ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA
1. INTRODUCCIÓN 1.01.00
OBJETIVOS DEL ESTUDIO
Geog Geográ ráfifica came ment nte, e, dich dicho o tram tramo o está está comp compre rend ndid ido o apro aproxi xima mada dame ment nte e entr entre e las las coordenadas coordenadas Latitud 11°44’00” de latitud Sur y de 75° 26’ 37”de longitud Oeste, Altitud 3.430 msnm, pero el Distrito tiene variantes entre los 1900 a 4,600 m.s.n.m. El Distrito de Monobamba se ubica en la selva alta de la provincia de Jauja limita con la Provincia de Chanchamayo, Se encuentra en las siguientes coordenadas: Latitud 11°24’20” 11°24’20” de latitud Sur y de 75° 15’ 30”de longitud Oeste, Altitud 1,800 msnm, pero el Distrito tiene variantes entre los 1200 a 1,800 m.s.n.m. Políticamente, está localizado en: Límites Distrito de Molinos:
Norte :
Con el Distrito de Monobamba
Sur :
Con los distritos de Huertas y Julcan
Este :
Con los distritos de Masma Chicche y Apata
Oeste
:
Con los distritos de Yauli y Ricran
Geog Geográ ráfifica came ment nte, e, dich dicho o tram tramo o está está comp compre rend ndid ido o apro aproxi xima mada dame ment nte e entr entre e las las coordenadas coordenadas Latitud 11°44’00” de latitud Sur y de 75° 26’ 37”de longitud Oeste, Altitud 3.430 msnm, pero el Distrito tiene variantes entre los 1900 a 4,600 m.s.n.m. El Distrito de Monobamba se ubica en la selva alta de la provincia de Jauja limita con la Provincia de Chanchamayo, Se encuentra en las siguientes coordenadas: Latitud 11°24’20” 11°24’20” de latitud Sur y de 75° 15’ 30”de longitud Oeste, Altitud 1,800 msnm, pero el Distrito tiene variantes entre los 1200 a 1,800 m.s.n.m. Políticamente, está localizado en: Límites Distrito de Molinos:
Norte :
Con el Distrito de Monobamba
Sur :
Con los distritos de Huertas y Julcan
Este :
Con los distritos de Masma Chicche y Apata
Oeste
:
Con los distritos de Yauli y Ricran
1.03.00
ACCESOS La zona del proyecto es accesible por las siguientes rutas: CUADRO Nº 01 VÍAS DE ACCESO
ORIGEN
DESTINO
DISTANCIA
TIPO DE RODADURA
CONDICION
HUANCAYO
JAUJA
46 KM
ASFALTADA
BUENA
JAUJA
MOLINOS
07 KM
AFIRMADA
REGULAR
MOLINOS
CURIMARCA
30 KM
AFIRMADA
MALA
SAN RAMON
CHIMAY
35 KM
AFIRMADA
REGULAR
Las vías de acceso, hacia el área del proyecto se da por la ruta desde la Ciudad de Huancayo – Jauja – Molinos – Curimarca - Chimay, con recorrido de aproximadamente de 120 km, con un tiempo promedio de 5.00 horas.
2.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO 2.01.00 HIDROGRAFÍA El sistema de drenaje de la zona en estudio está constituido por quebradas en su mayoría activa en todo el año aumentando el nivel de caudal en los meses de fuertes precipitaciones época de invierno (Setiembre - Mayo). Asimismo, se ha identificado cursos superficiales cuyo origen se encuentran en lagunas mismos que se detallan en el plano de sub cuencas hidrográficas PH-01. Las quebradas de importancia identificadas que tienen directa influencia con la vía en estudio cuyas características geomorfológicas se observa; el área del proyecto se encuentra hidrográficamente en la cuenca del río Mantaro. 2.02.00 CLIMA El clima de la zona varía con la altitud, tornándose frígido en las zonas altas y templada templadass cálidas cálidas y cálidas cálidas a medida medida que disminuye disminuye la altitud, altitud, moderada moderadament mente e lluvioso lluvioso a lluvioso lluvioso en las zonas bajas bajas (992 mm en promedio promedio). ). La biotemper biotemperatura atura media anual de 14.1ºC
3. ANÁLISIS HIDROLÓGICO 3.01.00
INFORMACIÓN BÁSICA La información básica que se ha utilizado para la elaboración del análisis hidrológico es la siguiente:
3.01.01
INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA Se utilizó la siguiente información:
3.01.02
Carta Nacional proporcionada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), a escala 1:100 000:
INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA Se refiere a precipitaciones máximas en 24 horas registradas en las estaciones pluviométricas cercanas a la zona de estudio, habiéndose utilizado la siguiente información:
CUADRO Nº 03 SERIE HISTÓRICA DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm) – ESTACIÓN RICRAN
3.02.01
Distribución Log Normal Distribución Valor Extremo Tipo I o Ley de Gumbel Distribución Log – Pearson Tipo III.
DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL La función de distribución de probabilidad es: P ( x
≤ x ) = i
1 S
−( x − X ) 2 2 S 2 e dx −∞ xi
( 2π )
∫
(1)
Donde X y S son los parámetros de la distribución. Si la variable x de la ecuación (1) se reemplaza por una función y = f(x), tal que y = log(x), la función puede normalizarse, transformándose en una ley de probabilidades denominada log – normal, N(Y, Sy). Los valores originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados a y = log x, de tal manera que: n
Y
= ∑ log xi / n i =1
Donde
Y
es la media de los datos de la muestra transformada.
(2)
DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL- ESTACIÓN MATIBAMBA PRECIPITACIÓN REDISTRIBUCIÓN ANUAL MÁXIMA (X) ORDEN (Yo AÑO Y=LN X (X) MM / 24 ASCENDENTE y)^2 HORAS MM / 24 HORAS 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1981
22.40 40.20 25.60 31.30 33.50 38.60 35.80 25.70 40.00 28.50 38.70 30.10 29.30 43.00 40.50 42.30
43.00 42.30 40.50 40.20 40.00 38.70 38.60 37.20 35.80 35.00 33.50 31.30 30.10 29.30 28.50 25.70
3.761 3.745 3.701 3.694 3.689 3.656 3.653 3.616 3.578 3.555 3.512 3.444 3.405 3.378 3.350 3.246
0.0589 0.0512 0.0334 0.0307 0.0290 0.0188 0.0181 0.0096 0.0035 0.0014 0.0000 0.0056 0.0130 0.0199 0.0284 0.0740
PROBABILIDAD ORDEN DE NO (m) EXCEDENCIA PM=100m/(N+1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
05.26 10.53 15.79 21.05 26.32 31.58 36.84 42.11 47.37 52.63 57.89 63.16 68.42 73.68 78.95 84.21
200 500 3.02.02
0.01 0.00
2.576 2.878
55.60 58.95
DISTRIBUCIÓN GUMB La distribución de Valores Tipo I conocida como Distribución Gumbel o Doble Exponencial, tiene como función de distribución de probabilidades la siguiente expresión: F ( x ) = e −e
−α ( x −β )
(6)
Siendo:
α=
1.2825
σ
β = µ − 0.45σ
Donde: α :
:
Parámetro de concentración. Parámetro de localización.
