ESTUDIO HIDROLOGICO
1.00.00
El presente informe de hidrología contiene los análisis efectuados de acuerdo a la información hidrometeorológica existente en la cuenca y cuencas aledañas que puedan ser utilizados; los resultados obtenidos permiten establecer el comportamiento hídrico de la cuenca del río Totora Pampa y el Riachuelo Pacchapata y estos desembocan en el Rio Atoccmarca, que son requeridos para el estudio del drenaje urbano. Para la generación de los hietogramas de precipitación total se hará uso de las ecuaciones del IILA – SENAMHI – UNI, para cada una de las subcuencas, teniendo en cuenta los parámetros según la altura media de cada una de las subcuencas de drenaje inmersas dentro de la cuenca de estudio. Luego será necesario determinar el hidrograma unitario mediante la metodología propuesta por el USDA NRCS (Servicio de Conservación de recursos naturales), para luego realizar la convulucion con el hieetograma hieetogra ma de precipitación precipita ción efectiva, lo cual permitirá la obtención final del hidrograma de máximas avenidas en el punto de aforo. Cabe mencionar que se utiliza la técnica del IILA – SENAMHI – UNI debido a la escasez de datos de precipitación en el área de influencia de la cuenca de estudio.
1.01.00
OBJETIVOS DEL ESTUDIO El presente Estudio, en el Capítulo de Hidrología, persigue alcanzar los siguientes objetivos: El hidrológico para el drenaje urbano, se pretende determinar la Avenida máxima que afectara el área de influencia, lo cual permitirá seleccionar la sección transversal a usar en los conductos del drenaje pluvial en las distintas avenidas donde se va a considerar también la pavimentación de las calles del distrito de Huachocolpa. Huachocolpa.
1.02.00
UBICACIÓN DEL PROYECTO Uno de los accesos al Distrito de Huachocolpa desde la ciudad de Huancavelica (capital del Departamento de Huancavelica) es a través del único eje vial existente: Huancavelica-Abra Chonta-Huachocolpa, un recorrido de 77 Km. de carretera. El tipo de vía desde Huancavelica Huancavelica hasta el Distrito de Huachocolpa es un camino carrozable en mal estado de conservación. Sin embargo, la prestación de servicios de transporte es deficiente, sólo se abastece con un ómnibus en mal estado, que no presta un adecuado servicio ni las garantías necesarias. El tiempo que demora para recorrer el tramo es de cinco horas. El otro acceso al Distrito de Huachocolpa desde la ciudad de Lircay (capital de la Provincia de Angares) es a través del único eje vial existente: LircayUchcupampa-Ingenio-H Uchcupampa -Ingenio-Huachocolpa, uachocolpa, un recorrido de40 Km. de carretera, el tipo de vía desde Lircay-Uchcupampa Afirmadade 6 Km. y UchcupampaHuachocolpa de 34 Km. trocha carrozable en mal estado de conservación. UBICACIÓN POLÍTICA Región : Provincia : Distrito : Localización :
Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huachocolpa Huachocolpa
Los límites del Distrito de Huachocolpa quedan determinados de la siguiente manera: Por el Norte con los Distrito de Huancavelica Por el Sur con los Distrito de Pilpichaca. Por el Este con el Distrito de Ccochaccasa y Lircay. Por el Oeste con el Distrito de Santa Ana.
UBICACIÓN GEOGRÁFICA El Distrito de Huachocolpa políticamente se encuentra ubicado al sur del Distrito de Huancavelica en la Provincia y Departamento de Huancavelica. Geográficamente se encuentra ubicado:
Longitud Oeste : 74°56’42” respecto al Meridiano de Greenwich. Latitud Sur : 13°01’43” respecto a la Línea Ecuatorial.
