ESTUDIO HIDROLOGICO PARA DRENAJE URBANO - PUNO.pdf

MUNICIPALIDAD PR MUNICIPALIDAD PROVINC VINCIAL IAL DE PUNO DIRECC DIREC C ION IO N DE INFRAEST INFRAESTRUCT RUC TURA

ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA PROYE YEC C TO: “ME MEJJ ORAM AMIE IENT NTO DEL DEL C ANA ANAL L DE EVA VAC C UAC IO ION N DE AG AGU UAS PLUVI VIA ALE LES S DEL BARRIO C HA HAC C ARILL ILLA A ALTA, DIS DISTRIT ITO O DE PU PUNO NO,, PROVINC VINCIA IA DE PUNO - PUNO NO” ” TABLA DE CONTENIDO 1. 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.5 1.5.1 1.6 1.7 2.

ASPECT ECTOS GENER ENERALES ALES............................................................................................................. 3 G ENERALIDADES ENERALIDADES.............................................................................................................................3 O BJ ETIVO S DEL EST ESTUDIO................................................................................................................. 4 UBIC UBICAC AC IÓN IÓ N DEL PROYE PRO YEC C TO .......................................................................................................... 4 UBIC UBICAC AC IÓN IÓ N POL PO LÍTIC ÍTICA A .................................................................................................................. 4 UBIC UBICAC AC IÓN IÓ N G EOG RÁFICA RÁFIC A ......................................................................................................... 4 ALC ANC E DEL TRABAJ O ................................................................................................................ 4 ANTEC ANTECEDE EDENT NTES ES DEL DEL ARE A REA A DE TRABAJ O ....................................................................................... 7 DESC DESC RIPCIÓ IPC IÓN N DE LA ZO ZO NA ......................................................................................................... 7 REC REC O LEC C IÓN IÓ N Y ANÁL ANÁ LISIS ISIS DE INFO INFO RMAC IÓN IÓ N MET M ETEOROL EORO LÓ G ICA IC A ................ ...................... ............ ............ ............ ......... ...7 INFO INFO RMAC MA C IÓN IÓ N C ARTO G RÁFIC RÁFICA A ............ .................. ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ............ ........ .. 7 PARÁMETROS CLIMÁTIC IMÁTICO OS...................................................................................................... 8

2.1 PREC PREC IPITAC IPITAC IÓN IÓ N PLUVIAL ................................................................................................................ 8 2.2 PREC PREC IPITAC IPITAC IÓN IÓ N MÁXIM M ÁXIMA A DE 24 HORAS HO RAS ....................................................................................... 9 2.3 TE TEMPERAT MPERATUR URA A .... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... ..9 2.4 HUMEDAD RELATIVA..................................................................................................................... RELATIVA.....................................................................................................................10 2.5 EVAPO RACIÓ RAC IÓN N ............................................................................................................................. 11 2.6 HORAS HO RAS DE SO L .............................................................................................................................. 11 2.7 VELO VELO C IDAD Y DIRE DI REC C C IÓN IÓ N DE VIENT VIENTO O ....................................................................................... 12 3. EVALUAC EVALUACIO ION N DE PR PROBLEMAS HIDR HIDRODINAMICO DINAMIC OS .............................................................. 13 13 3.1 4.

HIDRO HIDRO LOGÍA LOG ÍA DE LA SUB SUBC C UENC UENC A ............................................................................................... 13 ANÁLIS ANÁLISIS HIDR HIDROLOGIC OG ICO O ....................................................................................................... 13

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.6.1 4.7

ANÁLIS AN ÁLISIS IS ES ESTADÍSTICO IC O DE PRE P REC C IPITAC IPITAC IONES IO NES MÁXIMA MÁ XIMAS S DIARIAS DIA RIAS............................................. 13 ESTIMAC IMA C IÓN IÓ N DE LA FRECUENCI FRECUENCIA A DE REC REC URRE URRENC NCIA IA................................................................. .................................................................19 PREC PREC IPITAC IPITAC ION IO N DE DISEÑO DISEÑO ......................................................................................................... 19 C O NC NCEPT EPTO DE PREC PREC IPITAC IPITAC IÓN IÓ N EXC EXC EDENT EDENTE E O ESC ESC URRIMIENT URRIMIENTO O SUPERF UPERFICIAL IC IAL....................... 21 FACT FAC TO RES RES DE LA INFILT INFILTRACIÓ RAC IÓN N .................................................................................................. 22 22 DETERMIN ERMINAC AC ION IO N DE LOS C AUDALE AUDA LES S DE DISEÑO DISEÑO ...................................................................... 23 M ÉTO DO DE ABS A BST TRACC RAC C IONES IO NES DEL SC SC S (SO (SO IL CO C O NSER NSERVAT VA TION IO N SERVIC ERVICE) E)............................ 24 C ALC ULO DE C AUDALES............................................................................................................. 28

“MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALTA, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”

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CUENCA CAUCE PRINCIPAL

ESTUDIO DE HIDR HIDRO OLOGÍA

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1. ASPEC SPECT TOS GENERA ENERALES LES 1.1 GENERALIDA IDADES DES La Municipalidad Provincial de Puno a través de la Dirección de Infraestructura y el programa Trabaja Perú dentro de su política de desarrollo local, está comprometido con la elabo elaborración ación del del es esttudio dio de pre pre invers ersión a nivel de perf perfil del del proy proyect ecto o y expedient expedie nte e téc nic nic o “MEJ O RAMIENTO DEL DEL CANAL CAN AL DE EVAC UACION UAC ION DE AGUAS PLUVIAL PLUVIALE ES DEL DEL BARR BARRIO C HACAR HAC ARIL ILLA LA AL A LTA, DIST DISTRITO ITO DE PUNO PUNO , PROVINCIA PRO VINCIA DE PUNO PUNO - PUNO” PUNO ” y uno de los ítems de este tipo de proyecto es efectuar el Estudio Hidrológico. El presente documento corresponde al Estudio Hidrológico que comprende la determinación y evaluación del caudal máximo de diseño en base a la información meteor meteoroló ológica gica obtenida obtenida del Senamhi, enamhi, el c ual es basad basado o en la simulación mulación del proc proces eso o precipitación-escorrentía a partir de los datos de lluvia sobre la subcuenca y de las características físicas de la misma, que determinará el caudal máximo de diseño, para finalmente finalmente proyectar proyec tar la Cons C onstr truc ucció ción n del canal ca nal de evac eva c uación uac ión de ag uas pluviales pluviales.. Asimismo la importancia del proyecto radica en evitar riesgos de desborde, inundaciones en zonas urbanas aledañas al cauce de del riachuelo. La ciudad de Puno, al estar ubicado en las faldas de los cerros circumlacustres y que en époc épo c as de precipitac precipitac ión pluvi pluvial al ac tivan tivan las las quebrad quebradas as generando generando grandes des de sc argas de agua a lo largo largo del cauce, y debido debido a la aus ausencia encia d e c anales anales de evacuació evacuación n de aguas pluviales se produce el desbordamientos a los costados del cauce, lo que ha origi originado nado un perju perjuicio icio enorme enorme de la economí ec onomía a de d e las poblaciones pobla ciones afec tadas tada s de las urba urbaniz nizac ac iones y asentamient asentamientos os humano humanoss ubica das da s aguas ag uas abajo. ab ajo. Estos desbordes podrían presentarse en cualquier momento afectando a las urbanizaciones y asentamientos humanos en sus riberas, provocando pérdidas económicas, viviendas y vías de comunicación generándose situaciones de graves riesgos. La zona identificada es vulnerable ante la presencia de escorrentías de gran caudal c omo c onsec onsec uencia del d el cambio ca mbio morfol morfológico ógico del cauc c auce e del d el río río del tramo tramo en e n estu estudio. dio. En la actu ac tuali alidad dad,, a lo largo largo del rec rec orr orrido del c auce en es e studio tudio se se ha podido pod ido enc ontr ontrar varias zonas críticas con inminente peligro de desborde e inundación, lo cual preocupa debido a la carencia de estructuras de evacuación, encontrándose en riesgo permanente en épocas de precipitación pluvial lo que genera cierto temor en los habitant hab itantes es de la zona. Cabe señalar que la hidrología es una ciencia apoyada en las leyes estadísticas y proba bilís bilístic tic as, de tal manera que todos todo s los valores c a lculados lculad os rep reprresentan esentan una pos po sible ocurrencia, más aún cuando los registros proporcionados por las entidades oficiales no c uentan c on la ex e xtensión tensión sufi suficc iente o han ha n sido sido d esmantelad esmanteladas. as. El procedimiento seguido en el estudio Hidrológico es el siguiente:  

Revisión Revisión de informa informacc ión ex e xistente. istente. Rec opilac opilac ión de la informac información ión car c artogr tográfica áfica y meteor meteorológica ológica..









