ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE.docx

MUNICIPALIDAD MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE TAHUAMANU TAHUAMANU

ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE

“ ESTUDI O DEPREI NVERSI ÓN ANI VELDEPERFI L DELCAMI MI NO VECI NALR46DELTRAMO MO EMP MPPE– 30C –LOSÁNGELES” UBICACIÓN DISTRITO PROVINCIA DEPARTAMENTO

: IBERIA : TAHUAMANU : MADRE DE DIOS


ESTUDIO DE HIDROLOGIA 1. IN INT TRO RODU DUCC CCIÓ IÓN N En el estudio de hidrología del proyecto “Estudio de Pe I!"esi#! $ Ni"e% de Pe&i% Pe&i% de% Me' Me'o$( o$(ie! ie!to to ) Re*$+i Re*$+i%it %it$,i# $,i#! ! de% C$(i!o C$(i!o Ve,i! Ve,i!$% $% R- de% T$(o: E(/. PE02C 0 Los 3!4e%es5 de% Distito de I+ei$5 Po"i!,i$ de T$*u$($!u 0 M$de de Dios6, Dios6, se ha considerado las recomendaciones del M$!u$% M$!u$% de5 Hido%o47$5 Hid8u%i,$ Hid8u%i,$ ) De!$'e, De!$'e, aprobado mediante Resolución Directoral N° 20-2011-!"#1$ del 12 de %etiembre del 2011, así mismo del anua anuall

Dise& Dise&o o

de "arre "arrete teras ras No 'a(ime 'a(imenta ntados dos de )a*o )a*o +olu +olume men n de de

!ransito tomado como uente elemental los datos hidrológicos de la estación meteorológica m.s cercana al .rea de inluencia del proyecto, /ue nos dar.n una (isión acerca del comportamiento de los procesos /ue son sumamente comple*as por /ue se encuentran en unción de las características de la sub cuenca traadas las icro cuencas del e*e del me*oramiento del camino, /ue lo constituyen el sistema hídrico /ue rele*a un comportamiento /ue los recursos agua, suelo y bos/ue, y los criterios de topograía, altitud y cobertura es importante para el c.lculo del coeiciente de Escorrentía dentro del espacio del territorio delimitado de la micro cuenca del tramo del e*e del "amino desde su inicio hasta su trmino, donde se encuentra conormado por un sistema hídrico /ue recorre sobre el terreno de proundidades del suelo y entorno de la línea di(isoria de las aguas, eistiendo entradas y salidas, dónde el ciclo hidrológico perm permitite e cuan cuantitiiica carr el ingr ingres eso o de la cant cantid idad ad de agua agua por por medi medio o de sus sus precipitaciones plu(iales y salida, aguas supericiales, aguas del sub suelo y o*os o*os de agua agua con con perm perman anen ente te (ege (egeta taci ción ón,, /ue /ue es orig origin inad ada a por por las las precipitaciones precipitaciones plu(iales /ue ocurren en ella y se maniiestan en la escorrentía, dura durant nte e la poc poca a llu( llu(io iosa sa,, /ue /ue luy luye e por por las las pe/u pe/ue& e&as as /ueb /uebra rada dass /ue /ue conorman la red de drena*e de las subcuencas y micro cuencas3

9. OB OBE ETI TIVO VOS S DEL DEL ESTU ESTUDI DIO O El presente Estudio, en el "apítulo de 4idrología y Drena*e, persigue alcanar los siguientes ob*eti(os5


E(aluar E(aluar las caracterí característica sticass hidroló hidrológica gicass y geomoro geomorológi lógicas cas de las



/uebradas y#o subcuencas /ue interceptan la (ía proyectada3 'roponer los caudales m.imos m.imos con 26, 60 y 100 a&os de período de



retorno para el dise&o de di(ersas obras de drena*e /ue re/uieran ser proyectadas de acuerdo a la e(aluación y a la eigencia hidrológica e hidrodin.mica del .rea del 'royecto +ial, con la inalidad de garantiar su estabilidad y permanencia3 

7lcances 8os estudios hidrológicos e hidr.ulicos comprender.n lo siguiente5 •

Reconocimiento del lugar en la ona del proyecto identiicación de ni(eles alcanados en m.imas a(enidas3

•

Recolección y an.lisis de inormación hidromtrica y meteorológica eistente proporcionada por el %EN7493

•

%elección y an.lisis de los mtodos de estimación del caudal m.imo de dise&o para el c.lculo m.imo a partir de datos de precipitación, precipitación, se eectuar. un an.lisis de recuencia /ue permitir. obtener los (alores para el caudal m.imo, empleando el mtodo racional y#o adecuado dependiendo de las características de la sub cuenca3

. UB UBIC ICA ACI CIÓN ÓN DE8 PRO;ECTO El e*oramiento y Rehabilitación del "amino +ecinal R$: del !ramo5 E(/. PE0 2C 0 Los 3!4e%es5 de% Distito de I+ei$5 Po"i!,i$ de T$*u$($!u 0 M$de de Dios, Dios, moti(o del presente estudio se ubica5 Región

5 adre de Dios3

'ro(incia

5 !ahuamanu3

Distrito

5 9beria3

Cu$do N<21 TRAMO

DESCRIPCION

2=222 >M. $% ?=-12 >(.

INICIO TRAMO

COORDENADAS UTM NORTE ESTE

8714322.00

472462.00

ALTITUD m3s3n3m3 2;$30<2


En el graico N°01, se indica la ubicación Departamental, pro(incial y Distrital Provincia de Tahuamanu

MADRE DE DIOS

Iñapari

Iberia

Tahuamanu

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE TAHUAMANU

$3 ACCESOS El .rea de estudio se conecta con la capital de la Rep?blica a tra(s de la red (ial asaltada 8ima-Naca-7bancay-"usco @1106 Am 7pro3B, con un tiempo de (ia*e de 22 horas en )uss3 En la ruta eiste cinco pasos de altura, entre los m.s importantes tenemos abra "ondorsencca @<,;:0 msnmB abra de Cauri(irí @$$00 msnmB, y el abra 4uashuaccasa @$<00 msnmB3 Del mismo modo la ruta "usco'uerto aldonado se realia en bus, haciendo un total de 10 horas, el paso de altura m.s importante es el abra "uyuni @$201 m3s3n3m3B, en el cuadro siguiente se resume la reta especíica3

DESCRIPCION DE LA RUTA DE ACCESO A LA ZONA DEL ESTUDIO DE

A

DISTANCIA

TIEMPO

VIA

LIMA

CUZCO

1105.00Km.

22h 00’ 00” Asfaltado - buen estado

CUZCO

U!"#O MAL$O%A$O

5&&.00 Km.

10h 00' 00” Asfaltado - buen estado

U!"#O MAL$O%A$O

AL!"#A

122.00 (m

2h &0’ 00”

Asfaltado - buen estado

AL!"#A

!M !-&0C ) "*+

5.,0 (m

0h 0’ 00”

Asfaltado - buen estado

.,5 KM

0h 20’ 00”

n Afma ) 3smo estado

!M !-&0C ) "*+ LO A%/!L!

uente e/uipo tcnico

El recorrido 8ima-'uerto aldonado se puede hacer directamente por la (ía area en un tiempo aproimado de 1 hora $6 minutos, para luego tomar la ruta terrestre3

. ESTUDIOS EISTENTES %e ha re(isado la inormación eistente reerente a estudios elaborados con anterioridad en la ona, no eiste inormación reerente al "apítulo de 4idrología y Drena*e del tramo en estudio3


. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ONA DE ESTUDIO .21 HIDROGRA@A 8a 4idrograía est. conormada en su totalidad dentro de la "uenca del rthón, y de las /uebradas identiicadas se ha determinado /ue algunas son demasiado pe/ue&as por tal moti(o no son de gran importancia para el proyecto, para las dem.s se ha delimitado las cuencas, logrando determinar la supericie de la cuenca, se midió la longitud del cauce principal, la dierencia de ni(eles del cauce principal, altitud media, tipo de cobertura con lo cual se calcularon los par.metros geomorológicos de las cuencas como .rea, pendiente, tiempo de concentración, /ue se muestran en el aneo, de cuya obser(ación y an.lisis se puede inerir /ue se trata de cuencas con cauce localiado, con .reas de drena*e de tama&o pe/ue&o3 'ara calcular el caudal m.imo asociado a una recuencia establecida, es necesario determinar, para la misma recuencia, la intensidad de la precipitación de duración igual al tiempo de concentración de la cuenca correspondiente3 El tiempo de concentración de una cuenca es el tiempo /ue una gota de agua, caída en el punto m.s le*ano, emplea para llegar en la sección de c.lculo, el tiempo de concentración realmente depende de dierentes actores, como es la geometría de la planta de la cuenca @una cuenca alargada un mayor tiempo de concentraciónB, de su pendiente pues una mayor pendiente produce lu*os m.s (eloces y un menor tiempo de concentración, el .rea, características del suelo, cobertura (egetal, etc3 G$&i,o N< 29 E*e (ial dentro de la "uenca 4idrogr.ica de rthón3 El tramo en estudio cuenta con cruces de agua natural los cuales corresponden a /uebradas pe/ue&as, en el caso donde se ha proyectado las alcantarillas de paso y badenes donde no se han delimitado las .reas no superan los 0306 Am2, y no son de mucha rele(ancia, por tal moti(o se ha asumido de acuerdo a la eperiencia del consultor asumir dicha .rea para el c.lculo de caudales m.imos en alcantarillas de paso y badenes3