EXTENSIÓN Y ALTITUD: La superficie del distrito es de 336.28 Km2, la densidad poblacional es de 10.07 habitantes/ Km2. El distrito se encuentra ubicado entre los 3,680 m.s.n.m., siendo el punto más bajo en el río Huachocolpa en el límite entre los Distritos de Ccochaccasa y Lircay; la capital Distrital se encuentra a 3,996 m.s.n.m y la parte más alta el cerro Ojuicollpapata que se ubica en los 5,133 m.s.n.m., en el límite con el Distrito de Santa Ana. El río Totora Pampa y el Riachuelo Pacchapata se originan parcialmente en las alturas del distrito de Huachocolpa donde se ubican nevados y donde dan inicio a la cuenca así como el aporte aguas subterráneas que se encuentran en su recorrido y ambos desembocan en el rio Atoccmarca y con esto hace el rio de nombre Huachocolpa. La cuenca del río Totora Pampa se encuentra ubicada entre los 74º 56 ’ 57” de Longitud Oeste y los 13º 01 ’ 50” de Latitud Sur que es el punto mas bajo del rio que se ubica llegando al Centro Poblado de Huachocolpa a una altura de 4002 msnm y 75º 01’ 54” de Longitud Oeste y los 13º 05’ 24” de Latitud Sur que es el
punto mas alto con una altura de 5001 msnm, aguas arriba el río se denomina Escalera desde 4,457 msnm.
2.00.00
2.02.00 CLIMA Y PRECIPITACIÓN El clima es templado-frío. La temperatura media anual es de 11°C; la temperatura mínima se registra entre los meses de Mayo a Junio fluctuando entre -1°C a -16°C. Esta zona se caracteriza por las abundantes precipitaciones estacionales que tienen lugar entre los meses de Enero a Abril, que llegan a alcanzar un promedio de 800 mm. Anuales. Además de todo lo mencionado aquí se acentúan las heladas.
2.03.00 COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA El valor del coeficiente de escorrentía será seleccionado en función de las características fisiográficas del terreno en el área tributaria. La determinación exacta del coeficiente de escorrentía es complicado, debido a que esta sujeto a variaciones por transformaciones artificiales de la superficie, tales como : Áreas construidas Calles asfaltadas Deforestación
2.03.01. ÁREAS DE INFLUENCIA O ÁREAS TRIBUTARIAS. El área de influencia está definida por la distribución de la escorrentía en función de la captación de flujo, así como las posibilidades de desalojo, por lo que se hace necesario determinar las direcciones superficiales de flujo. Así como también el sistema de colectores propuestos en el proyecto: definidos estos elementos y en base a ellos se puede definir las áreas de influencia del proyecto tomando como criterio que calle drena un área especifica.
3.00.00
3.01.00
INFORMACIÓN BÁSICA La información básica que se ha utilizado para la elaboración del análisis hidrológico es la siguiente: INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA
3.01.01
Se utilizó la siguiente información: Carta Nacional proporcionada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), a escala 1:100 000 Imágenes Satelitales proporcionados por el Google Earth. Plano de Planteamiento hidráulico DESCRIPCIÓN DE LOS COLECTORES
3.01.02
El Sistema de Colectores de Drenaje Pluvial están constituidos por los siguientes colectores:
1. Colector 1- Zona Centrica de Huacocolpa Av. Huancavelica Calle comercio Psje Totoqasa 28 de Julio Miraflores
2. Colector 2- 28 de Junio
28 de Junio
3. Colector 3- Psje Independencia Plaza principal Tupac amaru Psje Independencia
4. Colector 4- Jr. Porvenir Jr. Porvenir
5. Colector 5 – Salida a Lircay Salida a Lircay
Características principales de la cuenca. Tabla Nº 01 SUBCUENCA
Área (Km2)
Perímetro (Km)
Longitud del Tiempo de Cota mas Cota mas Tiempo de curso principal concentración alta (msnm) baja (msnm) retraso (min) (m) (min)
Los tiempos de concentración de la Tabla Nº 01, fueron obtenidos teniendo en cuenta la formula de Kirpich: L3 tc 0.0195 H
0.385
Donde: L: longitud del curso principal (m) y H diferencia de alturas entre la cota más alta y la cota más baja (m), del cauce principal de cada una de las subcuencas en estudio. El tiempo de retraso se puede estimar mediante el tiempo de concentración con la siguiente relación Lag time= 0.6 Tc Donde: Lag time = tiempo de retraso, en min. Tc= tiempo de concentración, en min.