(7) (8)
AÑO 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1981 1982 1983
PRECIPITACIÓN REDISTRIBUCIÓN ANUAL MÁXIMA (X) ORDEN (X) MM / 24 ASCENDENTE HORAS MM / 24 HORAS 22.40 43.00 40.20 42.30 25.60 40.50 31.30 40.20 33.50 40.00 38.60 38.70 35.80 38.60 25.70 37.20 40.00 35.80 28.50 35.00 38.70 33.50 30.10 31.30 29.30 30.10 43.00 29.30 40.50 28.50 42.30 25.70 35.00 25.60 37.20 22.40
(Xo-x)^2
ORDEN (m)
PROBABILIDAD DE NO EXCEDENCIA PM=100m/(N+1)
75.40 63.73 38.23 34.61 32.30 19.21 18.35 8.31 2.20 0.47 0.67 9.10 17.78 25.17 33.83 74.25 75.98 142.01
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
05.26 10.53 15.79 21.05 26.32 31.58 36.84 42.11 47.37 52.63 57.89 63.16 68.42 73.68 78.95 84.21 89.47 94.74
La función de distribución de probabilidades es: F ( x) =
1
α Γ ( β ) ∫
e
−
( Lnx −δ )
α
( Lnx − δ ) β −
1
α
dx (10)
Asimismo; se tiene las siguientes relaciones adicionales: μ = αβ + δ (11) σ2 = α2 β
γ =
2
β
(12) (13)
Siendo γ el sesgo. El análisis para la Distribución Log Pearson III de la Estación Matibamba y las precipitaciones correspondientes a diferentes periodos de retorno se presentan en los Cuadros Nº 08 y Nº 09 respectivamente. CUADRO Nº 08 DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON TIPO III - ESTACION MATIBAMBA
CUADRO Nº 09 PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 24 HORAS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO - DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON TIPO III - ESTACIÓN MATIBAMBA PERIODO DE PRECIPITACION RETORNO (Tr) PROBABILIDAD FACTOR K MAXIMA EN 24 EN AÑOS HORAS (mm) 5 0.20 0.8543 39.82 10 0.10 1.1908 42.50 15 0.07 1.3436 43.78 20 0.05 1.4419 44.62 25 0.04 1.5106 45.22 50 0.02 1.6970 46.88 100 0.01 1.8516 48.31 200 0.01 1.9828 49.56 500 0.00 2.1291 50.98 3.02.04
PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE En la teoría estadística, las pruebas de bondad del ajuste más conocidas son la
Una vez calculado el parámetro D para cada función de distribución considerada, se determina el valor de una variable aleatoria con distribución χ2 para ν = k-1-m grados de libertad y un nivel de significancia
α, donde m es el número de
parámetros estimados a partir de los datos. Para aceptar una función de distribución dada, se debe cumplir: D
2
≤ X
1−α , k −1− m
(16)
2 El valor de χ 1−α , −1− se obtiene de tablas de la función de distribución χ2. Cabe mencionar que la prueba del X 2, desde un punto de vista matemático solo k
m
debería usarse para comprobar la normalidad de las funciones normal y Log normal. b) Prueba Kolmogorov - Smirnov Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre la función de distribución de probabilidad observada Fo (xm) y la estimada F (xm):
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 25 30 40 n grande
0.565 0.636 0.708 0.689 0.829 0.493 0.565 0.624 0.689 0.734 0.477 0.509 0.563 0.627 0.669 0.410 0.468 0.519 0.577 0.617 0.381 0.436 0.483 0.538 0.576 0.359 0.410 0.454 0.507 0.542 0.339 0.387 0.430 0.480 0.513 0.323 0.369 0.409 0.457 0.486 0.308 0.352 0.391 0.437 0.468 0.295 0.338 0.375 0.419 0.449 0.285 0.325 0.361 0.404 0.432 0.275 0.314 0.349 0.390 0.418 0.266 0.304 0.338 0.377 0.404 0.232 0.265 0.294 0.329 0.352 0.208 0.238 0.264 0.295 0.317 0.190 0.218 0.242 0.270 0.290 0.165 0.189 0.210 0.235 0.252 1.07√n 1.22√n 1.36√n 1.52√n 1.63√n
El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov para las Estaciones Pluviométricas utilizadas en el presente estudio se muestra a continuación.