.29 CLIMA El Distrito de 9beria, presenta un clima !ropical ".lido y 4?medo5 )os/ue 4?medo !ropical, las características de los principales par.metros clim.ticos,


obtenidas en base a los registros de la Estación "limatológica de 9beria, son las siguientes5 $. F Te(/e$tu$: 8a !emperatura promedio mensual es de 2$F" a 2:F" la !emperatura m.ima mensual es de < 4oras diarias de sol sobre el centro poblado de 9beria y /ue no es perturbada por la escasa (egetación eistente3


d. F Vie!tos: 8a (elocidad promedio de los (ientos es de 12 Amph entre las 16500 a 1:500 horas lo /ue corresponde a una brisa sua(e /ue recorren de %ur-Este a NorEste preerentemente sobre l cauce del río !ahuamanu y en las calles longitudinales del centro poblado3 e. F Hu(ed$d At(os&i,$: 8a 4umedad relati(a ambiental promedio anual es de =6300 I a ;0300 I3 8a (egetación del .rea circundante a la ciudad de 9beria, consiste en bos/ues de segundo brote con presencia de 'acas 7sociación 'acal con pasto Caragua y especies arbusti(as de menor tama&o adem.s, se tiene la presencia de 7sociación de 'acales sobre los 7gua*ales, con especies de "honta en menor cantidad3 %obre el .rea urbana, en las mananas podemos obser(ar /ue las habilitaciones para (i(ienda han sido cubiertas con pasto Caragua y especies arbusti(as pe/ue&as, con presencia de .rboles para dar sombra en los predios3

.2 HIDROMETRIA %e han identiicado /uebradas secas pero /ue en pocas de llu(ia son desaguaderos naturales y /ue interceptan el trao del tramo en estudio, de las cuales no cuenta con estaciones de aoro o medición de caudales, reerente a los ni(eles medios, re/ueridos de la inormación por lo /ue mediante el estudio hidrológico se tendr. /ue calcular los dise&os de las obras de arte mediante el modelamiento hidr.ulico3

.2- PLUVIOMETRIA 8a inormación plu(iomtrica utiliada ue proporcionada por el %er(icio Nacional de eteorología e 4idrología @%EN749B, utiliando la estación de 9beria, reerente a registros de precipitación m.ima en 2$ horas disponibles en el .rea de estudio, dado /ue la escorrentía eistente /ue se produce en dicha .rea, pro(iene eclusi(amente de las precipitaciones plu(iales caídas en la ona3 No se cuenta con una gran cantidad de estaciones plu(iomtricas cercanas y aleda&as a la ona del proyecto, es por tal moti(o /ue se ha elegido la estación de 9beria /ue se encuentra a una distancia de <0 Am3 y es la m.s


'or lo tanto, la hidrología ha sido elaborada para este proyecto sobre la base de estación plu(iomtrica de IBERIA por encontrase cercana y ser representati(a al proyecto, la cual comprenden un registro desde el a&o 1;;1 hasta el a&o 2016 8a ubicación y características de la estación plu(iomtrica localiada para la ona de estudio se presentan en el "uadro N° $, Jraico N°< y Jraico N°$ . CUADRO N<2-: Estación eteorológica Est$,i#!

Po"i!,i$

Distito

9beria

!ahuamanu

9beria

L$titud S 11°21L1MM

uente5 %EN7493

G$&i,o N<: Kbicación de la Estación 9)ER97

Lo!4itud  :;°<6L1MM

A%titud (.s.!.(. <00


G$&i,o N
?. AN3LISIS HIDROLÓGICO El .rea de estudio del proyecto no cuenta con estación de aoros, por lo /ue las descargas m.imas en cada uno de las obras de arte se han estimado con los registros de precipitaciones m.ima en 2$ horas de la estación m.s cercana a la ona de estudio, como es5 la estación 9beria con precipitaciones m.imas de 2$ horas desde el a&o de 1;;1 al 2016 con 26 a&os de registros, adem.s se han tenido en cuenta las características ísicas de la ona3

J. IN@ORMACIÓN B3SICA 8a inormación b.sica /ue se ha utiliado para la elaboración del an.lisis hidrológico es la siguiente5

J.21 IN@ORMACIÓN CARTOGR3@ICA %e utilió la siguiente inormación5 

"arta Nacional proporcionada por el 9nstituto Jeogr.ico Nacional @9JNB, a escala 156,000 habindose empleado las siguientes5 7+987

4o*a 2$-C

J.29 IN@ORMACIÓN PLUVIOMKTRICA


%e reiere a precipitaciones m.imas en 2$ horas registradas en las estaciones plu(iomtricas cercanas a la ona de estudio, habindose utiliado la siguiente inormación5 9normación 'lu(iomtrica Estación 9)ER97, obtenida pre(ia



solicitud a %enamhi, desde 1;;1 al 2016, donde se ha obtenido las precipitaciones3 9normación complementaria proporcionada por %er(icio Nacional



de eteorología e 4idrología @%EN749B3 Cu$do N<2 Pe,i/it$,i#! M8i($ 9- *o$s Est$,i#!

: I+ei$

L$titud

: 119116

De/.

M$de de Dios

P$8(etos

: Pe,i/it$,i#! (8i($ e! 9- *o$s

Lo!4itud

: 16

Po".

T$*u$($!u

Peiodo

: 12 F 921

A%titud

: 9?2

Dist.

I+ei$

Añ o 199 1 199 2 199 3 199 4 199 5 199 6 199 7 199 8 199 9 200 0 200 1 200 2 200 3 200 4 200

En e 35. 7 34. 9 63. 6 40. 9 29. 9 73. 7 53. 7 64. 1 37. 9 38. 2 57. 2 58. 8 84. 7 77. 5 37.

Fe b 59. 7 17. 5 39. 7 70. 1 60. 6 48. 8 35. 7 60. 6 36. 9 66. 8 58. 3 78. 6 34. 5 66. 7 74.

Mar

61 30.6 23.5 39.8 60.6 37.5 73.2 42.2 55.8 41.8 64.9 43.2 73.4 36.7

Ab r 44. 8 17. 9 55. 7 15. 8 41. 9 58. 3 46. 9 40. 9 63. 6 59. 9 61. 7 19. 8

Ma y 26. 7 46. 5 28. 8 56. 8 34. 8 28. 8 37. 8 10. 8 25. 8 30. 9 14. 2 28. 6 53. 19 8 63. 65. 7 4 43.

Jun Jul Ag

29. 56. 42. 8 3 8 35. 25. 36. 8 7 8 46. 36. 6.3 6 8 45. 16. 7.8 8 4 52. 56. 8.4 4 2 28. 57. 47. 8 8 9 31. 37. 96. 3 6 8 24. 37. 35. 7 1 5 64. 58. 23. 9 7 6 53. 25. 9.1 9 3 53. 30. 8.4 4 9 44. 38. 2.1 7 6 56. 64. 45. 4 1 5 15. 45. 5 7 40 17. 28. 35.

Se p 33. 8 62. 5 25. 7 62. 5 24. 3 33. 8 48. 4 29. 9 24. 6 33. 7 41. 6 39. 8 57. 1 56. 8 13.

Oc

53.8 55.8 25.8 45.8 46.2 77.4 78.9

!o v 35. 8 37. 7 64. 3 68. 3 24. 3 73. 9 35. 5

53.4

71 33. 45.8 9 52. 30.9 6 89.7

57 67. 54.6 1 75.9

38 56. 35.6 4 92.

Dic

47. 4 69. 8 38. 6 47. 7 37. 6 64. 9 46. 9 41. 6 55. 7 42. 1 60. 6 36. 9 45. 8 53. 8 46.