Determinación de las precipitaciones máximas en 24 horas para diferentes per pe riodos iodo s de retorno. etorno. Delimitación y cálculo de los parámetros geomorfológicos básicos de la subcuenca C álc ulo de las la s des de sc argas arga s máx má ximas en los lugar luga res requeridos. eq ueridos.

Con la finalidad de elaborar el estudio hidrológico se presentó un cronograma de trabajo, que se inició con la recopilación de los estudios básicos relativos a la Topo Topografí grafía, a, Geología G eología y Soc Sociioec onomia, onomia, se se c ontin ontinuó uó con c on la ins inspec c ión de c ampo y finalm finalmente ente c on el trab trabajo ajo de d e gabinet ga binete. e.

1.2 OBJ BJET ETIV IVO OS DEL ES EST TUDIO El capítulo de Hidrología e Hidráulica, del presente estudio, tiene los siguientes objetivos. 



 

Determinar los principales parámetros geomorfológicos de las cuencas que tienen tienen influenc influencia ia dir d irec ecta ta sobre sobre la vía en es e studio. Estimar los caudales de diseño, según la normatividad actual para diferentes per pe riodos iodo s de retorno. etorno. Evaluar des de sd e el e l punto de d e vista vista hidráulic hidráulic o, las la s estr estruc uctur tura a s d e dr d renaje ena je existentes existentes.. Prop Proponer oner sis sistema tema de d e evac eva c uación uac ión pluvial pluvial

1.3 UBIC ICAC ACIÓ IÓN N DEL PROYE YEC C TO 1.3.1 UBIC A C IÓN IÓN PO PO LÍTIC A

El Proyecto está localizado en zona oeste de la ciudad de Puno:     

Depa Dep a rtamento Provincia Provincia Distr Distrito ito Barr arrio Altitud Altitu d

: Puno : Puno : Puno : Chac ari arilla alt alta : 3925.00 3925.00 msnm.

1.3.2 UBIC UBIC A C IÓN IÓN G EO G RÁFIC ÁFIC A

El proyecto vial “Mejoramiento del canal de evacuación de aguas pluviales del barrio Chacarilla Alta, distrito de Puno, provincia de Puno - Puno”, geográficamente la subcuenca colectora está comprendida entre las siguientes coordenadas geográficas; Latitud Sur: 15°51 15°51'55 '55.1" .1" a 15°51' 15°51'7.6" 7.6" y Longitu Longitud d O este: 70°2'13.2" 70°2'13.2" a 70°1'3 70°1'31" 1",, se enc e nc uentra ue ntra localizada en la parte oeste de la ciudad de Puno, en el extremo sureste del Perú, con una variación altitudinal de 3925.00 a 4258.00 m.s.n.m.

1.4 ALC ALCANC ANCE E DE DEL L TRABAJ O Los alcances del estudio a ejecutarse, para el mejoramiento del canal de evacuación de a gua pluvial, son son los lo s siguientes: iguientes: 



Mejorar la operatividad del sistema de drenaje existente (Canal de evacuación de aguas pluviales), identificando los posibles orígenes de las fallas que se observen, proponiendo mejoras u obras complementarias que se requieran para su buen funcionamiento. Analizar y cuantificar los fenómenos concurrentes que afecten las obras de drenaje, para que se consideren en el diseño de las obras complementarias del sistema de


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drenaje existente, incluyendo las obras de arte como con las caídas que fueran neces nec esar arias ias par pa ra el ad ec uado funcionami funcionamiento ento del cana c anal. l. 



