas con diferentes períodos de retorno. Se cuenta con valores de precipitación total mensual en la estación mencionada con precipitaciones máximas en 24 horas registradas en la estación de Tingo María, para periodo de registro de 19 y 27 años, donde nuestros resultados serán más consistentes. COMPLEMENTACIÓN DE REGISTROS. Las estaciones anteriormente mencionadas, cuentan con distintos periodos de registro y/o actualmente se encuentran paralizadas. En algunos casos fue necesario completar períodos faltantes para lo cual se recurrió a análisis de regresión a nivel anual. Luego los valores mensuales fueron determinados mediante una repartición porcentual tomando como base el promedio mensual y el valor anual determinado. De esta manera se cuenta hasta con 27 años de registro continuo para el periodo 1966-2001, de la Estación más cercana Jacas Chico, que permite caracterizar el comportamiento de las micro cuencas haciendo posible la generación de caudales en la sub. Cuencas del punto del proyecto, así mismo se trabajó con la estación que compone la subcuenca del río huachipa desde la parte más alta.(nacimiento del río) hasta el tramo del
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
estudio, del distrito de Chinchao, Provincia de Huánuco, hasta el tramo de los dos sectores ubicados en las localidades de Puente Duran y Huachipa. ANÁLISIS GRÁFICO. Este primer análisis se realizó en base a los datos de precipitación registrados en las estaciones anteriormente indicadas. Se confeccionaron histogramas de precipitación total mensual para un periodo común de análisis (1966-2001), con el fin de comparar el comportamiento del parámetro. Los histogramas se muestran en los gráficos Nº 1 y Nº 2 del anexo Recurso Hídrico, correspondientes a la estación de Tingo María. Se realizó un análisis visual por estación para detectar saltos y valores extremos pronunciados que no podrían ser de ocurrencia en un periodo determinado y luego verificado su estado de consistencia se determinó los valores para cada uno de las sub cuencas ó áreas donde se producen los escurrimientos superficiales que llegan al cauce principal del río Huachipa. En esta evaluación se observó buena correspondencia entre los histogramas en algunos casos los datos se cambiaron por la poca consistencia, donde se supone podría ser por mala lectura, desconocimiento de datos del parte del lector, anotación al azar y otros motivos que pudieran existir.
3. CLIMA DEL AREA DE INFLUENCIA. Este aspecto se ha analizado de acuerdo al mapa ecológico Nacional (ONER1976),y según la clasificación climática de Leslie R.Holdrigde, el área de influencia de dónde provenía las avenidas de los riachuelos que se encuentran dentro del área de la sub cuenca del río Huachipa que se ubica en la región altitudinal Yunga y Quechua, lo que se clasifica en forma general dentro de las tres sub cuencas demarcadas para su estudio de las máximas avenidas en sus respectivos punto de control, presentándose las siguientes formaciones ecológicas, en lo que se consiguieron datos en el mapa expuesto faltando algunos qué es necesario para su cálculo de su coeficiente de escurrimiento dentro del área considerado de 0.006 a 0.028 y su recorrido del río en máximas avenidas donde se interpone con todo los obstáculos considerando para el cálculo del caudal su coeficiente de rugosidad considerado en 0.042. a) Bosque Seco-Tropical (bs-T).- Esta zona de vida se encuentra entre los 300 y 850 m.s.n.m., donde sus características climáticas son: precipitación Total anual INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
que varía entre 1020 a 1391 mm. Con una temperatura promedio anual de 23.9 °C a 25.1 °C, ubicada en la provincia Humedad SUBHUMEDO, donde se cuenta con una evapotranspiración potencial total por año entre 1 y 2 veces el valor promedio anual de la precipitación. b) Bosque seco-Montano Bajo Tropical (bs- MBT).- Donde ésta zona se encuentra ubicado entre los 2500 a 3200 m.s.n.m., donde sus características climáticas posee una temperatura promedio anual entre los 16.5 °C á 10.9°C., ubicado en la provincia de Humedad Sub-Húmedo, donde la precipitación promedio total anual es de 972.9 a 449.3 mm. c) Bosque muy Húmedo-Montano Tropical (bmh –T).- Esta zona se distribuye desde los 200 a 500 m.s.n.m. cuya característica climática se cuenta con una precipitación promedio anual que varía entre los 4000 a 80004 mm. y una temperatura media anual variable entre los 22°C a 24°C, donde la provincia se ubica en humedad-perhúmedo y con una evapotranspiración potencial total por año variable entre los 0.25 y 0.5 del promedio de la precipitación total por año.
4. PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS CUENCA ALTA DEL RIO HUACHIPA La Sub cuenca Alta del río Huachipa, como unidad dinámica y natural refleja las acciones recíprocas entre el suelo, factores geológicos, agua y vegetación, proporcionando un resultado de efecto común: escurrimiento o corriente de agua, por medio del cual los efectos netos de estas acciones recíprocas sobre este resultado pueden ser apreciadas y valoradas. De allí que una de las premisas básicas del manejo de cuencas considera que la cantidad y velocidad de la corriente de agua representan las características naturales de cultivo de la cuenca que las origina. Numerosos son los estudios que tratan de establecer relaciones entre el comportamiento del régimen hidrológico de una cuenca y las características físicogeográficas de la misma. Casi todos los elementos de un régimen fluvial están relacionados directa o indirectamente con las características físicas de las áreas de drenaje de una cuenca siendo las más sensibles a las variaciones fisiográficas aquellas relativas a las crecientes. Estos factores físicos – llamados también geomorfológicos son considerados generalmente en forma aislada sin tener en cuenta la posible interdependencia entre ellos y se representan en forma numérica. La descripción sistemática de la geometría de una cuenca y de su red hidrográfica requiere mediciones de aspecto lineales de la red de drenaje, del área de la INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
cuenca y del relieve, teniendo una mayor incidencia la distribución de pendientes en el primero de los aspectos mencionados. Las dos primeras categorías de medición son planimétricas, es decir, tratan de propiedades proyectadas sobre un plano horizontal. La tercera categoría, trata de desigualdad vertical de la forma de la cuenca.
4.1.
OBJETIVO Y ALCANCE.
El propósito del presente estudio técnico, es el de presentar una descripción breve de las características geomorfológicos más importantes del complejo físico de una cuenca y de su determinación matemática, a fin de que puedan ser usadas en conjunción con ciertos índices hidrológicos, llámese estos caudal medio, caudal máximo absoluto etc. De esta manera se puede contar con un elemento de juicio adicional en el estudio de la geometría y los aspectos mecánicos de una cuenca. Finalmente, se presenta un ejemplo práctico del cálculo de los parámetros geomorfológicos de las sub-cuencas en los distintos puntos de control, que lo conforman el espacio (pertenecientes a las sub. cuenca del río Huachipa desde su naciente hasta el tramo del proyecto.
4.2.
PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE UNA CUENCA
Diversos son los parámetros geomorfológicos que se pueden determinar en una cuenca, sin embargo, los más estudiados son las siguientes:
Superficie.- Dentro de esta característica de la cuenca se tiene los siguientes conceptos. - Área total de la cuenca (A) Se considera así a todo el área de terreno cuyas precipitaciones son evacuadas por un sistema común de causes de agua, estando comprendida desde el punto donde se inicia esta evacuación hasta su desembocadura u otro punto elegido por interés. Puede considerarse en su delimitación el divisor topográfico por ser prácticamente fijo. A = 19.46 Km2.