200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5

72. 8 72. 8 46. 8 47. 7 84. 3 38. 3 48. 8 38. 9 57. 9 89. 2

40. 4 32. 7 79. 4 73. 8 78. 4 31. 3 52. 1 74. 3 56. 5 75. 8

36.8 58.3 45.6 48.9 99.3 36.8 37.2 105. 4 51.6 75.8

85. 3 27. 9 41. 7 51. 5 65. 5 30. 4 44. 9 31. 5 60. 3 63. 9

17. 5 21. 8 24. 1 47. 4 11. 9 12. 1 29. 1 42. 6 35. 3 36. 1

52. 3 34. 4 12. 4 25. 5 57. 6 12 18. 5 14. 3 21. 9 15. 1

46. 2 36. 3 26. 3 18. 8 26. 2 67. 9 19. 3 27. 3 36. 5 18. 4

32. 22. 27. 6 6 68.7 2 26. 8 32 52.2 28 18. 35. 34. 5 6 36 4 61. 100. 36. 7 5 9 1 12. 33. 21 7 29.2 9 36. 45. 45. 7 2 84.2 2 35. 26. 76. 7 5 64.3 5 29. 28. 30. 4 6 71.6 3 35. 31. 49. 6 2 40.9 7 10. 50. 55. 4 6 55.8 2

65. 8 83. 4 73. 4 57. 2 5.2 51. 6 75. 1 55. 1 53. 8 89. 1

J.2 ANALISIS DE PRECIPITACION MAIMA DIARIA ESTIMACION DE LA PRECIPITACION MAIMA PROBABLE 8a precipitación m.ima probable es a/uella magnitud de llu(ia /ue ocurre sobre una cuenca particular, en la cual generar. un gasto de a(enida, para el /ue (irtualmente no eiste riesgo de ser ecedido3 8os di(ersos procedimientos de estimación de la precipitación m.ima probable no est.n normaliados, ya /ue (arían principalmente con la cantidad y calidad de los datos disponibles adem.s, cambian con el tama&o de la cuenca, su emplaamiento y su topograía, con los tipos de temporales /ue producen las precipitaciones etremas y con el clima3 8os mtodos de estimación de .cil y r.pida aplicación son los empíricos y el estadístico3 7un/ue eiste un n?mero importante de distribuciones de probabilidad empleadas en hidrología, son sólo unas cuantas las com?nmente utiliadas, debido a /ue los datos hidrológicos de di(ersos tipos han probado en repetidas ocasiones a*ustarse satisactoriamente a un cierto modelo teórico3 8as llu(ias m.imas horarias o diarias por lo com?n se a*ustan bien a la distribución de (alores etremos tipo 9 o Jumbel, a la 8og-'earson tipo 999 y a la gamma incompleta3 En este proyecto se empleó la distribución Jumbel3


%e traba*ar. con la serie anual de m.imos correspondiente a la estación 9beria3 8os caudales m.imos ser.n estimados mediante modelos de precipitaciónescorrentía, sobre la base la precipitación m.ima en 2$ horas y de las características geomorológicas de las cuencas3 'ara ello se toma como representati(a los (alores registrados en la estación de 9beria3 %e ha solicitado al %EN749 las precipitaciones m.imas en 2$ horas registradas en la estación, obser(.ndose /ue la magnitud de precipitación m.ima diaria alcana (alores de 1063$0mm en el a&o 201<, como se muestra en el "uadro N° 0:3

Cu$do N< 2 'recipitación .ima en 2$ horas @mmB Estación 9beria Nº

Año

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mes Max. Precip.

MAR DIC NOV FEB MAR OCT AGO NOV UN FEB OCT FEB ENE ENE NOV ABR DIC FEB OCT MAR OCT NOV

Precipitación máxima (mm)

61.00 69.80 64.30 70.10 60.60 77.40 96.80 71.00 64.90 66.80 89.70 78.60 84.70 77.50 92.70 85.30 83.40 79.40 100.90 99.30 84.20 76.50


24 25

2014 2015

ABR ENE

60.30 89.20

G$&i,o N<2 4istograma de la 'recipitación .ima en 2$ horas @mmB3 O Estación 9beria Histograma de la Precipitación Máxima en 24 horas (mm). – Estación Iberia 120.00 100.00 80.00 Precipitacion (mm)

60.00 40.00 20.00 0.00

Años

J.2- HIDROLOGIA ESTADISTICA 8os (alores obser(ados de precipitación m.ima en 2$ horas de la estación 9beria, ueron a*ustados a las distribuciones teóricas

Jumbel, 8og Jumbel,

para ello se recurrió al sotPare de cómputo, 49DRE%!73

J.-.1. A!8%isis est$d7sti,o de d$tos *ido%#4i,os. .-.1.1.

Mode%os de disti+u,i#! Disti+u,i#! Gu(+e% 8a distribución de +alores !ipo 9 conocida como Distribución Jumbel o Doble Eponencial, tiene como unción de distribución de probabilidades la siguiente epresión5

Ktiliando el mtodo de momentos, se obtienen las siguientes relaciones5


Donde5 Q5 'ar.metro de concentración3 5 'ar.metro de localiación3 %eg?n +en !e "hoP, la distribución puede epresarse de la siguiente orma5

Donde5 5 +alor con una probabilidad dada3 x 5 edia de la serie3 x 5 actor de recuencia3 k

Disti+u,i#! Lo4 Gu(+e% 8a (ariable aleatoria reducida log gumbel, se deine como5

"on lo cual, la unción acumulada reducida log gumbel es5

.-.1.9.

Pue+$s de +o!d$d de $'uste 8as pruebas de bondad de a*uste son pruebas de hipótesis /ue se usan para e(aluar si un con*unto de datos es una muestra independiente de la distribución elegida3 'ara el presente estudio se utiliar. la prueba de bondad de a*uste Aolmogoro( O %mirno( /ue se pasa a eplicar en las siguientes líneas3 Pue+$ >o%(o4oo" 0 S(i!o"


todo por el cual se comprueba la bondad de a*uste de las distribuciones, asimismo permite elegir la m.s representati(a, es decir la de me*or a*uste3 Esta prueba consiste en comparar el m.imo (alor absoluto de la dierencia D entre la unción de distribución de probabilidad obser(ada o @mB y la estimada  @mB5

"on un (alor crítico d /ue depende del n?mero de datos y el ni(el de signiicancia seleccionado @!abla NF 0
Donde m es el n?mero de orden de dato  m en una lista de mayor a menor y n es el n?mero total de datos3 @7paricio, 1;;:B

.-.1..

Resu%t$do de %os (todos de disti+u,i#!. %e ha utiliado los modelos de distribución eplicado anteriormente, y se ha realiado una prueba de bondad de a*uste Aolmogoro(O%mirno( por cada mtodo de distribución, para la estación plu(iomtrica 'uerto copa3 Disti+u,i#! Gu(+e%

o

Est$,i#! Pueto O,o/$: +alores de T Cu$do N< 2? Nº

X

1

61.00

2

69.80

3

64.30

4

70.10

5

60.60

6

77.40

7

96.80


9

64.90

10

66.80

11

89.70

12

78.60

13

84.70

14

77.50

15

92.70

16

85.30

17

83.40

18

79.40

19

100.90

20

99.30

21

84.20

22

76.50

23

105.40

24

60.30

25

89.20

Cu$do N< 2J ".lculos del a*uste %mirno( Aolmogoro(5 DISTRIUCION GUMEL ! M"men#"$ %inea%e$

m

4

46

/76 Odnao

/76 Mom Lneal

$elta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4

68.48 68.93 72.66 73.34 75.48 78.87 79.21 80.23 86.45

0.0741 0.1111 0.1481 0.1852 0.2222 0.2593 0.2963 0.3333 0.3704

0.0253 0.0291 0.0776 0.0899 0.1355 0.2259 0.2359 0.2667 0.4636

0.0403 0.0452 0.1013 0.1144 0.1615 0.2499 0.2595 0.2887 0.4717

0.0488 0.082 0.0705 0.0952 0.0868 0.0334 0.0604 0.0666 0.0932

87.46

0.4074

0.4946

0.5003

0.0872

87.58

0.4444

0.4982

0.5036

0.0538

88.82

0.4815

0.5351

0.5377

0.0536

89.72

0.5185

0.5609

0.5616

0.0424

93

0.5556

0.6476

0.6424

0.092


1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5

94.24

0.5926

0.6771

0.67

0.0845

95.15

0.6296

0.6975

0.6893

0.0679

95.71

0.6667

0.7096

0.7008

0.0429

96.39

0.7037

0.7237

0.7142

0.02

100.8

0.7407

0.8023

0.79

0.0616

101.36

0.7778

0.8108

0.7983

0.033

104.75

0.8148

0.8555

0.8426

0.0407

109.38

0.8519

0.901

0.8889

0.0491

112.21

0.8889

0.9217

0.9105

0.0328

114.02

0.9259

0.9328

0.9222

0.0068

119.1

0.963

0.9563

0.9477 0.0067 DELTA TEORICO ! 0.0952

7*uste con momentos ordinarios5 ------------------------------------------------------"omo el delta teórico 030;62, es menor /ue el delta tabular 032::>3 8os datos se a*ustan a la distribución Jumbel, con un ni(el de signiicación del 6I ------------------------------------------------------'ar.metros de la distribución Jumbel5 ------------------------------------------------------"on momentos ordinarios5 'ar.metro de posición @UBV =<3$<1 'ar.metro de escala @alaBV 113$>;1 "on momentos lineales5 'ar.metro de posición @UlBV =23;1<; 'ar.metro de escala @alalBV 123<>6