14 29.3 0.263 15 28.5 0.211 16 25.7 0.158 17 25.6 0.105 18 X S CS
22.4 0.053 34.3 6.3 -0.4
0.671 0.798 0.925 1.371 1.387 1.896
0.212
0.051
3.378
0.177
0.033
3.350
0.085
0.073
3.246
0.083
0.023
3.243
0.029
0.024 X S CS
3.109 3.52 0.19 -0.642
0.588 0.727 0.870 1.403 1.423 2.111
0.234
0.029
1.467
0.192
0.018
1.455
0.080
0.078
1.410
0.077
0.028
1.408
0.017
0.035 X S CS
1.350 1.53 0.08 -0.642
0.588 0.727 0.870 1.403 1.423 2.111
CUADRO Nº 12 RESUMEN PRUEBA DE AJUSTE KOLMOGOROV – SMIRNOV ESTACIÓN MATIBAMBA GUMBEL LOG NORMAL LOG PEARSON III F(YM) F(YM) LOG F(XM) LOG PEARSON
0.213 0.178 0.082 0.079 0.020
Tabular (Cuadro Nº 10, nivel de significancia 0.05, n=18) = 0.294 ∆ 0.1095<0.1206<0.1247<0.294 máx <∆ tab ∆ Se aceptan las tres Distribuciones Sin embargo, se aceptan los datos que se ajustan a una Distribución Log PearsonTipo III por tener el menor ∆ máx=0.1095 3.02.05
CONCLUSIÓN Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido los resultados de la Distribución de Log PearsonTipo III para la estación de Matibamba, dado que según la prueba de bondad Kolmogorov – Smirnov dichas distribuciones de probabilidades se ajusta satisfactoriamente a los datos de la muestra. Con el propósito de obtener resultados más conservadores se ha asumido como datos de precipitación máxima en 24h, cuyos resultados fueron ponderados previamente por el factor 1.13 correspondiente a dos lecturas diarias de
El tiempo promedio, en años, en que el valor del caudal pico de una creciente determinada es igualado o superado por lo menos una vez se le llama Período de Retorno. El criterio de riesgo es la fijación, a priori, del riesgo que se desea asumir por el caso de que la obra llegase a fallar dentro de su tiempo de vida útil. El riesgo admisible en función del período de retorno y vida útil de la obra está dado por: K = 1- (1-1/T)n
(19)
Si la obra tiene una vida útil de n años, la fórmula anterior permite calcular el período de retorno T, fijando el riesgo permisible K, el cual es la probabilidad de ocurrencia del pico de la creciente estudiada, durante la vida útil de la obra. En la Tabla Nº 01 se presenta el valor T para varios riesgos permisibles K y para la vida útil n de la obra. TABLA Nº 01 VALORES DE PERIODOS DE RETORNO T (AÑOS)
Estructuras mayores (Puentes). Estructuras medias (Pontones). Alcantarillas, cunetas, etc.
0,20
50 años
225 años
0,20
25 años
113 años
0,20
20 años
50 años
Para fines de cálculo de los caudales de diseño de las estructuras de drenaje a proyectar en el presente Estudio, se ha establecido adoptar como período de retorno de dichas estructuras los valores que se muestran a continuación en el Cuadro Nº 15 de acuerdo a los criterios anteriormente expuestos. CUADRO Nº 15 PERÍODO DE RETORNO Y VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURAS DE DRENAJE DESCRIPCIÓN
PERÍODO DE RETORNO
LM PERIMETRO COEFICIENTE (LONGITU PENDIENTE COTA COTA DE LA ÁREA DE D DEL DE LA MAYOR MENOR CUENCA COMPACIDAD CAUCE CUENCA MAYOR) ( km ) ( km2 ) ( kc ) ( km ) ( km ) ( km ) (m/m) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11
00+250 01+300 01+620 01+760 04+760 05+315 06+675 08+280 08+910 09+300 09+780
5.388 7.893 10.906 4.470 15.891 6.428 3.014 3.878 2.929 2.872 2.759
1.352 2.881 6.731 0.905 12.205 1.977 0.542 0.917 0.592 0.587 0.553
1.307 1.312 1.186 1.326 1.283 1.290 1.156 1.142 1.074 1.057 1.046
2.216 2.903 4.161 1.621 6.131 2.086 1.112 1.343 1.030 0.979 0.908
3.850 4.030 4.300 3.400 4.094 3.500 3.210 3.500 3.270 3.270 3.270
2.370 3.900 2.350 2.350 3.990 2.450 2.520 2.600 2.630 2.660 2.700
0.668 0.045 0.469 0.648 0.017 0.503 0.621 0.670 0.622 0.623 0.628
Asimismo, existen quebradas con superficies de aportación de reducida magnitud que no ha sido posible identificarlas en las Cartas Nacionales utilizadas.
La descarga máxima de diseño, según esta metodología, se obtiene a partir de la siguiente expresión: Q = 0,278 CIA (20) Donde: Q C I A
: : : :
Descarga máxima de diseño (m 3/s) Coeficiente de escorrentía (Ver Cuadro Nº27) Intensidad de precipitación máxima horaria (mm/h) Área de la cuenca (Km2)
Para determinar el tiempo de concentración e intensidad se ha utilizado los planteamientos por Kirpich, U.S. Corps of Engineers y Hathaway Fórmula de Kirpich. 0.77
T C
= 0.000325
L
0.385
S
Donde: L
:
Longitud del cauce (m.)