3.01.03
INFORMACIÓN HIDROMETEOROLOGICA
No existe información hidrometeorólogica en la zona de estudio, es por esta razón que se optó por trabajar con la técnica del IILA SENAMHI UNI, el mismo que permitirá generar en primer término los hietogramas de precipitación total de diseño para cada una de las 08 subcuencas en estudio, para una duración de 24 horas, a partir del cual se podrá obtener finalmente los hidrogramas de máximas avenidas para diferentes periodos de retorno.
3.01.04
INFORMACIÓN HIDROMÉTRICA
No se registraron información correspondiente a caudales en la zona de estudio. La información no es accesible al publico. 3.01.05
DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE MÁXIMAS AVENIDAS PARA LA CUENCA PRINCIPAL.
Para la determinación del caudal de máximas avenidas para los periodos de retorno de 50 años, se seguirá el procedimiento descrito a continuación: 1. Primero se determinará los hietogramas de precipitación total a partir de las ecuaciones del IILA SENAMHI UNI para una duración de 24 horas con un intervalo de tiempo de 1 hora, y el método de bloques alternos propuesto por Ven Te Chow para los periodos de retorno de 10, 15, 20, 50, 100. Las ecuaciones a utilizar son las siguientes: I t , T r a(1 K log T r )(t b) n 1 n I t ,T r a(1 K log T r )t 1
Donde:
Para duraciones menores a 3 horas.
Para duraciones entre 3 y 24 horas.
i: intensidad de lluvia (mm/hr) a: parámetro de intensidad (mm) K: parámetro de frecuencia (adimensional) b: parámetro (hora), b = 0.4. n: parámetro de duración (adimensional) t: duración (hora)
Parámetros regionales IILA SENAMHI UNI de cada una de las 08 subcuencas Tabla Nº 02 Parámetros IILA – SENAMHI – UNI – Region 123 5
Descripción
Huachocolpa
a = 9.2
K
n
9.2
0.553
0.353
En el Cuadro, se muestran los resultados para las intensidades máximas generadas para periodos de retorno iguales a 10, 15, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, para una duración de 24 horas, considerando un intervalo de tiempo de 1 hora, aplicando la ecuación del IILA – SENAMHI – UNI. D (hr)
Tr (años) 10
15
20
50
100
200
500
1.00
11.49
12.21
12.72
14.35
15.58
16.82
18.45
19.68
2.00
8.11
8.62
8.98
10.13
11.00
11.87
13.01
13.88
3.00
6.47
6.88
7.17
8.08
8.78
9.47
10.39
11.08
4.00
5.83
6.19
6.45
7.28
7.90
8.53
9.35
9.98
5.00
5.04
5.36
5.58
6.30
6.84
7.38
8.09
8.64
6.00
4.48
4.76
4.96
5.60
6.08
6.56
7.19
7.67
7.00
4.06
4.31
4.49
5.07
5.50
5.94
6.51
6.95
8.00
3.72
3.95
4.12
4.65
5.05
5.44
5.97
6.37
9.00
3.45
3.66
3.82
4.31
4.68
5.05
5.53
5.90
10.00
3.22
3.42
3.57
4.02
4.37
4.71
5.17
5.51
11.00
3.03
3.22
3.35
3.78