G$&i,o N<2 Distribución por el mtodo de Jumbel


Disti+u,i#! Lo4 Gu(+e% o

Est$,i#! I+ei$: +alores de T Cu$do N< 2 Nº

X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

61.00 69.80 64.30 70.10 60.60 77.40 96.80 71.00 64.90 66.80 89.70 78.60 84.70 77.50 92.70 85.30 83.40 79.40 100.90 99.30 84.20 76.50 105.40 60.30 89.20

Cu$do N< 12


".lculos del a*uste %mirno( Aolmogoro(5 DISTRIUCION LOG GUMEL ! M"men#"$ %inea%e$

m

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5

4

46

68.48 68.93 72.66 73.34 75.48 78.87 79.21 80.23 86.45

/76 Odnao

/76 Mom Lneal

$elta

0.0741 0.1111 0.1481 0.1852 0.2222 0.2593 0.2963 0.3333 0.3704

0.0134 0.0166 0.0663 0.0802 0.1332 0.2392 0.2508 0.2861 0.4973

0.0247 0.0293 0.0896 0.1048 0.16 0.2635 0.2744 0.3076 0.503

0.0607 0.0945 0.0819 0.105 0.089 0.02 0.0455 0.0473 0.1269

87.46 0.4074

0.5284

0.5316

0.121

87.58 0.4444

0.532

0.5349

0.0875

88.82 0.4815

0.5681

0.5682

0.0866

89.72 0.5185

0.5929

0.5913

0.0744

93 0.5556

0.6738

0.6667

0.1182

94.24 0.5926

0.7004

0.6918

0.1078

95.15 0.6296

0.7187

0.7092

0.0891

95.71 0.6667

0.7294

0.7193

0.0627

96.39 0.7037

0.7419

0.7313

0.0382

100.8 0.7407

0.8102

0.7973

0.0694

101.36 0.7778

0.8174

0.8044

0.0396

104.75 0.8148

0.8556

0.8423

0.0408

109.38 0.8519

0.8947

0.882

0.0429

112.21 0.8889

0.9129

0.9009

0.024

114.02 0.9259

0.9227

0.9112

0.0032

0.9444

0.9344

0.0186

119.1

0.963

$!L#A #!O"ICO 8

7*uste con momentos ordinarios5 -------------------------------------------------------

0.12+,


"omo el delta teórico 0312:;, es menor /ue el delta tabular 032::>3 8os datos se a*ustan a la distribución log Jumbel, con un ni(el de signiicación del 6I -----------------------------------------------------------'ar.metros de la distribución log Jumbel5 -----------------------------------------------------------"on momentos ordinarios5 'ar.metro de posición @UBV $3$1<: 'ar.metro de escala @alaBV 0312= "on momentos lineales5 'ar.metro de posición @UlBV $3$0>> 'ar.metro de escala @alalBV 031<=$

G$&i,o N<2? Distribución por el mtodo de 8ogJumbel

%eg?n el estudio de miles de estaciones - a&o de datos de llu(ia, realiado por 83 83 Welss, los resultados de un an.lisis probabilístico lle(ado a cabo con llu(ias m.imas anuales tomadas en un ?nico y i*o inter(alo de obser(ación, al ser incrementados en un 1
Varia!le

Precio&

Pro!& de

Correcci%n

Retorno

Red$cida

'mm(

oc$rrencia

inter"alo )ijo


*+os

T

-T.'mm(

/'T(

-T 'mm(

2 6 10 26 60 >6 100

03<::6 13$;;; 23260$ <31;=6 <3;01; $3<10= $3:001

>>3$0;$ =;31611 ;:3;261 10:3>$>: 11$30<$6 11=32:;; 12132:>:

036000 03=000 03;000 03;:00 03;=00 03;=:> 03;;00

=>3$>2: 1003>$0> 10;3626$ 1203:2$= 12=3=6;0 1<<3:$60 1<>30<2$

600

:321<:

1<>3;=21

03;;=0

1663;1;=

INTENSIDADES DE LLUVIA 8as estaciones de llu(ia ubicadas en la ona, no cuentan con registros plu(iogr.icos /ue permitan obtener las intensidades m.imas3 'ara poder estimarlas se recurrió al principio conceptual, reerente a /ue los (alores etremos de llu(ias de alta intensidad y corta duración aparecen, en el mayor de los casos, marginalmente dependientes de la localiación geogr.ica, con base en el hecho de /ue estos e(entos de llu(ia est.n asociados con celdas atmosricas las cuales tienen propiedades ísicas similares en la mayor parte del mundo3 Eisten (arios modelos para estimar la intensidad a partir de la precipitación m.ima en 2$ horas3 Kno de ellos es el modelo de /ue permite calcular la llu(ia m.ima en unción del período de retorno, la duración de la tormenta en minutos y la precipitación m.ima3 E,u$,i#! de i!te!sid$d. 8as relaciones o cocientes a la llu(ia de 2$ horas se emplean para duraciones de (arias horas, el manual de hidrología especiica los cocientes del cuadro N°12, seg?n el manual de 4idrología del !"3 Valores concl$idos 1ara las relaciones a la ll$"ia de d$raci%n 24#oras Fuente: Manual de Hidrología del MTC.

CUADRO N<19 1 0326

9 03<1

 03<=

Du$,io!es5 e! *o$s   J 03$$ 0360 036: 03:$

19 03>;

1J 03;0

91300


Estos datos ser.n obtenidos como un porcenta*e de los resultados de la precipitación m.ima probable para 2$ horas, para cada período de retorno, dierentes porcenta*es de este (alor seg?n los tiempos de duración de llu(ia adoptados3

CUADRO N<1 'recipitaciones m.imas para dierentes tiempos de duración de llu(ias Tie(/o de Du$,i#!

Co,ie!te

9- *

T2$

9 $os =>3$>2:

1J *

T1= V ;1I >=3>26$

19 *

T12 V =0I :;310<$

J *

T= T: T6 T$

 *  * - *  * 9 * 1 *

V :=I V :1I V 6>I V 62I

663;=26 $=3;=$> $<3><:< <=3$==0

Pe,i/it$,i#! (8i($ Pd (( /o tie(/os de du$,i#! 122  $os 12 $os 9 $os 2 $os ? $os $os 1003>$0 10;3626 1203:2$ 12=3=6; 1<<3:$6 1<>30<2 > $ = 0 0 $ 10=36:2 1163;>< 12032=0 12<3<2; ;03:::> ;=36>2= < 1 6 1 1013>;= 10636>; 10=3266 >;36=62 =:36260 ;632;<: : 6 : :$3$>$1 >030;:2 >>31;;; =23$:;> =636<2= =>3>00> 6:3$1$= :13<<$2 :>36$;; >231:10 >$3=$12 >:3><=1 603<>0$ 6$3>:2> :03<12$ :$3$2;6 ::3=226 :=361:2 $$3<26; $=31;12 6<30>$; 6:3:;>; 6=3=0<= :032;$2

22 $os 1663;1; = 1$03<2> = 12<31>: : ;;3>==> =>3<161 >>3;6;; :=3:0$>

T< V $:I T2 V <;I

<<32<;: <=32=16 $13:1;: $63=<>$ $=3;::$ 603>=61 6230>2< 6;32$;6 2>311:6 <1322;: <<3;62; <>3<;<> <;3;$:< $13$2;; $23$=00 $=3<<61

T1 V <0I

213=:=2 2631=62 2>3<=1< <0316:2 <2321$>

<<3$112

<$326=1 <=3;>;;

Fuente: Elaboración propia

)as.ndose en los datos de la tabla anterior y los tiempos de duración adoptados, calculamos la intensidad para cada caso seg?n5

I

[

P mm =

[

]

.]

t duración hr

CUADRO N<19ntensidades de llu(ia para dierentes tiempos de duración Tie(/o de du$,i#! H

I!te!sid$d de %$ %%u"i$ (( Q* se4! e% Peiodo de Reto!o

(i!

9 $os

 $os

12 $os

9 $os

2 $os

? $os

9- * 1$$0

<3:$$>

$31;>6

$36:<:

6302:0

63<:;1

636:=6

122 $os 63>0;>

22 $os :3$;:>


1J * 10=0 19 * >20 J * $=0  * <:0  * <00

$3<><: 63>6=:

630<>0 :3:<21

63$>:< >3210$

:30<12 >3;$11

:3$$2; =3$=<2

:3:=22 =3>;=<

:3=61: ;3021<

>3>;:0 1032:$>

:3;;>= =31:$1

=306;< ;3$026

=3>:20 103222$

;3:600 11326=<

103<0=> 12302:=

103:;1: 123$><6

103;:2: 123>=;>

123$><: 1$36626

2$0

=3>$>< ;3:220

1030>$1 1130=16

103;626 1230$>=

1230:26 1<32:=>

123==6; 1$31>$6

1<3<:$6 1$3>00;

1<3>0<2 1630><:

1636;20 1>31612

9 *

1=0 120

1130>;; 1<366=<

123>:06 163:1$=

1<3=><2 1:3;>:$

1632>;1 1=3:;:=

1:3<221 1;3;><1

1:3;2=$ 203>160

1>3<6>$ 2132$00

1;3>$;= 2$31:>:

1 *

:0

213=:=2

2631=62

2>3<=1<

<0316:2

<2321$>

<<3$112

<$326=1

<=3;>;;

- *  *


CURVAS ID@ 8a representación matem.tica de las cur(as intensidad-duración-periodo de retorno seg?n )ernard es5

I

K 9 T =

m

n

t

En la cual5 9V

9ntensidad @mm#hrB

tV

Duración de la llu(ia @minB

!V

'eríodo de retorno @a&osB

A, m, n V

'ar.metros de a*uste

Realiando un cambio de (ariable5 De donde5 m

d K T =

I =

⋅

d n

⇒ I =

−n

d ⋅ t

t

CUADRO N<1 Resumen de regresión potencial


Res$men de a1licaci%n de regresi%n 1otencial Peiodo de Reto!o $os

T(i!o ,tte. de e4esi#! d

Coe&. de e4esi#! !