En el presente estudio teniendo en cuenta el trazo vial de las calles y el diseño de la rasante, de acuerdo al referido diseño vial que ha considerado elevar la rasante del trazo trazo ex e xistente, istente, de maner mane ra de no tener zona zonass vulner vulnerab ab les a la inundac inunda c ión. En conc c onclus lusión, ión, se se dis d iseña eñarrá una estr estructuras ucturas de d renaje tipo Ma M a rc o de d e c onc reto 5


MUNICIPALIDAD PROVINCIAL PROVINC IAL DE PUNO

DIRECC ION DE INFRAESTRUCTURA

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Fig. Fig. 1: Ubica Ubica ción Política Política y Geo gráfica gráfica del proyecto “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALT A, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”


1.5 ANT NTEC ECEDENT EDENTES DEL AREA DE TRABAJ O Se ha investigado en distintas entidades, respecto a los antecedentes del área de traba trabajo, jo, así así c omo de los ant a ntec ecedent edentes es hidrol hidrológicos ógicos o estu estudios dios,, que exc exc epto estu estudios dios hidrológicos realizados a nivel de perfil de pre inversión, no existe otro estudio de esta naturaleza en la zona del proyecto, que permita realizar un análisis de la información histórica de precipitaciones y tormentas que sirvan para el presente estudio.

1.5.1 DES DESC RIPC IPC IÓN IÓN DE LA LA ZO N A

Se ha efectuado un trabajo de reconocimiento de la zona de emplazamiento del proyecto proyec to se se verifi verificc o que q ue ac a c tualmente tualmente el dr d renaje ena je de las a guas gua s pluviales pluviales se efec e fectúa túa por p or la la superficie te las calles generando gran erosión de la misma, deteriorando la rasante de las calles generando intránsitabilidad de vehículos y personas El trazo del canal está por el eje central de las calles donde las pendientes son altas por la requerirá un tratamiento especial como son la consideración de caídas y otras obras de arte.

1.6 REC ECO OLEC C IÓ IÓN N Y ANÁL ANÁLIS ISIS IS DE INF INFO ORMA MAC C IÓ IÓN N MET METEOROLÓGIC ICA A La información meteorológica empleada para los distintos análisis en este estudio corresponden a los registros la red de estaciones meteorológicas de propiedad del Servicio ervicio Na c ional de d e Meteo M eteorrología e Hidrolog idrología ía del d el Perú (SE (SENAMH NAM HI). Ver Cuad C uadrros 1. 1.

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1.5 ANT NTEC ECEDENT EDENTES DEL AREA DE TRABAJ O Se ha investigado en distintas entidades, respecto a los antecedentes del área de traba trabajo, jo, así así c omo de los ant a ntec ecedent edentes es hidrol hidrológicos ógicos o estu estudios dios,, que exc exc epto estu estudios dios hidrológicos realizados a nivel de perfil de pre inversión, no existe otro estudio de esta naturaleza en la zona del proyecto, que permita realizar un análisis de la información histórica de precipitaciones y tormentas que sirvan para el presente estudio.

1.5.1 DES DESC RIPC IPC IÓN IÓN DE LA LA ZO N A

Se ha efectuado un trabajo de reconocimiento de la zona de emplazamiento del proyecto proyec to se se verifi verificc o que q ue ac a c tualmente tualmente el dr d renaje ena je de las a guas gua s pluviales pluviales se efec e fectúa túa por p or la la superficie te las calles generando gran erosión de la misma, deteriorando la rasante de las calles generando intránsitabilidad de vehículos y personas El trazo del canal está por el eje central de las calles donde las pendientes son altas por la requerirá un tratamiento especial como son la consideración de caídas y otras obras de arte.

1.6 REC ECO OLEC C IÓ IÓN N Y ANÁL ANÁLIS ISIS IS DE INF INFO ORMA MAC C IÓ IÓN N MET METEOROLÓGIC ICA A La información meteorológica empleada para los distintos análisis en este estudio corresponden a los registros la red de estaciones meteorológicas de propiedad del Servicio ervicio Na c ional de d e Meteo M eteorrología e Hidrolog idrología ía del d el Perú (SE (SENAMH NAM HI). Ver Cuad C uadrros 1. 1. C uad ro 1: Inform Informa a c ión meteorológica utiliz utiliza a da Est a c ió n

P un uno

Cu e n c a

C i rcun l acus tre

T ipo

CP

L a t it u d

L o n g i t u d A lt it u d

15° 49'34.5" 70°00'43.5"