4.11
4.43
4.86
5.18
12.00
2.86
3.04
3.17
3.57
3.88
4.19
4.59
4.90
13.00
2.72
2.89
3.01
3.39
3.69
3.98
4.36
4.65
14.00
2.59
2.75
2.87
3.24
3.51
3.79
4.16
4.44
15.00
2.48
2.63
2.74
3.09
3.36
3.63
3.98
4.24
16.00
2.38
2.53
2.63
2.97
3.22
3.48
3.81
4.07
17.00
2.28
2.43
2.53
2.85
3.10
3.34
3.67
3.91
18.00
2.20
2.34
2.44
2.75
2.99
3.22
3.53
3.77
19.00
2.13
2.26
2.35
2.66
2.88
3.11
3.41
3.64
20.00
2.06
2.19
2.28
2.57
2.79
3.01
3.30
3.52
21.00
1.99
2.12
2.21
2.49
2.70
2.92
3.20
3.41
22.00
1.93
2.06
2.14
2.42
2.62
2.83
3.10
3.31
23.00
1.88
2.00
2.08
2.35
2.55
2.75
3.02
3.22
24.00
1.83
1.94
2.02
2.28
2.48
2.67
2.93
3.13
1000
CURVAS IDF
18.00 16.00 14.00 12.00 ) r 10.00 h / m m 8.00 ( i
6.00 4.00 2.00 0.00 0.00
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
24.00
Duracion (hr Tr = 50 años
Tr = 100 años
Tr = 20 años
Tr = 200 años
En los Cuadros Nº 02, se muestra los cálculos para la determinación del Hietograma de precipitación total, obtenido mediante el método del bloque alterno para un tiempo de retorno de 50 años.
Cuadro No 02 HIETOGRAMA DE PRECIPITACION TOTAL DE DISEÑO Tr = 50 años UTILIZANO EL METODO DE BLOQUES ALTERNOS DURACION INTENSIDAD
PROFUNDIDAD
PROFUNDIDAD
ACUMULADA
INCREMENTAL
TIEMPO
PRECIPITACION
(hr)
(m m /hr)
(m m )
(m m )
(m in)
(m m )
1
14.35
14.35
14.35
0-1
0.84
2
10.13
20.25
5.90
1-2
0.89
3
8.08
24.25
4.00
2-3
0.95
4
7.28
29.11
4.86
3-4
1.03
5
6.30
31.49
2.39
4-5
1.12
6
5.60
33.59
2.09
5-6
1.23
7
5.07
35.47
1.88
6-7
1.38
8
4.65
37.18
1.71
7-8
1.58
9
4.31
38.76
1.58
8-9
1.88
10
4.02
40.22
1.47
9-10
2.39
11
3.78
41.60
1.38
10-11
4.00
12
3.57
42.90
1.30
11-12
14.35
13
3.39
44.13
1.23
12-13
5.90
14
3.24
45.30
1.17
13-14
4.86
15
3.09
46.41
1.12
14-15
2.09
16
2.97
47.48
1.07
15-16
1.71
17
2.85
48.51
1.03
16-17
1.47
18
2.75
49.50
0.99
17-18
1.30
19
2.66
50.45
0.95
18-19
1.17
20
2.57
51.37
0.92
19-20
1.07
21
2.49
52.27
0.89
20-21
0.99
22
2.42
53.13
0.87
21-22
0.92
23
2.35
53.97
0.84
22-23
0.87
24
2.28
54.79
0.82
23-24
0.82
HIETO GRAM A DE PRECIP ITACI ON TOTA L T r = 50 añ os
16
14
) 12 m m10 ( n o i c 8 a t i p i c 6 e r P 4
2
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Tiempo (min)
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2. Para la determinación de los hietograma de precipitación efectiva, se hará
uso del método del SCS para abstracciones USDA NRCS, el mismo que permitirá determinar las abstracciones, obtenidas a partir del hietograma de precipitación total obtenida anteriormente, considerando las siguientes formulaciones matemáticas: S
1000 CN
10
Donde: S: Abstracción potencial máxima. CN: Numero de curva.