9  12 9 2 ? 122 22 Po(edio 

1=>3=1:>621$1:$ 21:3<06<6=:1:20 2<631:>2;$;>>=1 26=3;;;$016>2>1 2>:3:>;$1;:>1=: 2=:3;66>202$=;: 2;$322==;12;2:2 <<$3>=<0$11$$>0 2:13<::;=$;6=<1

-036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02 -036<>621$<>02


En unción del cambio de (ariable realiado, se realia otra regresión de potencia entre las columnas del periodo de retorno @!B y el trmino constante de regresión @dB, para obtener (alores de la ecuación5

d K T m =

⋅

CUADRO N<1 Regresión potencial

Regresi%n 1otencial N 1 9    ? J J

Ln '( 



)

%! 

%! )

%! %! )

%!W9

9  12 9 2 ? 122 22 >:>

1J?.J1J 91.29.1? 9J.9?.?9J.? 9-.99J -.?J2 20;03;<6;

03:;<1 13:0;$ 23<02: <321=; <3;120 $3<1>6 $3:062 :321$: 9.J?

632<66 63<>:> 63$:0< 6366:= 63:22; 63:6;< 63:=$$ 63=1<6 --.-2

<3:2=; =3:6<6 1236>2= 1>3==:> 213;;:= 2$3$<$1 2:31>>$ <:312=6 11.-?J?

03$=06 236;0< 63<01; 103<:12 163<0<; 1=3:$0> 21320>: <=3:21$ 119.2?-

.92



1J1.1

uente5 Elaboración propia

!ermino constante de regresión @AB V

1J1.1

m

2.12


2.12

"oeiciente de regresión @mB V

inalmente se tiene la ecuación de intensidad (.lida para la cuenca5 2.12-



1J1.1

 T 2.?9 t

Dónde5 9 V intensidad de precipitación @mm#hrB ! V 'eriodo de Retorno @a&osB t V !iempo de duración de precipitación @minB C5*DR 789: Tabla de intensidades – Tiempo de duración

Tab%a &e in#en$i&a&e$ ! Tiemp" &e &ura'i(n

@e,ue!,i $

Du$,i#! e! (i!utos

$os



12

1

92

9

2



-2

-

2



2

9

=232;

6:3:;

$636;

<;30:

<$3:$

<13$1

2=3;1

2:3;1

2632:

2<3=>

223:=

213:$



;03$>

:23<<

60312

$23;$

<=30;

<$36<

<13>;

2;36;

2>3>>

2:32$

2$3;<

2<3>;

12

;>320

::3;:

6<3=6

$:31$

$03;2

<>310

<$316

<13>;

2;3=$

2=31;

2:3>=

2636:

9

10:3=:

><3:2

6;321

603>2

$$3;;

$03>;

<>366

<$3;6

<23=0

<1300

2;3$6

2=310

2

11$3=1

>;310

:<3:1

6$3$;

$=3<<

$<3=2

$03<$

<>36$

<632$

<<3<0

<13:$

<031;

?

11;3><

=23$;

::3<<

6:3=<

603$1

$63>0

$230>

<;316

<:3>6

<$3><

<23;;

<13$;

122

12<3<$

=$3;=

:=3<$

6=366

613;<

$>30=

$<3<$

$03<$

<>3=:

<63>=

<<3;;

<23$$

22

1$63:;

1003<>

=03>2

:;316

:13<$

663:1

6131;

$>3:$

$$3>2

$232:

$0316

<=3<1

Fuente: Elaboración propia.

;ra)ico 780< CURV! "#F


'ara calcular el periodo de retorno de las dierentes obras de arte, se utilió los (alores de (ida ?til recomendados por el manual de hidrología y drena*e del !" del 20113 CUADRO N°!

+ida ?til de obras de arte ipo de !bra

"ida #til ( a$os)

'uentes y 'ontones 7lcantarillas de /uebradas importantes 7lcantarillas de /uebradas menores )adenes

$0 26 16 26

Fuente: Manual de Hidrología $ drena%e del MTC del &'((.

'ara calcular el riesgo admisible se tomó en cuenta las recomendaciones dadas por el anual de 4idrología y drena*e del !" del 20113

CUADRO N°"


Riesgo m.imo admisible para obras de arte

ipo de !bra

%iesgo admisible &

'uentes y 'ontones

26

7lcantarillas de /uebradas importantes 7lcantarillas de /uebradas menores

<0 <6

)adenes

<0

Fuente: Manual de Hidrología $ drena%e del MTC del &'((.

'ara calcular el período de retorno se utilió la tabla dadas en el anual de 4idrología y drena*e del !" del 20113

CUADRO N°#$

'eriodo de retornos para dierentes a&os de (ida ?til y riesgo admisible

Fuente: Manual de Hidrología y drenaje del MTC del 2011.

Se interpolo y se aproximó a una cifra entera para obtener los siuientes resulta!os" CUADRO N°# #erio!o !e retorno para !iferentes obras !e arte %i

& O'

P i & & R t

(%) ( ñ

)


#uentes y #ontones

140

$lcantarillas !e %uebra!as importantes

77

$lcantarillas !e %uebra!as menores

40

&a!enes

77

Fuente: elaboración propia

•

•

•

•

Se obten!r' la intensi!a!( )onsi!eran!o una tormenta !e !uración iual al tiempo !e concentración !e ca!a cuenca para un perio!o !e retorno !e 140 *puentes y pontones+. Se obten!r' la intensi!a!( )onsi!eran!o una tormenta !e !uración iual al tiempo !e concentración !e ca!a cuenca para un perio!o !e retorno !e 77 *$lcantarillas !e %uebra!as importantes+. Se obten!r' la intensi!a!( )onsi!eran!o una tormenta !e !uración iual al tiempo !e concentración !e ca!a cuenca para un perio!o !e retorno !e 40 *$lcantarillas !e %uebra!as menores+. Se obten!r' la intensi!a!( )onsi!eran!o una tormenta !e !uración iual al tiempo !e concentración !e ca!a cuenca para un perio!o !e retorno !e 77 *&a!enes+.

. INVENTARIO VIAL CUADRO N 99 Relación de 7lcantarillas de 'aso 'royectadas Progre"i Iem Obra de Drena#e va ALCANTARILLA TMC # 36$ 1 00"000 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 2 03"140 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 3 03"290 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 4 03"980 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 5 04"280 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 6 04"420 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 7 05"070 AA ALCANTARILLA TMC # 36$ 8 05"192 AA CUADRO N 9 Relación de 7lcantarillas de 7li(io 'royectadas

% % % % % % % %


Iem

1 2 3

Progre"iv Obra de Drena#e a 03"250 ALCANTARILLA TMC # 36& % AA 03"558 ALCANTARILLA TMC # 36& % AA 04"804 ALCANTARILLA TMC # 36& % AA

Iem

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Iem

1 2 3 4 5

CUADRO N 9Relación de )adenes 'royectadas3 Progre"i Obra de Drena#e va 5"256 BADEN PRO'ECTADO 5"473 BADEN PRO'ECTADO 5"790 BADEN PRO'ECTADO 5"954 BADEN PRO'ECTADO 6"280 BADEN PRO'ECTADO 6"486 BADEN PRO'ECTADO 6"632 BADEN PRO'ECTADO 6"793 BADEN PRO'ECTADO 7"080 BADEN PRO'ECTADO CUADRO N 9 Relación de 'uentes 'royectadas3 Progre"i Obra de Drena#e va PUENTE PRO'ECTADO 00"370 L!12( PUENTE PRO'ECTADO 01"067 L!13( PUENTE PRO'ECTADO 01"350 L!10( PUENTE PRO'ECTADO 02"370 L!13( PUENTE PRO'ECTADO 03"650 L!10(