Perímetro (P).- Esta característica tiene influencia en el tiempo de concentración de una cuenca, es el mismo que será menor cuando esta se asemeje a una forma circular. Se expresa en Km. P = 17.83 Km. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
CUENCA CUENCA ALTA DEL RIO HUACHIPA -
AREAS (Km2)
PERIMETRO
19.46
17.83
Cálculo de los parámetros de forma: a) Coeficiente de compacidad.- A partir de la relación:
Se obtiene:
√ √
b) Factor de Forma.- Teniendo en consideración que:
Se obtiene:
Pese a que los parámetros de forma cuenca alta del río Huachipa, puede afirmarse que los valores obtenidos, nos indican que ésta tendrá mayores oportunidades de creciente en las partes bajas, en razón de la mejor distribución de sus áreas tanto en el largo como en el ancho. Sin embargo, la cuenca tiene la forma redondeada e irregular, donde pueda traer consecuencias en las partes bajas cuando existen precipitaciones pluviales extremas uniformemente en el área de la microcuenca demarcada. -
Cálculo de los parámetros relativos al sistema de Drenaje:
a) Grado de Ramificación: Del planos No 1 y mediante el uso de la computadora se han obtenido los siguientes valores:
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
CUENCA ALTA DEL RIO HUACHIPA Cuadro No 1 MICROCUENCA HUACHIPA No de Ríos Orden y/o Longitud(m) riachuelos 1er 2do 3ro TOTAL
5 3 1 9
1234 895 3210 Li=5339
b) Densidad de drenaje: sabiendo que:
Se obtiene:
c) Extensión media de escurrimiento superficial: De la relación:
d) Frecuencia de Ríos: De la relación:
Los valores obtenidos en el cálculo de los parámetros relativos al sistema de drenaje indicarán: -
Que el grado de ramificación alcanzado por la cuenca alta del río Huachipa es de tercer orden.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
-
La densidad de drenaje de la Cuenca es relativa, lo cual indica que los tiempos de concentración serían más o menos cortos. Esto puede corroborarse con los valores obtenidos para la “extensión media de
escurrimiento superficial” los que indican cuantitativamente, pero sin embargo la cuenca alta estudiada posee una diferencia entre las micro cuencas de cada uno de las quebradas, los datos obtenidos son en promedio para la sub cuenca Alta del río Huachipa.
-
Cálculo de los parámetros relativos a las variaciones altitudinales de la cuenca: Altitud media de la cuenca: Del Plano se obtienen los siguientes valores:
Polígono de frecuencia de altitudes: Del plano se obtienen los siguientes valores: CUENCA ALTA DEL RIO HUACHIPA Cuadro No 2 CUADRO DE POLIGOMO DE FRECUENCIA Y CURVAS HIPSOMETRICA SUB CUENCA ALTA RIO HUACHIPA
% de AREA 1.64 2.67 3.44 8.63 13.67 15.31 13.21 12.90 10.17 8.84 5.60 2.77 1.13
Curvas nivel 725 800 875 950 1025 1100 1175 1250 1325 1400 1475 1550 1600
100
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
AREA(Km2) 0.32 0.52 0.67 1.68 2.66 2.98 2.57 2.51 1.98 1.72 1.09 0.54 0.22
19.46
Area Acumu 0.179 0.699 1.369 3.049 5.709 8.689 11.259 13.769 15.749 17.469 18.559 19.099 19.319
Curvas a Curvas nivel 725 800 800 875 875 950 950 1025 1025 1100 1100 1175 1175 1250 1250 1325 1325 1400 1400 1475 1475 1550 1550 1600 1600
% acumulat 1.64 4.32 7.76 16.39 30.06 45.38 58.58 71.48 81.65 90.49 96.09 98.87 100.00
100-G 98.356 95.683 92.240 83.607 69.938 54.625 41.418 28.520 18.345 9.507 3.905 1.131 0.000
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
ESQUEMA DE RAMIFICACION DE UN CURSO PRINCIPAL
-
Altitud media de la Cuenca (A): Este parámetro se obtiene mediante la siguiente relación:
Siendo:
hi = Altitud media de cada área parcial comprendida entre las curvas de nivel. Es tomada con respecto a la desembocadura. Si = Área parcial entre curvas de nivel. A = Área total de la cuenca. -
Polígono de frecuencia de Altitudes: Es un diagrama de relación entre las superficies parciales de una cuenca expresadas en porcentaje y las alturas relativas a dichas áreas comprendidas entre las curvas a nivel.
-
Curva Hipsométrica: Representa las superficies dominadas por encima o por debajo de cada altitud considerada y por lo tanto caracteriza en cierto modo el relieve.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
GRAFICO Nº 1 POLIGONOS DE FRECUENCIA DE ALTITUDES CUENCA ALTA DEL RIO HUACHIPA
Polígono de frecuencia de la Sub Cuenca Alta del Rio Huachipa CREACIÓN DE MURO DE PROTECCIÓN
CURVAS HIPSOMETRICAS DE LA CUENCA DEL RIO HUACHIPA Del plano, por planimetría, se ha obtenido los valores que aparecen en los gráficos No 1 y No 2.
DISTRIBUCION ALTIMTETRICA DEL AREA DE LA CUENCA DE RECEPCION DEL RIO HUACHIPA Gráfica No 02
Curvas Hipsometrícas de la Sub Cuenca Alta del Rio Huachipa.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
El valor de la altitud media del micro cuenca Alta del río Huachipa resulta encontrarse a una cota de 2,200 msnm, debido a que la distribución de sus áreas parciales con mayor valor corresponde igualmente a las menores altitudes tomadas con respecto al nivel del mar. Esto puede ser apreciado gráficamente a través de los “polígono de frecuencia de altitudes”, como en las correspondientes
curvas hipsométricas (Graf. No 1, 2,). Es de anotar que la altitud mediana (llamada también altitud de frecuencia media) d ifiere del valor hallado de la “altitud media”, en razón de que es un concepto de tipo geométrico resultando del cálculo
de un promedio ponderado.
RED DE ESTACIONES METEOROLÓGICAS Para el presente estudio se tuvo la información pluviométrica del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología SENAMHI; correspondiente a las Estaciones pluviométricas que se hallan cerca al área de estudio y cuentan con datos suficientes y actualizados.
REGISTROS DE PRECIPITACIÓN El análisis de los registros nos conducirá a escoger la mejor distribución de probabilidad que se ajusta a nuestros datos y con esta distribución finalmente construir el diagrama de Intensidad Duración y Frecuencia. Para el cálculo de los parámetros estadísticos se usará la serie de precipitaciones máximas de 24 horas, de la estación de Tingo María, ubicado en el distrito de Rupa Rupa.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Cuadro Nº 03 SERIE HISTÓRICA DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm) – ESTACIÓN DE TINGO MARÍA
FUENTE SENAMHI.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Cuadro Nº 04 PRECIPITACION MAXIMA MENSUALES ESTACION TINGO MARIA DEPARTAMEN :HUANUCO PROVINCIA :Tingo María AÑO 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983
ENE 65.45 56.30 38.51 36.89 46.33 48.89 56.32 89.68 44.20 67.70 87.47 76.52 67.84 65.34 49.67 65.69 78.36 60.55 73.98
FEB 69.00 56.98 110.10 67.80 107.90 116.20 122.40 98.60 98.78 88.00 55.76 54.53 67.87 78.54 107.70 85.20 65.00 78.56 106.60
MAR 121.20 106.00 99.80 118.50 97.70 94.30 100.30 114.40 114.20 120.23 121.50 100.90 112.23 110.30 82.56 109.60 110.20 125.40 74.34
ABR 51.03 87.98 56.00 45.76 84.30 58.00 56.00 29.00 94.67 66.00 74.00 65.00 38.00 67.00 56.60 34.00 54.00 65.00 56.00
LATITUD :10º 08´ LONGITU :76º 10´ MAY 42.00 22.50 65.30 33.50 53.20 54.80 51.09 45.00 88.56 34.67 56.00 76.00 45.00 41.00 34.00 33.56 43.34 41.00 28.00
JUN 1.20 9.03 10.00 12.00 54.00 39.00 55.00 65.00 54.00 32.00 56.00 61.80 45.00 33.00 56.00 19.00 73.00 56.00 45.00
JUL 10.30 21.00 23.00 41.00 12.00 32.00 34.00 24.00 33.00 32.00 11.00 32.00 32.00 22.00 32.00 53.00 12.00 34.00 24.00
AGO 14.00 12.00 13.00 41.00 32.00 33.00 23.00 32.00 13.00 19.00 19.00 8.00 9.00 23.00 32.66 12.45 12.00 23.00 10.00
SEP 34.00 43.00 38.00 58.00 56.00 63.00 22.00 53.57 45.00 27.67 32.00 46.00 23.00 56.00 34.00 44.00 54.00 22.00 12.00
OCT 45.56 52.60 30.67 28.00 72.00 35.00 51.50 48.80 38.00 61.60 45.89 23.67 87.67 67.00 65.00 45.00 56.00 37.00 32.00
NOV 56.45 45.67 76.00 49.45 85.70 48.70 67.70 77.60 69.56 68.80 65.87 38.87 56.00 56.00 87.00 77.78 56.89 42.08 33.23
DIC 54.23 56.67 79.54 77.65 87.56 54.98 39.67 38.60 33.30 39.00 35.60 87.30 54.67 48.98 38.76 65.35 28.00 67.40 45.50
MAXIMO 121.20 106.00 110.10 118.50 107.90 116.20 122.40 114.40 114.20 120.23 121.50 100.90 112.23 110.30 107.70 109.60 110.20 125.40 106.60
Precipitación Promedio Anual: 113.450526 mm.