Para la cuenca del Río, se tiene la Tabla Nº 03, donde se presenta el resumen para la elección del numero de curva, teniendo en cuenta la fotografía aérea obtenida del programa Google Earth. En la elección del valor de CN para la cuenca del río Larcay se tuvo en cuenta sus características propias de valle interandino, con depresiones angostas de profundidades variables que cortan al altiplano , donde se observa que el 95% del área de la cuenca se encuentra sobre los 3200 msnm. Estando constituido en mayor parte por áreas cubiertas de pastos naturales lo cual se puede comprobar a través de fotografía aérea obtenida del programa Google Earth
Tabla No 03
ELECCIÓN DEL NUMERO DE CURVA
Uso de la tierra
Descripción
Condición Hidrológica
Grupo Hidrológico
Condición de Humedad Antecedente
Número de curva
Ia= 0.2S
La precipitación efectiva se calcula, mediante la siguiente formula, considerando condición
de humedad antecedente tipo II (normal). P e
( P 0.2 S ) 2 P 0.8S
La abstracción inicial
I a y
la continuada
F a
se calculan a través de las siguientes
formulas: I a 0.2 S , F a
S ( P I a ) P I a S
3. Para la determinación del hidrograma unitario se hace uso de la formulación propuesta por el
USDA NRCS de los EEUU, el mismo que propone lo siguiente: -
Tiempo de retraso:
-
Tiempo al pico:
-
Caudal pico: q p
t p 0.6t c
T p
t 2
2.08 A
T p
t p
; A: (km2),
T p :
hrs,
q p :
(m3/s/cm)
Donde: t c
:
Tiempo de concentración, obtenido de la Tabla Nº 01
t : Intervalo de tiempo obtenido como un 29% del tiempo de retraso.
4. Para el transito de avenidas se utiliza la metodología de Muskingum que se usa comúnmente para manejar relaciones caudal-almacenamiento variables. Este método modela el almacenamiento volumétrico de crecientes de un canal de un río mediante la combinación del almacenamiento cuña y prisma.
El almacenamiento (S) en un tramo del cauce puede descomponerse en dos partes: Almacenamiento en prisma, que seria proporcional al caudal de salida (O) y almacenamiento en cuña, que seria función de la diferencia entre el caudal de entrada y el de salida (I-O), ya que cuanto mayor sea esa diferencia, más pronunciada será la cuña. S prisma K .O S cuña K . X .( I O)
El almacenamiento total es por consiguiente la suma de los dos componentes, S K XI (1 X )O
Donde : S= almacenamiento en el tramo considerado de un cauce I= caudal de entrada en ese tramo O= caudal de salida de ese tramo K,X= constantes para ese tramo de cauce Aplicamos la ecuación a dos incrementos de tiempo consecutivo: S K XI 1 (1 X )O1 S K XI 2 (1 X )O2
4.00.00
1. MODELAMIENTO DE LA CUENCA
2. HIETOGRAMA DE DISEÑO PARA TR= 50 AÑOS
2. HIETOGRAMA DE DISEÑO PARA TR= 50 AÑOS
3. ELECCION DE LOS METODOS DE DISEÑO
4. INGRESO DE DATOS DE CADA UNA DE LAS SUBCUENCAS A) PARA EL CASO DE LA SUBCUENCA DEL RIO TOTORA PAMPA
*Se procedió el ingreso de datos de cada una de las subcuencas de la misma manera. 5.
RESULTADOS: 5.1. Hidrograma en La subcuenca Del Rio Totora Pampa
5.2. Hidrograma en La subcuenca del Riachuelo 1
5.3.
Hidrograma generado en La unión A
5.4.
Hidrograma generado en la unión B
5.5.
Hidrograma generado en la unión C, en la salida de la cuenca
5.6.
Resumen global de los resultados
5.00.00
El caudal de máximas avenidas para un tiempo de retorno de 50 años en el punto de aforo en la zona de confluencia en subcuencas del río Totoro Pampa con el río Riachuelo (Union A) es de 101.9 m3/seg. El caudal de máximas avenidas para un tiempo de retorno de 50 años en el punto de aforo en la zona de confluencia de los Tramos, es de 33.7 m3/seg.
6.00.00