En resumen, se tiene lo siguiente5 7lcantarillas de paso

5 0= Knidades3

7lcantarillas de ali(io

5 0< Knidades3

)adenes

5 0; Knidades3

'ontón

5 06 Knidades3

12.CAUDALES MAIMOS


DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS GEOMOR@OLOGICOS DE LAS CUENCAS 'ara obtener el caudal m.imo de dise&o, se ha de determinar primero los datos geomorológicos de las cuencas /ue llegan o son interceptadas por el e*e3 Estos par.metros de las cuencas como5 rea @Am2B @+er 'lano 4D O 1 "uencas 4idrológicasB, longitud del cauce mayor @8, en Am3B, pendiente del cauce @%B se han obtenido de las cartas nacionales3

90&09&00 C=lc$lo del tiem1o de concentraci%n> "uando las cuencas son pe/ue&as se considera apropiado el mtodo de la RK87 R7"9N78 para la determinación de los caudales3 %e consideran cuencas pe/ue&as a a/uellas en /ue el tiempo de concentración es igual o menor a : horas3 El tiempo de recorrido del lu*o en el sistema de cauces de una cuenca, o tiempo de concentración relacionado con la intensidad media de precipitación se puede deducir por la órmula5 T ) *+, -L.S /0 1

%iendo5

! V !iempo de concentración en horas 8 V 8ongitud del cauce principal en Am3 % V 'endiente media

'ara determinar el tiempo de concentración se determinó la dierencia de latitud de las pe/ue&as cuencas y la longitud de la misma, seg?n el "uadro N° 2:3 Cu$do N< 9 !iempo de "oncentración de las bras de 7rte

N

UBICACIÓN

ESTRUCTURA

AREA

L

S

TC

>(

(Q(

*s

1

0X000

78"7N!7R9887 DE '7% !"

030$==

036>6

03<60

032$12

2

78"7N!7R9887 DE '7% !"

031;6:

13001

031<=

03$<62

<

78"7N!7R9887 DE 789+9 !"

030>1>

1300$

03<1:

03<><$

$

78"7N!7R9887 DE '7% !"

031<<0

130<

03>;>

03<201


6

78"7N!7R9887 DE 789+9 !"

031$=>

03;><

03<$$

03<6;0

:

78"7N!7R9887 DE '7% !"

0322>1

03;=1

032$;

03<=<=

>

$X2=0

78"7N!7R9887 DE '7% !"

031:>=

03;6;

032:$

03<><2

=

$X$20

78"7N!7R9887 DE '7% !"

032010

03;=>

032:$

03<=1<

;

$X=0$

78"7N!7R9887 DE 789+9 !"

0321>=

03;6:

03<$>

03<6<>

10

6X0>0

78"7N!7R9887 DE '7% !"

0316==

03;=2

0326:

03<=21

11

6X1;2

78"7N!7R9887 DE '7% !"

030=:>

13001

03<60

03<:66

90&02&00 C=lc$lo del coe)iciente de escorrent?a 'C(> El coeiciente escorrentía @"B, de la ormula racional, puede determinarse con la ayuda de los (alores mostrados en los cuadros N° 2> y N° 2= @anual Dise&o de "arreteras No 'a(imentados de )a*o +olumen de !ransito y anual de 4idrología, 4idr.ulica y Drena*eB3

CUADRO N 9? VALORES PARA LA DETERMINACIÓN DEL COE@ICIENTE DE ESCORRENTA

CUADRO N 9J COE@ICIENTE DE ESCORRENTA


90&03&00C=lc$lo del Ca$dal m=imo '@ma(> El caudal de dise&o en el /ue se desagYe una cuenca pe/ue&a o supericie se obtendr. mediante la órmula racional5 Z V "97 # <3: Donde5 Z V "audal m<#s en la sección en estudio 9 V 9ntensidad de la precipitación plu(ial m.ima, en mm#hr 7 V rea de la cuenca en [m2 " V "oeiciente de escorrentía CUADRO N 9 C$ud$%es (8i(os de O+$s de De!$'e

11.

Coe&i,ie!te i!te!sid$d de ((Q* es,oe!t7$, 

XMA (Qs

N

UBICACIÓN

ESTRUCTURA

AREA

1

0X000

78"7N!7R9887 !"

030$==

$$3;;

036

03<06

2

78"7N!7R9887 !"

031;6:

$$3;;

036

13222

<

78"7N!7R9887 !"

030>1>

$$3;;

036

03$$=

$

78"7N!7R9887 !"

031<<0

$$3;;

036

03=<1

6

78"7N!7R9887 !"

031$=>

$$3;;

036

03;2;

:

78"7N!7R9887 !"

0322>1

$$3;;

036

13$1;

>

$X2=0

78"7N!7R9887 !"

031:>=

$$3;;

036

130$;

=

$X$20

78"7N!7R9887 !"

032010

$$3;;

036

1326:

;

$X=0$

78"7N!7R9887 !"

0321>=

$$3;;

036

13<:1

10

6X0>0

78"7N!7R9887 !"

0316==

$$3;;

036

03;;2

11

6X1;2

78"7N!7R9887 !"

030=:>

$$3;;

036

036$2

HIDRAULICA ; DRENAE. 11.1

CONSIDERACIONES

GENERALES

PARA

EL

DISEYO

HIDRAULICO. El drena*e supericial tiene como inalidad ale*ar las aguas del camino, para e(itar el impacto negati(o de las mismas sobre su estabilidad, durabilidad y transitabilidad3


aB3 8a recolección de las aguas procedentes de la plataorma y sus taludes3 bB3 8a e(acuación de las aguas recolectadas hacia cauces naturales cB3 8a restitución de la continuidad de los cauces naturales interceptados por el

camino3

8os elementos de drena*e supericial se elegir.n teniendo en cuenta criterios uncionales

seg?n se menciona a continuación5

aB3 8as soluciones tcnicas disponibles3 bB3 8a acilidad de su obtención y así como los costos de construcción y mantenimiento3 cB 8os da&os /ue e(entualmente producirían los caudales de agua correspondiente al período de retorno3 Pe7odo de Reto!o.F 8a selección de caudal de dise&o para el cual debe proyectarse un elemento del drena*e, est. relacionado con la probabilidad o riesgo /ue ese caudal sea ecedido durante el período para el cual se dise&a el camino3 El riesgo o probabilidad de ecedencia de un caudal en un inter(alo de a&os est. relacionado con la recuencia histórica de su aparición o con el período de retorno3 En el anual para el Dise&o de "aminos pa(imentadas de )a*o +olumen de !r.nsito, se muestran los (alores de riesgo de ecedencia del caudal de dise&o, durante la (ida ?til del elemento de drena*e, para di(ersos períodos de retorno3

C5*DR 7A 30


Per?odo de Retorno 'a+os(

*+os de Vida Btil 20 2 0

90

900

('

23.(4 +

56.57 +

8&.5& +

88.75 +

88.88 +

(3

78.57 +

67.57 +

5&.(5 +

82.5& +

88.8' +

&'

7'.(4 +

27.(3 +

6&.&2 +

8&.4( +

88.7( +

&3

44.3& +

33.5' +

24.82 +

56.'( +

85.4( +

60

1=32; I

<<32$ I

<;3:6 I

:<36= I

=:3>$ I

100

;36: I

1=321 I

22322 I

<;360 I

:<3$0 I

600

13;= I

<3;2 I

$3== I

;3<0 I

1=31$ I

1000

1300 I

13;= I

23$> I

$3== I

;362 I

10000

0310 I

0320 I

0326 I

0360 I

03>6 I

Riesgo de e)cedencia *+, durante la -ida til para di/erentes tiempos de retorno

Fuente: Manual de 0idrología $ drena%e del MTC.

En el "uadro NF <1 se indican períodos aconse*ables seg?n el tipo de obra de drena*e3 CUADRO N 1 1eriodos de retorno para obras de drena%e

Ti/o de O+$

Pe7odo de Reto!o e! Aos

'uentes y 'ontones

100


7lcantarillas de 'aso

60

7lcantarillas de 7li(io

10 O 26

Drena*e de la 'lataorma

10


M8i($ "e%o,id$d Ad(isi+%e. %e podr. considerar /ue la corriente no producir. da&os importantes por erosión de la supericie del cauce o conducto si su (elocidad media no ecede de los límites i*ados en el "uadro NF 2< en unción de la naturalea de dicha supericie5

C5*DR 7A 32 Velocidad m9)ima del agua

.ima +elocidad 7dmisible @m#sB

!ipo de %upericie 7rena ina o limo @poca o ninguna arcillaB

0320 O 03:0

7rena arcillosa dura, margas duras

03:0 O 03;0

!erreno parcialmente cubierto de (egetación 7rcilla, gra(a, piarras blandas con cubierta (egetal 4ierba

03:0 O 1320

"onglomerado, piarras duras, rocas blandas

13$0 O 23$0

ampostería, rocas duras

<300 O $360 \

"oncreto

$360 O :300 \

1320 O 1360 1320 O 13=0

 1ara /lu%os de corta duración Fuente: Manual de 0idrología $ drena%e del MTC.