ANÁLISIS DE LA SERIE HISTORICA La no homogeneidad e inconsistencia en secuencias hidrológicas representa uno de los aspectos más importantes del estudio en la hidrología contemporánea, particularmente en lo relacionado a la conservación, desarrollo y control de recursos hídricos, ya que, cuando no se identifica, elimina ni se ajustan a las condiciones futuras la inconsistencia y no homogeneidad en la muestra histórica, un error significativo puede introducirse en todos los análisis futuros que se realicen obteniendo resultados altamente sesgados. Los pasos de este análisis son los siguientes:
Análisis grafico Este análisis se realiza en forma visual, graficándose los datos de precipitación con la finalidad de detectar posibles saltos y/o tendencias y determinar el periodo en el cual la información es dudosa o aparentemente confiable, considerándose como información dudosa o de poco valor para el estudio, aquélla que muestra en forma evidente valores constantes en periodos en los cuales físicamente no es
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
posible debido a la característica aleatoria de los datos, y cuando no hay compatibilidad con la información obtenida en el campo.
Análisis de consistencia. La inconsistencia es sinónimo de error sistemático y se presenta como saltos y tendencias, los errores sistemáticos son los de mayor importancia, los datos pueden ser incrementados ó reducidos sistemáticamente, con lo que los resultados finales se desvían, pudiendo producirse grandes errores en los estudios de utilización y regulación que se realicen a partir de dichos datos. Los errores sistemáticos pueden ser a la vez naturales y artificiales u ocasionales por la mano del hombre.
El Análisis de Doble Masa . Es una herramienta muy conocida y utilizada en la detección de inconsistencias en los datos hidrológicos, cuando se disponen de dos o más series de datos, en lo que respecta a errores que pueden haberse producido durante la obtención de los mismos, pero no para realizar una corrección a partir de la curva de doble masa. La curva de doble masa, verifica la consistencia del registro de una estación, comparando la precipitación anual acumulada con los correspondientes valores, también acumulados de la precipitación anual promedio de un grupo de estaciones localizadas en los alrededores. Una de las formas de realizar el análisis de doble masa consiste en: Se toma la estación más confiable de todas las estaciones disponibles, la misma que va a servir para comparar con los demás registros. Esto es posible siempre y cuando la información de campo y los hidrogramas proporcionen la información, necesaria para tomar tal decisión. En caso de no realizarse el primer paso, plotear en el eje de las abscisas el promedio anual acumulado de la información de todas las estaciones de la cuenca y, en el eje de las ordenadas la información anual acumulada de cada una de las estaciones de análisis. En las rectas de doble masa obtenidas en el paso anterior, seleccionar la que presente mayor regularidad, vale decir menor número de puntos de quiebre, como la más confiable. La estación seleccionada como la más confiable se plotea en el eje de las abscisas y, en las ordenadas cada una de las demás estaciones, obteniéndose así tantas rectas como número de series se tengan menos una. En estos gráficos INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
se definen el ó quiebres que pueden ser significativos para su posterior análisis estadístico. Se debe tener en cuenta que solo para efectos del análisis de doble masa, la información incompleta se llena por interpolación o con el promedio mensual, si el análisis es mensual.
Grafico Nro. 1.3 Diagrama Doble Masa Estación Tingo María
Análisis de homogeneidad. Una serie de datos es llamada homogénea si es una muestra de una única población: Si la serie no es homogénea se le deben hacer ajustes o correcciones. La no homogeneidad en los datos de precipitación son creadas por tres fuentes principales: Movimiento de las estaciones en una distancia horizontal. Movimiento en una distancia vertical. Cambios en el medio ambiente de una estación como árboles, construcción de casas, embalses, deforestación y reforestación en la zona, entre otros. La evaluación y cuantificación de los errores detectados en la forma de saltos, se realiza mediante un análisis estadístico, tanto de la media como de la desviación estándar.
4.2.1. PRUEBA DE CONSISTENCIA EN LA MEDIA (X), CON EL ESTADÍSTICO T DE STUDENT. Mediante la prueba estadística "T" de Student, se analiza si los valores promedios son estadísticamente indistinguibles, vale decir, probar que ambos valores provienen de la misma población. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
La prueba requiere identificar previamente de un histograma de precipitación, dos periodos que se sospeche sean no homogéneos. Si denominamos la longitud del primer periodo como (n1) y la del segundo periodo como (n2) teniendo cada uno de ellos a X1 y X2 como valores medios respectivamente. X1, X2
: Media de los periodos 1 y 2 respectivamente
S1(x), s2(x)
: Desviación estándar de los periodos 1 y 2.
n1, n2
: Longitud de los periodos 1 y 2 respectivamente
n
: Tamaño de la muestra(n = n1+ n2)
Cuadro 05 análisis de consistencia de las 3 estaciones en estudio ANALISIS DE HOMOGENEIDAD Cuadro No 05
S1
Estaciones
Periodos 1er
2do
x1
X2
n1
n2
Yanahuanca
1975-1982
1972-1974
Los Molinos
1971-1976
1967-1970
Tingo Maria
1965-1979
1981-1983
310.138 267.920 661.628
359.667 240.475 611.808
8 6 16
3 4 3
S2
29.503 24.760 55.461
S12
S22
Tc
54.922 870.414 3016.463 1.993 38.447 613.045 1478.196 1.389 61.797 3075.918 3818.814 -1.408
Fc 3.466 2.411 1.291
Tt(95%) Ft(95%) Homogéneo 1.714 1.714 1.714
3.070 19.480 3.480
si si si
Fuente: Elaboración Propia
Corrección de Datos. Si resulta la media como la varianza estadísticamente iguales entonces la información original no se corrige porque es consistente aunque en el diagrama de doble masa se observe pequeños quiebres. De acuerdo a los diagramas de doble masa se han separado los periodos dudosos aparentemente confiables y los periodos homogéneos, los que se pueden observar en el cuadro anterior. Con estos periodos se han realizado el análisis estadístico para verificar la igualdad de las medias y desviación estándar.
4.2.2. PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DE LA PRECIPITACIÓN
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Existen varias fórmulas para calcular la probabilidad de ocurrencia, la misma que se muestra en las siguientes tablas, siendo la más utilizada la fórmula de Weibull.