(21)
El tiempo de Concentración se elegirá de aquel método que resulte ser el más conservador entre los tres. La intensidad se ha determinado por la formula siguiente: I = 0.451733P/Tc^0.4998 Donde:
P
:
Milímetros
Tc
:
horas.
(24)
CUADRO Nº 17 COEFICIENTES DE ESCORRENTIA METODO RACIONAL PENDIENTE DEL TERRENO COBERTU TIPO DE PRONUNCIA DESPRECIAB RA ALTA MEDIA SUAVE SUELO DA LE VEGETAL > 50% > 20% > 5% > 1% < 1% Impermeable 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 Sin Semipermeable 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 vegetación Permeable 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 Impermeable 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50
MM 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
00+250.00 01+300.00 01+620.00 01+760.00 05+315.00 06+675.00 08+280.00 08+910.00 09+300.00 09+780.00
5.02.00
AREA
54.59 54.59 54.59 54.59 54.59 54.59 54.59 54.59 54.59 54.59
KM2 1.35 2.88 6.73 0.90 1.98 0.54 0.92 0.59 0.59 0.55
LONGIT PENDIEN UD TE ( ML ) (M/M) 2215.50 0.668 2903.30 0.045 4160.50 0.469 1621.00 0.648 2086.30 0.503 1112.00 0.621 1343.31 0.670 1029.70 0.622 979.00 0.623 908.00 0.628
F.U.S. CORPS. OF ENGINERRS 0.5929 1.2168 1.0238 0.4703 0.5977 0.3561 0.4051 0.3358 0.3230 0.3046
32.0232 22.3564 24.3722 35.9530 31.8932 41.3176 38.7369 42.5490 43.3831 44.6733
0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500 0.5500
6.62 9.85 25.08 4.97 9.64 3.42 5.43 3.85 3.90 3.78
MÉTODO SCS Con la finalidad de estimar el caudal de diseño para áreas cuya extensión es mayor a 10 Km 2, se ha hecho uso del método del SCS. El Sistema de Modelado Hidrológico es una aplicación desarrollado por el Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC: Hydrologic Engineering Center) del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (US Army Corps of Engineers).
Tb = 2.67Tp
(27)
Qp = PA/1.8xTb
(28)
Q de la punta (m3/seg) Donde: Tp Tc D Tb Qp P A
: : : : : : :
Tiempo de la punta Tiempo de concentración (horas) Duración de la precipitación neta (horas) Tiempo base (base) Caudal de la punta (m3/seg.) Precipitación neta (mm). Superficie de la cuenca Km2.
Para el cálculo de tiempo de concentración (Tc), se ha tomado la formulas de: Ministerio de obras Públicas de España (1990) Tc = 0.3(L/S^1/4)^0.77
(29)
Donde: Tc
:
Tiempo de concentración (horas).
Q = 10^-2 CPA^0.58 S^0.42 Donde: Q C P A S 5.02.01
: : : : :
Caudal máximo (m3/seg). Coeficiente de escorrentía. Precipitación máxima en 24 horas (mm). Área de la cuenca (ha). Pendiente del curso principal (m/km).
CARACTERÍSTICAS DE LA SUBCUENCA >10 KM2
El cálculo de la infiltración se desarrolló con el método SCS (Soil Conservation Service).
El tipo de suelo dentro del área involucrada corresponde a un suelo Grava limosa (GM) y por sectores Grava arcillosa (GC, CH).
El relieve presenta una topografía con pendiente mayor a 3%.