Ve%o,id$d ) C$ud$% ,o! 4i(e! *id8u%i,o u!i&o(e.F 'ara el c.lculo de la (elocidad y del caudal en un canal con rgimen hidr.ulico uniorme, se puede emplear la órmula de anning5

V

R =

2:&

1: 2

S

n



ZV+7



R V 7# '


Z V "audal m<#s + V +elocidad media m#s 7 V rea de la sección trans(ersal ocupada por el agua m2 ' V 'erímetro mo*ado m3 R V 7#' Radio 4idr.ulico m3 % V 'endiente del ondo m#m n V "oeiciente de rugosidad de anning @"uadro NF <
CUADRO N  +alores de coeiciente de anning

!ubo met.lico corrugado

MINIM O 03021

NORMA L 0302$

MAIM O 030<0

!ubo de concreto

03010

03016

03020

"anal re(estido en concreto alisado

03011

03016

0301>

"anal re(estido en concreto sin alisar

0301$

0301>

03020

"anal re(estido 7lba&ilería de piedra

0301>

03026

030<0

"anal sin re(estir en tierra o gra(a

0301=

0302>

030<0

"anal sin re(estir en roca uniorme

03026

030<6

030$0

"anal sin re(estir en roca irregular

030<6

030$0

03060

"anal sin re(estir con malea tupida Río en planicies de cauce recto sin onas con piedras y maleas Ríos sinuosos o torrentosos con piedras

03060

030=0

03120

03026

030<0

030<6

030<6

030$0

03:00

TIPO DE CANAL


Ca$dal de Dise+o> El caudal de dise&o en el /ue desagYe una cuenca pe/ue&a o supericie se obtendr. mediante la órmula racional5

Q

=

CIA &.+


9V

9ntensidad de la precipitación plu(ial m.ima, pre(isible, correspondiente a una duración igual al tiempo de concentración y aun período de retorno dado en mm#h

7 V

rea de la cuenca en Am23

"V

"oeiciente de escorrentía3

'ara el pronóstico de los caudales, se cuenta con llu(ias de 2$ horas, por lo /ue el (alor de la intensidad de la precipitación plu(ial m.ima generalmente se estima a partir de la precipitación m.ima en 2$ horas, multiplicada por un tiempo de duración entre 1 a $= horas3

11.9 CALCULOS ; DISEYOS HIDRAULICOS. 8a estación plu(iomtrica utiliada para este estudio ue considerada en unción a la cercanía con el .mbito del 'royecto3 8a estación 9beria se ubica a <0300 [m del 9nicio del "amino +ecinal y ue la ?nica considerada3 Esta estación actualmente est. operati(a y administrada por el %er(icio Nacional de eteorología e 4idrograía%EN7493 7 continuación se describen las obras de drena*e consideradas en el estudio3 99&2&9 C57ET*& En el presente tramo en estudio se cuenta con cunetas en algunos tramos y cruces en otros, por lo tanto se est. proyectando la construcción de las mismas a todo lo largo de la carretera3 8as cunetas tendr.n en general sección triangular y se proyectar.n para todos los tramos al pie de los taludes de corte3 8as dimensiones han sido i*adas de acuerdo a las condiciones plu(iomtricas y en base a tabla N°2$ del manual de 4idrología y drena*e del !"3 CUADRO N Dimensiones mínimas de cunetas


En base a las Normas para el Dise&o de "aminos pa(imentados, se ha deinido el dimensionamiento de la "uneta, para Región uy llu(iosa y es de 03>6 m3 de ancho y 036 m3 de proundidad, para permitir una e(acuación adecuada del agua de llu(ia, tanto de la plataorma como de los taludes

G$&i,o N<2

Dete(i!$,i#! de% C$ud$% de Diseo de Cu!et$s 'ara determinar el caudal de dise&o de las cunetas se ha utiliado el todo Racional3 7simismo, para el caso de cunetas se ha asumido un caudal para una (ida ?til de 20 a&os3 8os espaciamientos m.imos para la entregas de cunetas se ha considerado en promedio 260 m entre cada alcantarilla de ali(io3 'ara cada caso, en el dise&o hidr.ulico de estas estructuras se ha tomado en cuenta un borde libre en las onas con riesgo de producirse obstrucciones debido a materiales desliados o desplomados desde los taludes de corte3

Dónde5 Zm V Descarga m.ima proyectada en m<#seg3 Zd V Descarga de dise&o de la obra en m<#seg3


11.9.9 ALCANTARILLAS: E%e,,i#! de% ti/o de $%,$!t$i%%$ Ti/o ) se,,i#! 8os tipos de alcantarillas com?nmente utiliadas en proyectos de carreteras en nuestro país son marco de concreto, tuberías met.licas corrugadas, tuberías de concreto y tuberías de polietileno de alta densidad3 8as secciones m.s usuales son circulares, rectangulares y cuadradas3 En ocasiones especiales /ue así lo ameriten puede usarse alcantarillas de secciones parabólicas y abo(edadas3 En carreteras de alto (olumen de tr.nsito y por necesidad de limpiea y mantenimiento de las alcantarillas, se adoptar. una sección mínima circular de 03;0m @<:HB de di.metro o su e/ui(alente de otra sección, sal(o en cruces de canales de riego donde se adoptar.n secciones de acuerdo a cada dise&o particular3 8as alcantarillas tipo marco de concreto de sección rectangular o cuadrada pueden ubicarse a ni(eles /ue se re/uiera, como colocarse de tal manera /ue el ni(el de la rasante coincida con el ni(el superior de la losa o deba*o del terrapln3 Jeneralmente, se recomienda emplear este tipo de alcantarillas cuando se tiene la presencia de suelos de undación de mala calidad3 Es importante instalar alcantarillas permanentes con un tama&o lo suicientemente grande como para desalo*ar las a(enidas de dise&o m.s los escombros /ue se puedan anticipar3 En cauces naturales /ue presentan caudales de dise&o importantes donde la rasante no permite el emplaamiento de una alcantarilla de dimensión considerable, se suelen colocar alcantarillas m?ltiples, sin embargo, este dise&o debe tener en cuenta la capacidad de arrastre del curso natural @paliada, troncos y material de cauceB y su pendiente longitudinal para e(itar obstrucciones, recomend.ndose utiliar obras con mayor sección trans(ersal libre, sin subdi(isiones3 En el caso del proceso constructi(o de tuberías para alcantarillas m?ltiples, se recomienda /ue la separación de los tubos, medida entre las supericies eternas, deber. ser tal /ue acilite la compactación del material de relleno igual a la mitad del di.metro de la tubería con un m.imo de 130 m y 03$ m como mínimo3 7simismo, en cauces naturales con caudales de dise&o considerables, pendiente longitudinal reducida y transporte de paliada como es el caso de cursos naturales


con la mayor sección hidr.ulica posible /ue dependiendo del aspecto económico podr.n utiliarse alcantarillas tipo arcos parabólicos o abo(edadas3 M$tei$%es 8a elección del tipo de material de la alcantarilla depende de (arios aspectos, entre ellos podemos mencionar el tiempo de (ida ?til, costo, resistencia, rugosidad, condiciones del terreno, resistencia a la corrosión, abrasión, uego e impermeabilidad3 En conclusión no es posible dar una regla general para la elección del tipo de material a emplear en la construcción de la alcantarilla, sino /ue adem.s de los aspectos mencionados anteriormente depende del tipo de suelo, del agua y principalmente de la disponibilidad de materiales en el lugar3 Re,o(e!d$,io!es ) &$,toes $ to($ e! ,ue!t$ /$$ e% diseo de u!$ $%,$!t$i%%$ 7 continuación se presentan algunas recomendaciones pr.cticas y actores /ue inter(ienen para el dise&o adecuado de una alcantarilla3 •

•

Ktiliar el período de retorno para el dise&o, seg?n lo establecido en el Numeral <3: del "apítulo 999 del anual3 'ara asegurar la estabilidad de la carretera ante la presencia de asentamientos pro(ocados por iltraciones de agua, la alcantarilla debe asegurar la impermeabilidad3

7simismo, dentro de los actores se mencionan los siguientes5 •

•

•

"omo actores ísicos y estructurales, tenemos5 la durabilidad, altura de relleno disponible para la colocación de la alcantarilla, cargas actuantes sobre la alcantarilla y calidad y tipo de terreno eistente3 Dentro de los actores hidr.ulicos, tenemos5 el caudal de dise&o, pendiente del cauce, (elocidad de lu*o, material de arrastre, pendiente de la alcantarilla y rugosidad del conducto3 tros actores importantes /ue deben ser tomados en cuenta para la elección del tipo de alcantarilla, son la accesibilidad a la ona del proyecto y la disponibilidad de materiales para su construcción3

Diseo *id8u%i,o El c.lculo hidr.ulico considerado para establecer las dimensiones mínimas de la sección para las alcantarillas a proyectarse, es lo establecido por la órmula de Robert anning\ para canales abiertos y tuberías, por ser el procedimiento m.s utiliado y de .cil aplicación, la cual permite obtener la (elocidad del lu*o y caudal para una condición de rgimen uniorme mediante la siguiente relación5


Do!de: Z 5 + 5 7 5 ' 5 R 5 % 5

caudal @m<#segB3 (elocidad media de lu*o @m#sB3 .rea de sección hidr.ulica @m2B3 perímetro mo*ado @mB3 radio hidr.ulico @mB3 pendiente de ondo @m#mB3

'ara el presente proyecto se ha decidido utiliar las !uberías et.licas "orrugadas !33"3 ' :=, de sección circular, en (ista /ue orece (enta*as en cuanto a su transporte, colocación y puesta en ser(icio /ue son las siguientes5 Economía en el transporte por su acarreo en li(ianas secciones de

-

círculo -

.cil manipuleo por personas no especialiadas

-

No re/uiere cimentación

-

Rapide de instalación y puesta en uso3 -

Jran resistencia y capacidad para absorber sobrecargas, (ibraciones y asentamientos dierenciales3

-

Durabilidad probada

-

%u instalación es a*ena a condiciones clim.ticas3 8as características m.s importantes de las alcantarillas !" se muestran a continuación5 Cu$do N<


/$ente> Manual de 0idrología $ drena%e del MTC.