Formulas empíricas para determinar la probabilidad de Ocurrencia Método
Probabilidad de Ocurrencia (P)
California Hazen Weibull Dónde:
P= Probabilidad experimental o frecuencia relativa empírica m= Número de Orden n= Número de datos a= Valor comprendido en el intervalo 0
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.448 0.443 0.442 0.441 0.440 0.440 0.440 0.440 0.439 0.439
ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Los valores históricos, completos y consistentes utilizados datan desde el año 1964 hasta el año 1983 (19 años), en el cuadro Nº 2.7 .se presenta la información de la precipitación promedio anual máxima de 24 horas de las estaciones en estudio.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
ESTACIONES CLIMATOLOGICAS: Yanahuanca, Los Molinos y Tingo María, Para el análisis de consistencia de los datos . AÑO
PRECIPITACION TOTAL ANUAL anahuanca Los Molinos Tingo María
1964
PRECIPITACION TOTAL ANUAL ACUM. anahuanca
Los Molinos Tingo Maria
199.40
199.40
ESTACION PROMEDIO Promedio 199.4
Acumulado 199.4
1965
261.40
564.42
460.80
564.42
412.9
612.3
1966
228.70
569.73
689.50
1,134.15
399.2
1011.5
1967
223.80
639.92
913.30
1,774.07
431.9
1443.4
1968
297.00
609.55
1,210.30
2,383.62
453.3
1896.7
1969
229.70
788.69
1,440.00
3,172.31
509.2
2405.9
1970
354.40
211.40
677.87
354.40
1,651.40
3,850.18
414.6
2820.4
1971
391.90
230.20
678.98
746.30
1,881.60
4,529.16
433.7
3254.1
1972
370.60
267.90
716.25
1,116.90
2,149.50
5,245.41
451.6
3705.7
1973
408.30
265.10
726.27
1,525.20
2,414.60
5,971.68
466.6
4172.2
1974
300.10
255.32
656.67
1,825.30
2,669.92
6,628.35
404.0
4576.3
1975
331.70
300.10
660.09
2,157.00
2,970.02
7,288.44
430.6
5006.9
1976
285.20
288.90
670.59
2,442.20
3,258.92
7,959.03
414.9
5421.8
1977
343.50
638.28
2,785.70
8,597.31
490.9
5912.7
1978
324.60
668.16
3,110.30
9,265.47
496.4
6409.1
1979
342.50
675.95
3,452.80
9,941.42
509.2
6918.3
1980
290.90
644.63
3,743.70
10,586.05
467.8
7386.1
1981
298.80
642.79
4,042.50
11,228.84
470.8
7856.9
1982
263.90
651.99
4,306.40
11,880.83
457.9
8314.8
540.7
8855.5
1983
540.65
12,421.48
Cuadro Nº 06 Precipitaciones Máximas y acumuladas 24 horas
5. HIDROLOGÍA ESTADÍSTICA. El análisis de frecuencias referido a precipitaciones máximas diarias, tiene la finalidad de estimar precipitaciones máximas para diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticas, los cuales pueden ser discretos o continuos, cuya estimación de parámetros se ha realizado mediante el Método de Momentos. Los métodos probabilísticas que mejor se ajustan a valores extremos máximos, utilizados en la formulación del presente Estudio son:
Distribución Log Normal de 2 Parámetros
Distribución Log Normal de 3 parámetros
Distribución Valor Extremo Tipo I o Ley de Gumbel
Distribución Log – Pearson Tipo III
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
5.1.
DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL DE 2 PARAMETROS
La función de distribución de probabilidad es:
El análisis para la distribución Log Normal de 2 parámetros de la Estación considerada calculado con el apoyo de la del programa Smada, por lo que se demuestra con una sola estación dentro de la cuenca Alta del río Huachipa ya que los cálculos tomados para las demás estaciones se encuentran en el anexo de Analisis de Distribución de los Datos tabulado. Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.
El análisis para la distribución Log Normal de 2 parámetros de la Estación considerada calculado con el apoyo de la del programa Smada, por lo que se demuestra con una sola estación dentro de la cuenca Alta del río Huachipa ya que los cálculos tomados para las demás estaciones se encuentran en el anexo de Analisis de Distribución de los Datos tabulado. Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.
El análisis para la distribución Log Normal
Distribution Analysis: Log Normal de 2 parametros Distribution. Distribution Analysis: 2 Parameter Log Normal Datos Precipitación Máx. 24 horas Est.Tingo María Precipitaciones Máximas de 24 horas Tingo María Distribution Analysis: 2 Parameter Log Normal ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 115.151 Second Moment = 2.63e02 Skew = 8.885e-01 ---------------------------------------------------------------------------Point
Weibull
Actual
Number Probability Value
Predicted
Standard
Value
Deviation
---------------------------------------------------------------------------
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
1
0.0357
79.9000
88.5623
4.2612
2
0.0714
95.9000
92.8539
3.8394
3
0.1071
97.0000
95.8085
3.5846
4
0.1429
100.9000
98.1795
3.4063
5
0.1786 106.0000 100.2214
3.2746
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
6
0.2143 106.6000 102.0541
3.1759
7
0.2500 107.5000 103.7449
3.1027
8
0.2857 107.7000 105.3363
3.0508
9
0.3214 109.5000 106.8573
3.0171
10
0.3571 109.6000 108.3294
3.0001
11
0.3929 110.1000 109.7692
2.9984
12
0.4286 110.2000 111.1906
3.0113
13
0.4643 110.3000 112.6057
3.0383
14
0.5000 112.2300 114.0262
3.0793
15
0.5357 114.2000
115.4643
3.1344
16
0.5714 114.4000 116.9338
3.2041
17
0.6071 116.2000 118.4480
3.2891
18
0.6429 118.5000 120.0222
3.3907
19
0.6786 120.2300 121.6757
3.5107
20
0.7143 121.2000 123.4326
3.6515
21
0.7500 121.5000 125.3260
3.8169
22
0.7857 122.4000 127.4024
4.0126
23
0.8214 123.1000 129.7321
4.2475
24
0.8571 125.4000 132.4303
4.5365
25
0.8929 135.2000 135.7076
4.9076
26
0.9286 149.9000 140.0258
5.4229
27
0.9643 163.4300 146.8112
6.2765
------------------------------------------------------------------------------------- Predictions --------------------------Exceedence Return Calculated Standard Probability
Period
Value
Deviation
---------------------------------------------------------------0.9950
200.0 163.6122
8.5232
0.9900
100.0 157.9909
7.7568
0.9800
50.0
152.0686
6.9637
0.9600
25.0
145.7437
6.1393
0.9000
10.0
136.4650
4.9960
0.8000
5.0
128.2988
4.1012
0.6670
3.0
121.1299
3.4697
0.5000
2.0
114.0262
3.0793
----------------------------------------------------------------INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
El análisis para la distribución Log Normal de 3 parámetros de la Distribution Analysis: 3 Parameter Log Normal ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 115.151 Second Moment = 2.63e02 Skew = 8.885e-01 ---------------------------------------------------------------------------Point
Weibull
Actual
Number Probability Value
Predicted
Standard
Value
Deviation
---------------------------------------------------------------------------
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
1
0.0357
79.9000
91.3685
4.4607
2
0.0714
95.9000
94.6202
3.4458
3
0.1071
97.0000
96.9496
2.9961
4
0.1429
100.9000
98.8726
2.7969
5
0.1786 106.0000 100.5669
2.7339
6
0.2143 106.6000 102.1177
2.7486
7
0.2500 107.5000 103.5738
2.8071
8
0.2857 107.7000 104.9664
2.8894
9
0.3214 109.5000 106.3176
2.9836
10
0.3571 109.6000 107.6440
3.0826
11
0.3929 110.1000 108.9592
3.1821
12
0.4286 110.2000
3.2798
110.2749
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
13
0.4643 110.3000 111.6018
3.3743
14
0.5000 112.2300 112.9509
3.4653
15
0.5357 114.2000 114.3342
3.5532
16
0.5714 114.4000 115.7659
3.6390
17
0.6071 116.2000 117.2604
3.7246
18
0.6429 118.5000 118.8349
3.8129
19
0.6786 120.2300 120.5112
3.9086
20
0.7143 121.2000 122.3181
4.0191
21
0.7500 121.5000 124.2947
4.1565
22
0.7857 122.4000 126.4975
4.3406
23
0.8214 123.1000 129.0127
4.6058
24
0.8571 125.4000 131.9836
5.0145
25
0.8929 135.2000 135.6757
5.6908
26
0.9286 149.9000 140.6804
6.9275
27
0.9643 163.4300 148.8660
9.7130
------------------------------------------------------------------------------------- Predictions --------------------------Exceedence Return Calculated Standard Probability
Period
Value
Deviation
----------------------------------------------------------------
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
0.9950
200.0 170.8275
20.9675
0.9900
100.0 163.2109
16.5224
0.9800
50.0
155.4789
12.5760
0.9600
25.0
147.5521
9.2063
0.9000
10.0
136.5420
5.8783
0.8000
5.0
127.4598
4.4343
0.6670
3.0
119.9553
3.8764
0.5000
2.0
112.9509
3.4653
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
3 Parameter Log Normal
Actual Data Weibull Probability
5.2.