La vegetación corresponde al tipo de bosque, especies en su mayoría herbácea
( Km. )
LM Coeficiente Pendiente ( Longitu Cota Cota Área de de la d cauce mayor menor compacidad Cuenca mayor ) ( km2 ) ( kc ) ( Km. ) (m) (m) ( m / Km. )
15.891
12.205
Perímetro de la cuenca 05
04+760
1.283
6.131
4.094
3.990
0.017
CUADRO Nº 20 CÁLCULO DE PRECIPITACIÓN INICIAL O UMBRAL DE ESCORRENTIA (MM) PRECIPITACI PRECIPITACI PRECIPITACI PRECIPITACI ON NETA PROGRESI ON MAX SCH ÓN INICIAL - ON NETA Pn MM VA (KM) MM/24 Po MM (II) Pn MM (REDONDEA HORAS DO) 05 04+760 54.60 70.00 7.6 8.00
TABLA N° 04
MATERIAL Corrientes naturales igual al anterior, pero menos profundas, con secciones pedregosas Ríos con tramos lentos, cauce enhierbado o con charcos profundos Playas muy enyerbadas
COEFICIENTE RUGOSIDAD (N) 0.055 0.070 0.125
CUADRO Nº 21 CAUDALES DE DISEÑO PARA ÁREAS DE CUENCAS MAYORES A 10 KM2
8.02.00
OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL
El objetivo del sistema de drenaje transversal propuesto es permitir el paso del flujo inalterado de agua superficial presente en el ámbito de la carretera y que discurre en forma transversal a ésta. El agua superficial, principalmente proviene de fuentes tales como quebradas, acequias, canales de riego, recolección del agua que cae sobre la actual plataforma, etc. que discurren en sentido transversal a la carretera y que requieren ser evacuadas por medio de apropiadas estructuras, a fin de conducirlos adecuadamente sin afectar su estabilidad. Las estructuras de drenaje transversal establecidas en el presente estudio, están constituidas por alcantarillas, badenes y pontones.
8.02.01
ALCANTARILLAS
Este tipo de obra de drenaje, se ha establecido en concordancia a las características hidráulicas de las estructuras existentes y la demanda hidrológica de
b.
Estructuras de entrada de alcantarillas
Entrada tipo caja receptora Las alcantarillas con estructura de entrada tipo Caja Receptora permiten: El ingreso del agua captada por las cunetas construidas al pie de los taludes y así evacuarlas hacia un dren natural.
El ingreso del agua proveniente de pequeñas quebradas que presentan ancho de contacto con la carretera y pendiente que facilita este tipo de estructura para evacuarlas ordenadamente sin causar daño a la carretera.
Las cajas son estructuras de sección rectangular, para la evacuación del agua de las quebradas (drenaje transversal) y cunetas (drenaje longitudinal). Dichas cajas tendrán una altura tal que en su interior pueda darse pase a la alcantarilla tipo Marco o TMC que se proyecte con una profundidad adicional de 0.10 m para almacenar los sedimentos que arrastran las quebradas y cunetas permitiendo la descarga libre hacia el interior del cajón.
Se tendrá la precaución de colocar un sistema de protección de los taludes del terraplén a la salida de la alcantarilla, lo cual se propone para evitar, en cualquier caso, la erosión del terraplén de la carretera. En esta protección se dispondrá tratamiento con revegetación o en su defecto se proyectarán estructuras tipo bordillo, según lo indicado en los planos del Proyecto.
8.02.03
PUENTES
Este tipo de estructuras se ha proyectado debido a criterios hidráulicos y de diseño vial (diseño de rasante, el cual ha definido la altura libre y gálibo de las estructuras); como parte del sistema de drenaje transversal de la carretera que permita el pase de quebradas, se ha establecido proyectar estructura de pontón y puente. Dicha estructura se caracteriza por ofrecer mayor área hidráulica para el paso del gasto líquido y sólido que transportan. La luz fijada para esta estructura son 5.0 m. y 10m. de longitud entre apoyos con lo cual se cubre el ancho natural existente del cauce de la quebrada en la zona donde intercepta a la carretera. a) Criterios de diseño
Las quebradas donde se ha considerado el emplazamiento de estructuras tipo pontón y puente cuentan con estructuras provisionales principalmente estas en el tramo a construir estas construidas con rollizos de eucalipto de 1.5 metros de ancho y estribos de piedra, que según la evaluación de campo se encuentran en mal estado estructural y cuyas luces no guardan relación con sus amplitudes, estrangulando sus cauces, por lo que se ha establecido proyectar los pontones con luces mayores a las actuales a fin de garantizar su adecuado funcionamiento sin afectar su estabilidad. Estas estructuras son parte del camino de herradura por donde se emplazan los pobladores del área de influencia y es aproximadamente 50 m aguas arriba la proyección de estructuras de cruce tipo pontón y puentes del proyecto en estudio. b) Ubicación Los pontones y puentes proyectados en el presente estudio se encuentran ubicados en la progresivas Km. 01+300, Km. 01+620, Km. 04+760 y Km. 08+280.