11.9. BADENES. 8as estructuras tipo badn son soluciones eecti(as cuando el ni(el de la rasante de la carretera coincide con el ni(el de ondo del cauce del curso natural /ue intercepta su alineamiento, por/ue permite de*ar pasar lu*o de sólidos espor.dicamente /ue se presentan con mayor intensidad durante períodos llu(iosos y donde no ha sido posible la proyección de una alcantarilla o puente3 8os materiales com?nmente usados en la construcción de badenes son la piedra y el concreto, pueden construirse badenes de piedra acomodada y concreto /ue orman parte de la supericie de rodadura de la carretera y tambin con pa&os de losas de concreto armado3 8os badenes con supericie de rodadura de pa&os de concreto se recomiendan en carreteras de primer orden, sin embargo, /ueda a criterio del especialista el tipo de material a usar para cada caso en particular, lo cual est. directamente relacionado con el tipo de material /ue transporta el curso natural3 %e recomienda e(itar la colocación de badenes sobre depósitos de suelos inos susceptibles de ser aectados por procesos de soca(ación y asentamientos3 El dise&o de badenes debe contemplar necesariamente la construcción de obras de protección contra la soca(ación y u&as de cimentación en la entrada y salida, así como tambin losas de aproimación en la entrada y salida del badn3 Dependiendo del tipo de material de arrastre /ue transporte el curso natural donde se ubicar. el badn, se pueden adoptar dise&os mitos, es decir badn O alcantarilla, /ue permitan e(acuar lu*os menores en pocas de estia*e y a su (e lu*os de materiales sólidos en períodos etraordinarios, sin embargo, estos dise&os deben ser estudiados minuciosamente para poder ser empleados, mediante un estudio integral de la cuenca /ue drenar. el badn, ya /ue el material transportado puede originar represamientos, poniendo en riesgo su estabilidad y permanencia3 8a (enta*a de las estructuras tipo badn es /ue los traba*os de mantenimiento y limpiea se realian con mayor eicacia, siendo el riesgo de obstrucción muy ba*o3 Co!side$,io!es /$$ e% diseo a) M$tei$% s#%ido de $$ste

El material de arrastre es un actor importante en el dise&o del badn, recomend.ndose /ue no sobrepase el perímetro mo*ado contemplado y no aecte los lados adyacentes de la carretera3 Debido a /ue el material sólido de arrastre constituido por lodo, paliada u otros ob*etos lotantes, no es posible cuantiicarlo, se debe recurrir a la eperiencia del especialista, a la recopilación de antecedentes y al estudio integral de la cuenca, para lograr un dise&o adecuado y eica3 + Pote,,i#! ,o!t$ %$ so,$"$,i#!


Es importante /ue el badn proyectado cuente con obras de protección contra la soca(ación, a in de e(itar su colapso3 %eg?n se re/uiera, la protección debe realiarse tanto aguas arriba como aguas aba*o de la estructura, mediante la colocación de enrocados, ga(iones, pantallas de concreto u otro tipo de protección contra la soca(ación, en unción al tipo de material /ue transporta el curso natural3 7simismo, si el estudio lo amerita, con la inalidad de reducir la energía hidr.ulica del lu*o a la entrada y salida del badn, se recomienda construir disipadores de energía, siempre y cuando estas estructuras no constituyan riesgos de represamientos u obstrucciones3 El dise&o del badn tambin deber. contemplar u&as de cimentación tanto a la entrada como a la salida de la estructura, dichas u&as deber.n desplantarse preerentemente sobre material resistente a procesos erosi(os3 , Pe!die!te %o!4itudi!$% de% +$d! El dise&o hidr.ulico del badn debe adoptar pendientes longitudinales de ingreso y salida de la estructura de tal manera /ue el paso de (ehículos a tra(s de l, sea de manera conortable y no impli/ue diicultades para los conductores y da&o a los (ehículos3 d Pe!die!te t$!s"es$% de% +$d! "on la inalidad de reducir el riesgo de obstrucción del badn con el material de arrastre /ue transporta curso natural, se recomienda dotar al badn de una pendiente trans(ersal /ue permita una adecuada e(acuación del lu*o3 %e recomienda pendientes trans(ersales para el badn entre 2 y

8a (elocidad media en un lu*o uniorme cumple la ecuación de anning, /ue se epresa por la siguiente relación5

Donde5 Z 5

caudal @m<#segB3

+

5

(elocidad media de lu*o @m#sB3

7

5

.rea de sección hidr.ulica @m2B3

'

5

perímetro mo*ado @mB3

R

5

radio hidr.ulico @mB3

%

5

pendiente de ondo @m#mB3

n

5

"oeiciente de anning3

11.9.- PUENTES: As/e,tos 4e!e$%es 8os puentes son las estructuras mayores /ue orman parte del drena*e trans(ersal de la carretera y permiten sal(ar o cruar un obst.culo natural, el cual puede ser el curso de una /uebrada o un río3 8os par.metros hidr.ulicos asociados al dise&o de puentes son los siguientes5 Pe&i% de &%u'o El peril de lu*o permitir. obtener el ni(el alcanado por el agua para el caudal de dise&o3 El c.lculo del peril de lu*o deber. incluir la presencia del puente proyectado, debido a /ue cuando el lu*o interact?a con la estructura, se produce una sobreele(ación del ni(el de agua a la entrada del puente y una depresión del ni(el de agua en la salida, este comportamiento es normal ya /ue el agua debe ganar energía potencial a in de /ue pueda atra(esar por la sección contraída3 Kna (e conocido los ni(eles de agua, el especialista puede establecer la altura mínima /ue orecer. el puente3 So,$"$,i#! 8a soca(ación es un enómeno hidrodin.mico /ue es la causa m.s recuente de alla /ue aecta las cimentaciones de los puentes3 Dicho enómeno es una combinación


de distintos procesos, unos /ue se producen a largo plao y otros transitorios por el paso de a(enidas3 El proceso de soca(ación en un puente se analia como erosión potencial total y es de car.cter estimati(o, la cual combina la soca(ación producida en la sección del puente y sus inmediaciones, causada por el estrechamiento del cauce debido a su construcción y la soca(ación local /ue se produce en las inmediaciones de los pilares y estribos rodeados por la corriente del río3 %in embargo, cabe indicar /ue estos procesos de soca(ación son inherentes a la presencia del puente sobre el curso natural, por/ue eisten otros procesos de soca(ación /ue ocurren de manera independiente a la presencia del puente y son la soca(ación general y la soca(ación en cur(as /ue tambin deber.n ser tomados en cuenta al momento de la estimación de la soca(ación potencial total3

CONCLUSIONES



El sistema de drena*e desarrollado est. basado en no intererir con los lu*os naturales supericiales, ya /ue estos han sido analiados, tomando en cuenta, no solamente sus (alores o par.metros hidr.ulicos, sino tambin su comportamiento integral, en especial con el arrastre de materiales en suspensión3 'or lo /ue el sistema de drena*e propuesto de la carretera est. constituido por obras de drena*e trans(ersal @alcantarillas y badnB, obras de drena*e longitudinal @"unetas lateralesB3




El consolidado de las obras de arte es el siguiente5

o

%e han proyectado la construcción de 0= alcantarillas de paso !" <:H3

o

%e han proyectado la construcción de 0< alcantarillas de ali(io !" <:H3

o

%e construir.n 0; badenes, los cuales se ha delimitado su .rea de cuenca y se ha determinado su Z ma3

o

%e ha proyectado la construcción de 06 puentes de los /ue tambin se ha delimitado su .rea de cuenca y se ha determinado su Z ma3

o

8as dimensiones de las cunetas ser.n de 13>6  0360 mts en todo el tramo de la carretera3



El antenimiento periódico obligatorio de las estructuras de drena*e @en especial antes y despus de las llu(iasB para garantiar el adecuado uncionamiento del sistema de drena*e3


(N)ORMAC(ON D* +*NAM,(

ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE.docx

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