Distribución
AJUSTE DE DATOS DE DATOS DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS
En la teoría estadística, las pruebas de bondad del ajuste más conocidas son la
y la Kolmogorov – Smirnov. A continuación se describen brevemente. El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov para la Estación Pluviométricas utilizada en el presente Estudio se muestra a continuación. De la Estación de Tingo María observamos: Con apoyo del programa Hidroesta fueron calculados los Δmáx.
* Distribución Gumbel
teórico=0.0578< tab= 0.3120
Se dice que se ajusta a la distribución Gumbel Tipo I * Distribución Log Normal
teórico=0.0286 < tab= 0.3120
Se dice que se ajusta a la distribución Normal * Distribución Log Pearson Tipo III, Δteórico=0.0624 < Δtab= 0.2931
Se dice que se ajusta a un nivel de significación del 5% la distribución Normal. 0.0286<0.0578<0.0624<0.3120 Δteórico < Δtabular
Se aceptan las tres Distribuciones Podemos concluir que los datos se ajustan mejor es la Distribución Log Normal 2 parámetros por tener el menor Δmín.=0.0 286, comparado con los demás
distribuciones. Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido los resultados de la Distribución Log Normal de 2 parámetros, dado que según la prueba de bondad
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Kolmogorov – Smirnov dicha distribución de probabilidades se ajusta satisfactoriamente a los datos de la muestra. Probabilidad de
Períodos de
Valores Calculado
Desviación
Excedencia
Retorno(Años)
Máx.
Estándar
(mm)
0.9950
200
163.6
3.53
0.9900
100
158.0
3.25
0.9800
50
152.1
2.95
0.9600
25
145.7
2.64
0.9000
10
138.5
2.21
0.8000
5
128.3
1.87
0.6670
3
121.1
1.64
0.5000
2
114.0
1.52
Cuadro No 7 Fuente: Resultados obtenidos propios.
6. CAUDALES MÁXIMOS GENERADOS. La descarga máxima para la cuenca alta del río Huachipa, se determinó el caudal máximo mediante la fórmula de Mac Math, mediante el método Empírico, cuya expresión es la siguiente:
Donde:
Qmax
= Descarga máxima para un tiempo de retorno T, (m3/s)
P
= Precipitación máxima para un tiempo de retorno T, (mm.)
C
= Coeficiente de escorrentía.
Ac
=Área de la Sub cuenca ( ha.)
I
= Pendiente media del cauce (m/km.)
Esta fórmula considera la precipitación como la causa directa de la máxima avenida y toma en cuenta las características físicas de la cuenca que tienen decisiva influencia en la magnitud de las descargas como el área y al pendiente media del cauce principal. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Asimismo involucra un coeficiente de escorrentía máximo que para el presente caso se obtuvo en función de las características ecológicas. La precipitación máxima para un periodo de retorno T, fue calculada mediante un análisis de frecuencia de las Precipitaciones Máximas en diarias estación de Tingo María y promedios mensuales de la estación de Tingo María, para el caso de la cuenca del Huachipa y las quebradas que lo componen dicha área de la cuenca. Datos utilizados nos arrojan muestras casi semejantes durante los meses d el año cuyo ajuste son aceptables para el cálculo de los caudales máximos con diferentes períodos de retorno como se observa en el cuadro No 08.
6.1.
PARAMETROS ESTADISTICOS DE LAS DESCARGAS GENERADAS TOTALES (M3/Seg) Cuadro No 08 CREACIÓN DE LOS SERVICIOS DE MURO DE PROTECCIÓN DE LAS LOCALIDADES DE PUENTE DURAN (L=200m.) Y HUACHIPA (L=820m.), DISTRITO DE CHINCHAO – PROVINCIA DE HUÁNUCO – REGIÓN HUÁNUCO PERIODO DE RETORNO 2
COEFICIENTE DE ESCORRENTIA
Pmax 24 hr Ajustadas mm
AREA Ha
0.42
114
2189.35
298.34
45.393
5
0.42
128.3
2189.35
298.34
51.074
10
0.42
136.5
2189.35
298.34
54.327
25
0.42
145.7
2189.35
298.34
58.022
50
0.42
152.1
2189.35
298.34
60.538
100
0.42
158
2189.35
298.34
62.899
200
0.42
163.6
2189.35
298.34
65.136
PENDIENTE PROMEDIO m/km
CAUDAL MAXIMA 3/seg
Fuente: Elaboración Propia
Las descargas máximas calculadas por el Método de Mac Math, se muestran: Sabemos que éste tipo de caudales de diseños es muy importante para estructuras de regulación, especialmente para Muros de Protección del distrito de Chinchao de la Provincia de Huánuco, Región Huánuco, donde era necesario la demarcación de la Micro Cuenca alta del río Huachipa hasta el punto del proyecto; Estructuras del muro de Protección, donde es necesario tener en cuenta con la finalidad de atenuar los caudales picos, que pudieran inundar las áreas agrícolas y poblacionales dentro de la jurisdicción del proyecto lo cual decrece los picos de elevación de la creciente aguas abajo, por lo que el diseño en estructuras tratará de tomar el caudal máxima con un período de retorno apropiado, recomendando INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
de acuerdo a la geomorfología de la cuenca, precipitaciones muy variadas y vegetación normal con provincias de humedad propias de las partes altas, sugiero tomar en cuenta un caudal de 62.899 m3/seg. Para un período de retorno de 100 años, para el diseño de las estructuras, mediante enrocado y/o gaviones y en las partes de mayor fuerza de flujos de agua a base de concreto.
6.2.
APORTE DE SEDIMENTOS EN LA MICROCUENCA CONSIDERADA Y TRAMO DEL MURO DE PROTECCION.
El aporte de sedimentos a un curso de río tiene gran influencia sobre la factibilidad técnica y económica y sobre la operación de proyectos de recursos hídricos. Los sedimentos
ocasionan
no
solamente
reducción
de
la
capacidad
de
almacenamiento sino que también pueden llegar a ocasionar problemas en el funcionamiento de tomas y descargas de agua. La evaluación precisa de esta influencia se hace difícil porque normalmente existen limitaciones significativas en la información básica disponible. Sedimentos son todas aquellas partículas que una corriente lleva por deslizamiento, rodamiento, o saltación, ya sea en suspensión o sobre el fondo del lecho. Los sedimentos tienen su origen en el lecho, en las laderas del río y en la cuenca hidrográfica. Tres clases de materiales se distinguen en un cauce natural considerando únicamente la resistencia que ofrecen a ser transportados por una corriente: materiales no cohesivos o granulares, materiales cohesivos y rocas. El material granular está formado por partículas sueltas. La fuerza que un líquido debe hacer para mover las partículas es función del peso de cada partícula y del coeficiente de fricción interna. El material cohesivo está formado de partículas muy pequeñas que ofrecen resistencia al flujo de agua. La fuerza de cohesión que impide el transporte de las partículas por una corriente es considerablemente mayor que el peso de la partícula, y por lo tanto, una vez que esta fuerza es vencida, la partícula se puede comportar como si fuera granular y ser transportada en suspensión debido a su peso y tamaño reducidos. El material rocoso usualmente no es movido o rodado por una corriente de agua durante el tiempo de vida de una estructura. El material rocoso puede comportarse como granular si está fracturado y la energía del flujo es muy alta. El volumen de sedimentos que podría producir la cuenca en cada uno de las subcuencas considerados tiene especial significación en el diseño de las infraestructuras hidráulicas porque permite cuantificar el volumen que ocuparía en el embalse y que constituiría el volumen muerto. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
El aporte de sedimentos se determina utilizando diversas fórmulas empíricas y semiempiricas como aquellas de Namba, J: B: Owen y F:A. Branson, Murano. Us Bureau Reclamation y la formula universal de pérdida de suelos FUPS, que permiten cuantificar el aporte de sedimentos en ubicaciones especificas cuando no se cuenta con mediciones de sedimentos ; en el presente estudio a todas las formulas, con excepción de la FUPS, se le agrupa bajo la denominación de empíricas, calculadas directamente.