Las estructuras de drenaje longitudinal denominadas cunetas laterales se proyectan con el objetivo de captar las aguas de escorrentía superficial tanto de la calzada como del talud natural superior que inciden directamente sobre la vía. De esta manera toda la recolección del agua será conducida hasta las estructuras de drenaje transversal y luego hacia el dren natural de la zona. Para el diseño hidráulico de las cunetas laterales se ha tenido en cuenta las siguientes consideraciones climáticas y geométricas. a) Determinación de la zona húmeda de influencia
Luego del reconocimiento de campo, revisión de información meteorológica, consulta a los lugareños y del análisis de precipitación, se determinó que la zona presenta una precipitación máxima de diseño igual 52.98 mm. para el caso de diseño hidráulico de cunetas. b) Bombeo o pendiente transversal de la carretera
Con el fin de facilitar el ingreso de las aguas de escorrentía superficial que discurren sobre la superficie de rodadura y facilitar su orientación hacia las
aproximadamente. Se toma dicha decisión para evitar velocidades muy altas que a su vez provocan erosión de la cuneta. f) Longitudes de tramo
La longitud de recorrido de un tramo de cuneta, para el presente Estudio, se ha detectado que depende de varios factores, tales como: ubicación de entregas naturales (ríos, hondonadas, etc.), ubicación de puntos bajos que presenta el perfil de la carretera, pendiente de trazo muy pronunciada, caudales de recolección en un tramo según los niveles de precipitación y necesidad de contar con un punto de evacuación en lugares que merecen no ser cambiados de su condición actual, tales como puntos de salida de canales de riego, afloraciones de agua en talud superior. Por lo que las longitudes adoptadas variarán a lo largo de su recorrido.
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
menores a 10 Km2, el caudal de diseño se ha estimado mediante el Método Racional y para las subcuencas con áreas de aportación mayores a 10 Km 2, el caudal de diseño se ha estimado mediante el uso del Modelo SCS; corroborada con la observación de campo e información de los lugareños. El sistema de drenaje propuesto de la carretera está constituido por obras de drenaje transversal (alcantarillas, pontones y puentes), obras de drenaje longitudinal (cunetas).
ANEXO - 2.1 : DESCARGAS DE DISEÑO PARA CUNETAS LATERALES
I.
CONSIDERACIONES HIDROLÓGICAS Las descargas de diseño se han obtenido mediante el Método Racional para franjas de ladera comprendidas entre 100 y 500 m, para pendientes entre 5 y 50% que son las condiciones presentes en la zona de estudio.
1.1 Tiempo de retorno El tiempo de retorno es de 90 años, asumiendo riesgo de falla 0.20 y vida útil de 20 años.
1.2 Precipitación de diseño Asumiendo: P24h
II.
= 52.98
mm
CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PENDIENTE(m/m)
FRANJA DE LADERA 0.05
0.10
LONGITUD DE RECORRIDO
0.15
0.20
0.30
0.50
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN EN HORAS
L(m) 0.10
2.14
1.64
1.40
1.25
1.07
0.88
0.15
2.92
2.24
1.91
1.71
1.46
1.20
0.20
3.64
2.79
2.39
2.14
1.83
1.50
0.30
4.98
3.81
3.26
2.92
2.50
2.05
0.40
6.21
4.76
4.07
3.64
3.12
2.56
0.50
7.38
5.65
4.83
4.33
3.70
3.04
L(Km)
PRECIPITACIÓN DE DISEÑO (mm)
0.10
52.98
52.98
52.98
52.98
52.98
52.98
0.15
52.98
52.98
52.98
52.98
52.98
52.98
FORMULAS UTILIZADAS PARA PREDIMENSIONAR LA SECCION HIDRAULICA