FORMULAS IMPIRICAS - FORMULA DE NAMBA
AS= 0.292P + 0.474H - 0.118F + 2452 Dónde: AS
= Aportación de sedimentos en m3/ km2 -Año
P
= Precipitación media anual en mm.
H
= Desnivel total de las elevaciones de la cuenca en metros
F
= Relación del área de suelo desnudo a área de suelo cubierto de vegetación, en porcentaje.
FORMULA DE J.B. OWEN Y F.A. BRANSON 1970.
Para cuencas en el oeste del estado de Colorado, U.S.A.
()
Donde AS
= Aportación de sedimentos en m3/ km2 -Año
= Cociente entre el desnivel de cotas de la cuenca y la longitud total del cauce principal, adimensional
Ps
= porcentaje de suelo desnudo en la cuenca.
FORMULA DE MURANO
Obtenida en base a datos de 103 embalses
Dónde: AS
= Aportación de sedimentos en m3/ km2 -Año
A
= Área de la Cuenca en km2
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
P
= Precipitación media anual.
Me
= Elevación media de la cuenca en msnm
Sc
= Pendiente promedio de la cuenca
FORMULA SEGÚN U.S. BUERAU OF RECLAMATION
Dónde: A
= Área de la cuenca en km2
AS
= Aportación de sedimentos en m3/ km2 – Año
FORMULA OBTENIDA EN BASE A MEDICIONES EN LA CUENCA DEL RÍO MANTARO
Dónde: A
= Área de la cuenca en km2
AS
= Aportación de sedimentos en m3/ km2 -Año
Utilizando las datos de las Subcuencas y las formulas anteriormente referidas, se obtuvieron los volúmenes de aportes de los sedimentos, en las secciones y/o puntos de interés se muestran en el cuadro siguiente. Cuadro No 09 FORMULA
SUB CUENCA: RIO HUACHIPA m3/ km2 año
NAMBA OWEN Y BRANSON MURANO USBR MED.EN MANTARO PROMEDIO ANUAL
2602.44 1543.25 415.95 701.32 349.96 1122.584
Fuente: Elaboración Propia
7. HIDRAULICA FLUVIAL. 7.1.
GENERALIDADES.
El río Huachipa indica que los estudios hidrológicos é hidráulicos no se debe considerarse la determinación del perfil del flujo ante el paso del caudal de diseño a lo largo del cauce; no sugiere la utilización de los programas de cómputo HEC-2, HEC-RAS ó similares, por el caudal que pasa en los diferentes períodos de retorno, o sea pertenece a un caudal de pequeña microcuenca. INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
El tramo en estudio del río Huachipa en los tramos que se han analizado un cauce semi inestable donde la pendiente del río está entre 0.002 a 0.006, donde en las pendientes bajas presenta acumulación de materiales de agregado colmatándose especialmente en el tramo a la entrada de los meandros y partes bajas. Debido a su configuración del río Huachipa y con la necesidad de asegurar y proteger con cantos rodados las zapatas y muros del sector de la defensa a construirse especialmente, así mismo de las inundaciones que pudiera ser causada por los fenómenos de máximas precipitaciones pluviales y su incremento de los caudales en máximas avenidas especialmente afecta tramos del margen derecho, para lo cual es necesario prevenir y mitigar las zonas vulnerables en las áreas urbanas que se encuentran cercanas al cauce del río Huachipa. El río Huachipa tramo identificado a determinado variables tirantes, ancho, pendiente y otras, a lo largo de varios años, para ello se han tomado dos tipos de ancho efectivo de 55 metros por las razones de seguridad y disminución de impactos de orden climatológico ambiental. Cuando se impone un ancho de río, este reacciona, produciéndose en su cauce erosión (degradación) o sedimentación (agradación), por eso es necesario determinar teóricamente el ancho de equilibrio para el cual no se produzcan sedimentos, donde el ancho de equilibrio será determinado para la descarga crítica de período de retorno de 100 años es decir de 62.899 m3/seg., Que para la protección de las zonas ribereñas especialmente del margen derecha, es necesaria la construcción de un sistema de muros de protección que garantice la protección de las zonas urbanas de las vías de comunicación y obras de Infraestructura pública y privada asentadas en el margen.
7.2.
ANALISIS DE MAXIMAS AVENIDAS.
En base a los resultados del estudio Hidrológico, se tiene el cuadro del análisis de los caudales máximas avenidas para los períodos de retorno de 100 y 200 años, que nos ha servido para realizar los cálculos necesarios y obtener sus características hidráulicas.
CUADRO N° 10 PERIODOS DE RETORNO (Años) 100 200
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
CAUDALES MAXIMAS (M3/SEG) 62.899 65.136
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
7.2.1. DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD, n DE MANNING. En los cálculos hidráulicos, la mayor dificultad reside en la determinación del coeficiente de rugosidad; que en buena cuenta significa estimar la resistencia al escogimiento en un cauce. Para ello es necesario tener presente los factores que afectan el valor de n, encontrándose los parámetros siguientes:
Rugosidad de la superficie
Vegetación
Irregularidad del cauce
Depósitos y Socavaciones
Alineamiento del Cauce
Tamaño y forma del canal
Nivel y Caudal
Transporte de material
CALCULO DE LA RUGOSIDAD Todos los parámetros mencionados participan en la conformación de la rugosidad, sin embargo unos inciden mayormente más que otros, en éste caso la rugosidad para un tramo determinado está dado por la siguiente expresión: N = (no + n1 + n2 + n3 + n4 ) m5 Dónde: n
= Coeficiente de rugosidad a determinar
no
= valor básico de n para un cauce recto, uniforme y liso en los materiales.
n1
= Valor agregado para corregir el efecto de irregularidades de superficie,
n2
= Valor que depende de la variación de la forma y tamaño de la sección,
n3
= Valor que depende de las obstrucciones,
n4
= Valor que depende de la vegetación y condiciones de flujo,
m5
= Factor de corrección por efecto de los meandros del canal,
Para la determinación de la rugosidad en el río Huachipa, se usó los valores del siguiente Cuadro 11.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
CALCULO DE COEFICIENTE DE RUGOSIDAD CAUCE CON TALUDES NATURALES (Material Aluvial) cuadro No 11 CONDICIONES DEL CAUSE DEL RIO 1Material
VALORES ESTIMADOS
Grava arenosa
no
0.024
2 Grado de
Menor o
n1
0.004
Irregularidad
moderado
3 variaciones
alternante
n2
0.002
menor
n3
0.000
5 Vegetación
Nula
n4
0.000
4 cantidad de
menor
m5
1
Considerado
Sección Transversal 4 Efectivo Relativo
meandros
n=
0.030
Fuente: Hidrología Máximo Villón.
CALCULO DE COEFICIENTE DE RUGOSIDAD CAUCE CON TALUDES NATURALES (Afloramiento Rocoso) cuadro No 12 CONDICIONES DEL CAUSE DEL RIO 1Material Considerado 2 Grado de Irregularidad 3 variaciones Sección Transversal 4 Efectivo Relativo 5 Vegetación 4 cantidad de
VALORES ESTIMADOS
Afloram.Rocoso
no
0.035
Moderado
n1
0.005
alternante
n2
0
menor Poca menor
n3 n4 m5
0 0 1 0.045
n= Fuente: Hidrología Máximo Villón.
Tomando para el río Huachipa de acuerdo a las condiciones observadas en el terreno los siguientes valores: INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Río Huachipa Cause Principal
: n = 0.035
Río Huachipa Cause Secundario
: n = 0.045
RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS SEGÚN ESTUDIO HIDROLOGICO. CON PERÍODOS DE RETORNO DE 100 y 200 AÑOS. Estas características Hidráulicas fueron calculadas mediante el programa de K-Canales, donde contiene las ecuaciones de manning y otras funciones hidráulicas.
Cuadro No 13 PERÍODO DE RETORNO DE 100 AÑOS RIO HUACHIPA Caudal
Tirante Área
Perímetr Espejo Velocida No de Radio Energía Hidráulic o Agua d Froud Hidráulica Específica a Mojado (m) del río (m) (m.kg/kg) (m2) (m) (m/sep)
Máx.
(m)
M3/seg
62.899
2.17
54.26
29.34
25.00
1.159
0.2512 1.849
2.23
Fuente: Elaboración propia resultados.
Cuadro No 14 PERÍODO DE RETORNO DE 200 AÑOS Caudal Máx.
Tirante
Área
(m)
Hidráulica
Mojado
Agua
del río
(m2)
(m)
(m)
(m/sep)
M3/seg
65.136
2.24
55.90
Perímetro Espejo Velocidad No de
29.47
25.00
1.178
Froud
Radio
Energía
Hidráulica Específica (m)
0.2517 1.8969
(m.kg/kg)
2.307
Fuente: Elaboración propia resultados.
CALCULO
DEL
TIRANTE,
VELOCIDAD
Y
OTRAS
CARACTERÍSTICAS
HIDRAÚLICAS, SEGÚN ESTUDIO HIDROLÓGICO, CON 100 y 200 AÑOS DE PERÍODO DE RETORNO, tipo de Flujo Subcritico. Así mismo la pendiente de la línea de energía, Área del Flujo, velocidad y otras variables que son necesarios para el cálculo de la Socavación.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
8. SOCAVACIÓN GENERAL DEL CAUCE RIO HUACHIPA El estudio de la socavación general como local y por contracción dentro del área del proyecto de la construcción del Muro de Protección fueron tomados con resultados del estudio hidrológico y los resultados geotécnicos. El estudio de socavación general es aquella que se produce a todo lo ancho del cauce cuando ocurre una crecida debido al efecto hidráulico de un estrechamiento de la sección; la degradación del fondo de cauce se detiene cuando se alcanza nuevas condiciones de equilibrio por disminución de la velocidad a causa del aumento de la sección transversal debido al proceso de erosión. Para la determinación de la socavación general se empleará el criterio de LischtvaLevediev. La velocidad erosiva media que se requiere para degradar el fondo está dado por las siguientes expresiones:
En donde: Ve
= Velocidad media suficiente para degradar el cauce en m/s
Gd
= Peso volumétrico del material seco que se encuentra a una profundidad Hs, medida desde la superficie del agua (Ton/m3)
b
= Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia. Ver tabla Nº 3
x
= Es un exponente variable que está en función del peso volumétrico gs del material seco (Ton/m3)
Hs
= Tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer qué valor de ver se requiere para arrastrar y levantar en material (m)
dm
= Es el diámetro medio en (mm) de los granos obtenidos del fondo calculado con la expresión. dm =0.01 Σ di pi
En el cual: di
= Diámetro medio, en mm, de una fracción en la curva granulométrica de la muestra total que se analiza.
pi
= Peso de esa misma porción, comparada respecto al peso total de la muestra. Las fracciones escogidas no deben ser iguales entre sí.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
Para el cálculo de la profundidad de la socavación en suelos homogéneos se usará las siguientes expresiones. Suelos cohesivos:
Suelos no cohesivos:
Dónde: Qd
= caudal de diseño (m3/s)
Be
= ancho efectivo de la superficie del agua en la sección transversal
m
= coeficiente de contracción Ver tabla Nº 1
Hm
= profundidad media de la sección = Área / Be
x
= exponente variable que depende del diámetro del material y se encuentra en la tabla Nº 2
dm
= diámetro medio (mm)
TABLA Nº 1 COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN Velocidad media en la sección en m/s Menor de 1.00
10
13
Longitud libre entre dos márgenes 16 18 21 25 30 42 52
63
106
124
200
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1.00
0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00
1.50
0.94 0.96 0.97 0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99
2.00
0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99
2.50
0.90 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98
3.00
0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98
3.50
0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98
4.00 o mayor
0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
TABLA Nº 2 VALORES DE X PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS SUELOS COHESIVOS P. especifico X 0.80 0.52 0.83 0.51 0.86 0.50 0.88 0.49 0.90 0.48 0.93 0.47 0.96 0.46 0.98 0.45 1.00 0.44 1.04 0.43 1.08 0.42 1.12 0.41 1.16 0.40 1.20 0.39 1.24 0.38 1.28 0.37 1.34 0.36 1.40 0.35 1.46 0.34 1.52 0.33 1.58 0.32 1.64 0.31 1.71 0.30 1.80 0.29 1.89 0.28 2.00 0.27
SUELOS NO COHESIVOS dm (mm) X 0.05 0.43 0.15 0.42 0.50 0.41 1.00 0.40 1.50 0.39 2.50 0.38 4.00 0.37 6.00 0.36 8.00 0.35 10.00 0.34 15.00 0.33 20.00 0.32 25.00 0.31 40.00 0.30 60.00 0.29 90.00 0.28 140.00 0.27 190.00 0.26 250.00 0.25 310.00 0.24 370.00 0.23 450.00 0.22 570.00 0.21 750.00 0.20 1 000.00 0.19
TABLA Nº 3 VALORES DEL COEFICIENTE b
8.1.
Periodo de Retorno del gasto de diseño (años)
Coeficiente b
2 5 10 20 50 100 500
0.82 0.86 0.9 0.94 0.97 1.00 1.05
SOCAVACIÓN MARGEN DERECHO DEL RIO HUACHIPA TRAMO EN ESTUDIO El método que será expuesto se debe a K, F, Artamonov y permite estimar la profundidad de socavación al pie de la estructura. Esta erosión depende
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
del gasto que teóricamente es interceptado por el margen, relacionando con el gasto total que escurre por el río, del talud que tiene los lados de la defensa y del ángulo que el eje longitudinal que la obra forma con la corriente. El tirante incrementado al pie de un estribo medido desde la superficie libre de la corriente, está dado por:
Dónde: Pa
= coeficiente que depende del ángulo a que forma el eje de estructura con la corriente, como se indica en la figura siguiente; su valor se puede encontrar en la tabla Nº 4
Pq
= coeficiente que de pende de la relación Q1/Q en que Q1 es el gasto que Teóricamente pararía por el lugar ocupado por el estribo si éste no existiera y Q, es el gasto total que escurre por el río. El valor de Pq puede encontrarse en la tabla Nº 5
Pr
= coeficiente que depende del talud que tienen los lados del río, su valor puede Obtenerse en la tabla Nº 6
Ho
= tirante que se tiene en la zona antes de la erosión
TABLA Nº 4 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pa EN FUNCIÓN DE a a Pa
30° 0.84
60° 0.94
150° 1.19
90° 1.00
120° 1.07
TABLA Nº 5 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pq EN FUNCIÓN DE Q1/Q Q1/Q
0.1
0.2
0.3
2
2.65
3.22
Pq
0.40 0.80 3.45 4.20
0.5
0.6
0.7
3.67
3.87
4.06
TABLA Nº 6 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pr EN FUNCIÓN DE R TALUD r Pr
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
0
0.5
1
0.91
1.00 0.80 0.85 0.50
1.5
2
0.83
0.61
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
8.2.
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL DEL LECHO DE CAUCE (MARGEN DERECHA), DATOS DEL ESPECIALISTA EN GEOTECNIA. Para una mayor interpretación del terreno se ha efectuado 5 calicatas de 2,30 a 2.60 metros de profundidad, ubicadas cada calicata en cada sector identificado, tienen las siguientes características: Grava mal graduada de color marrón a gris con clastos redondeados de 11/2” diámetro matriz limo arenoso.
8.3.
Cálculo de la socavación general en el cauce: PARA PERÍODO DE RETORNO DE 100 años y 200 años.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
DETERMINACION DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION PR= 100 años TIPO DE CAUCE 1 (ver cuadro adjunto) CAUCE TIPO SUELO COHESIVO
1
SUELO NO COHESIVO
2
A.- Cálculo de la socavación general en el cauce: Hs = profundidad de socavación (m) Qd= 62.90 m3 caudal de diseño Be= 25.00 m ancho efectivo de la superficie de agua Ho= 2.10 m tirante antes de la erosión Vm= 1.16 m/seg velocidad media en la sección m= 0.94 coeficiente de contraccion. Ver tabla N° 1 gd= 2.15 Tn/m3 peso especifico del suelo del cauce dm= 2.45 mm diámetro medio x= 0.270 exponente variable. Ver tabla Nº 2 Tr= 100.00 años años Periodo de retorno del gasto de diseño b= 1.00 coeficiente que depende de la frec uencia del caudal de diseño. Ver tabla Nº 3 A= 54.26 m2 área de la sección hidráulica Hm= 2.17 m profundidad media de la sección a= 0.736 Entonces, Hs = 1.53 m ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce
Asumimos
ds =
-0.57
m
ds =
0.57
m
B.- Cálculo de la socavación al pie de estribos: 1.- Cimentación margen izquierda aguas abajo St = tirante incrementado al pie del estribo debido a la socavación en mts. Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosion Q = caudal de diseño Q1 = caudal que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo de la margen izquie Q1/Q = Pq = coeficiente que depende de la relación Q1/Q. Ver tabla N° 5 a = ángulo que forma el eje del estribo con la corriente Pa = coeficiente que depende del ángulo a . Ver tabla N° 4 R = talud que tiene el estribo PR = coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N° 6 Entonces, St = 2.83 m
1.20 m 62.90 m3/seg 22.56 m3/seg 0.36 1.31 90.00 ° 1.84 90.00 0.98
ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce So = 1.63 m Asumimos So =
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
1.63
m
2.20
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
DETERMINACION DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION PR= 200 años TIPO DE CAUCE 1 (ver cuadro adjunto) CAUCE TIPO SUELO COHESIVO
1
SUELO NO COHESIVO
2
A.- Cálculo de la socavación general en el cauce: Hs = profundidad de socavación (m) Qd= 65.14 m3 caudal de diseño Be= 25.00 m ancho efectivo de la superficie de agua Ho= 2.50 m tirante antes de la erosión Vm= 1.18 m/seg velocidad media en la sección m= 0.94 coeficiente de contraccion. Ver tabla N° 1 gd= 2.15 Tn/m3 peso especifico del suelo del cauce dm= 2.45 mm diámetro medio x= 0.270 exponente variable. Ver tabla Nº 2 Tr= años años Periodo de retorno del gasto de diseño 200.00 b= 1.05 coeficiente que depende de la frec uencia del caudal de diseño. Ver tabla Nº 3 A= 55.90 m2 área de la sección hidráulica Hm= 2.24 m profundidad media de la sección a= 0.725 Entonces, Hs = 1.83 m ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce
Asumimos
ds =
-0.67
m
ds =
0.67
m
B.- Cálculo de la socavación al pie de estribos: 1.- Cimentación margen izquierda aguas abajo St = tirante incrementado al pie del estribo debido a la socavación en mts. Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosion Q = caudal de diseño Q1 = caudal que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo de la margen izquie Q1/Q = Pq = coeficiente que depende de la relación Q1/Q. Ver tabla N° 5 a = ángulo que forma el eje del estribo con la corriente Pa = coeficiente que depende del ángulo a . Ver tabla N° 4 R = talud que tiene el estribo PR = coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N° 6 Entonces, St = 2.93 m
1.24 m 65.14 m3/seg 24.50 m3/seg 0.38 1.31 90.00 ° 1.84 0.18 0.98
ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce So = 1.69 m Asumimos So =
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
1.69
m
2.36
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
CUADRO DE SOCAVACIÓN DEL MURO DE PROTECCION DE LA MARGEN DERECHO DE LOS TRAMOS DEL RÍO HUACHIPA TRAMO I y II: LOCALIDADES DEPUENTE DURAN Y HUACHIPA Cuadro No 15 PERIODO DE ANCHO EFECTIVO TIPOS DE RETORNO DEL CAUCE (Metros) SOCAVACIÓN GENERAL LOCAL (AÑOS) 0.57 1.63 100 55 200 55 0.67 1.69 Fuente: Elaboración propia resultados.
TOTAL 2.20 2.36
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: a) Se analizaron los datos de precipitaciones promedios mensuales y máximos de 24 horas de las estaciones meteorológicas de, Tingo María y varias estaciones con que cuenta en la micro cuenca alta del río Huachipa, con la finalidad de realizar su doble masa y verificar su grado de consistencia. b) La sub cuenca Alta del río Huachipa para su mejor análisis, se demarcó con la finalidad de contar cuál es el volumen acumulado del recurso hídrico y conocer los caudales máximos que presentan en el área del proyecto de la construcción de muros de protección margen Derecho en los tramos de: Progresivas Km 0+000 al Km 0+200 Km….. L=200ml. Puente Duran Progresivas Km 0+000 al Km 0+82 0 Km….. L=820ml. Huachipa Del río Huachipa del distrito de Chinchao. Ver planos de la demarcación la sub cuenca cuyo resultado es:
Área de la Cuenca demarcada total: 19.46 Km2.
Perímetro Cuenca demarcada: 17.83 Km.
Coeficiente de compacidad Kc = 1.13
Factor de forma Ff = 1.07
Densidad de Drenaje Dd = 0.2743 km/Km2
Extensión Media Em = 0.911 Km.
Frecuencia de Ríos Fr = 0.462 Ríos/Km2
c) El Caudal presenta, una avenida máxima, donde es necesario tomar en cuenta las medidas necesarias de la ocurrencia de impactos negativos con los parámetros hidrológicos calculadas para el diseño de la estructura de la Muro de protección es de 62.899 M3/seg, para un período de retorno de 100 años y
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO
Estudio Pre Inversión : “Creación de los Servicios de Muro de Protección de las Localidades de Puente
Duran (L=200m.) y Huachipa (L=820m.) – Distrito de Chinchao – Provincia de Huánuco – Región Huánuco
un caudal máximo de 65.136 m3/seg. para un período de retorno de 200 años, mediante el método de Mac Math. d) La determinación del período de retorno y la descarga máxima del diseño de acuerdo a la importancia de la estructura y consecuencia de la falla, donde garantiza las características Hidráulicas sería de 100 años de período de retorno y un caudal máximo de 62.899 m3/seg. e) Las características Hidráulicas en máximas avenidas para un período de retorno de 100 años, del río Huachipa que se tomarán en cuenta son: (Ancho considerado = 55 metros efectivos).
PERÍODO DE RETORNO DE 100 AÑOS Caudal Tirante Máx.
Perímetro Espejo Velocida N° de Radio
Área
hidráulico Hidráulica Mojado
M3/seg (m) 62.899
(m2) 2.17
(m)
54.26
29.34
Agua
d del río
(m)
(m/sep)
25.0
1.159
Energía
Froud Hidráulica Específica (m) (m.kg/kg) 0.2512
1.849
2.23
Tipo de Flujo: Subcrítico.
f) La profundidad de Socavación general y local para el tipo de suelo obtenido del especialista en geotecnia y los resultados hidrológicos como velocidad media, ancho superficial, área de flujo, pendiente de línea de energía, nivel de la superficie de agua, perímetro de flujo y el radio hidráulico, se obtuvieron las socavaciones: Local y general.
CUADRO DE SOCAVACIÓN DEL MURO DE PROTECCION MARGEN DERECHO DEL RIO HUACHIPA PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 100 200
ANCHO FECTIVO DEL CAUCE (Metros) 55 55
TIPOS DE SOCAVACIÓN Profundidad en metros GENERAL LOCAL 0.57 1.63 0.67 1.69
TOTAL 2.20 2.36
Se debe considerar para el diseño de las estructuras de acuerdo a la opinión del Proyectista.
De acuerdo al estudio hidrológico recomiendo que se debe tomar los datos para un período de Retorno de 100 años con una socavación Total para los diseños de las estructuras de la base del Muro de Protección margen derecho del rio Huachipa en las dos Localidades, que dichas profundidades de cimentación deben ser mayores a la Socavación Total.
INFORME DE ESTUDIO HIDROLÓGICO