3815

Va ri ab l e

P e r io d o

P re ci pi t aci o n Max 24 h oras

1964- 2012

Pre ci pi t aci ó n Total Me nsual

1964- 2007

Te m p e ratura Me d i a Me ns ual

1964- 2007

Temperat Temperatura ura Mín Mínima ima Media Media Mensu Mensual al

1964 1964-2 -200 007 7

Temperatura Temperatura Máxima Máxima Media Mensual Mensual

1964 1964-20 -2007 07

Humeda umedad d Rela Relati tiva va Media edia Mensua ensuall

1964 964-20 -2007

Ev aporaci ón To tal Me nsual

1968- 2007

Velocida Velocidad d Media Media del del Viento Mensual Mensual

1978 1978-20 -2007 07

Ho ra ras de S ol ol Me di di as as Me ns nsu al al es es

1964- 19 1996

Fuente: Elab Elaborac oración ión propia.

1.7 INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA Para la identi identific fic ac ión y deli de limi mitación tación de la quebr queb radas, ad as, c omo la c aracter arac teriizac ión de los parámetros geomorfológicos principales y otros usos cartográficos, se utilizó la siguiente información cartográfica: 

Cartas nacionales en formato convencional y digital, de restituciones aerofot aer ofotogr ográf áficas icas de fotos fotos q ue han sido tomadas entr entre los los años de 1955 a 1963 y res esti titui tuida dass en los años año s de 1968 1968 a 1971 1971,, por po r el Ins Institu tituto to G eográfico eo gráfico Na Nacc ional (IGN) a la escala 1:100 000. Ubicado en el cuadrante: (32-v).


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



Mapas Ma pas Temáticos emáticos del d el depar dep artam tament ento o de Puno, Puno, elaborado elaboradoss por po r la ONER ONERN (19 (1965) de: Cobertura vegetal, Grandes grupos de suelos y capacidad de uso mayor, ecología, geología geo logía y geomorfológico geomorfológico e informac información ión car ca rtográfica tográfica y temáti temáticc a c omplementar omplementaria ia encontrada en los diferentes estudios realizados. Imágenes satelitales AsterGdem, con una resolución espacial de 30 m, tomada del satélite Aster.

En todos los map mapas as,, el formato formato digital digital del plano base base uti utilizado izado,, está está en el sistem istema a de c oor oo rdenad de nada a s UTM WGS84, WGS84, proyec proyectad tadas as par pa ra la zona 19S 19S.

2. PARÁMETR PARÁMETROS C LIMÁT IMÁTICO IC OS El c lima lima de d e la zona zona de es e studio, según eg ún la clas cla sifica ificació ción n de Kopp en, cor co rrespo esponde nde al tipo tipo de de c lima ima frí frío y sec seco; o; se se p uede dec ir que la pr p recipi ec ipitac tación ión es abundante d es esde de diciembre diciembre a marzo, el mes de mínimos valores es en julio, existiendo meses (entre agosto a octubre) en algunos años, con precipitación igual a cero., las temperaturas medias oscilan entre 6.2 – 10.6 °C, según la estaciondel año.

2.1 PREC ECIPIT IPITAC IÓ IÓN N PLUVIAL Las características estacionales del clima en la región se manifiestan principalmente en la variación del régimen de las precipitaciones., la estacionen análisis de la zona de estudio muestra gran estacionalidad ya que en promedio el 72.1% se produce de Dic – M a r, y el 79.1 79.1% % d e Nov No v – Ma M a r. La variación variación d e la precipitac precipitación ión a lo lar la rgo del año a ño pr p res esenta enta un as a sc enso enso d es esde de el mes de septiembre hasta el mes de enero. Luego, decrece hasta el mes de abril y de mayo a agos ag osto to el gr g radient ad iente e d e d esc esc enso enso disminu disminuye. ye. Los registros de precipitación utilizados para este análisis corresponde a la estacionde Puno c on una seri erie his histórica tórica desde el año a ño (19 (1964 – 2007), la es estac tación ión meteorológica meteorológica de J uli uli según según el polí p olígo gono no de d e thies thiesssen abarca ab arca el 100 100 % de la zona del de l emplazamiento emplazamiento del d el proyec proyec to, el valor de d e precipitac precipitación ión total es del d el or o rden de 731.5 mm., mm., anuales. anuales. Ver Ve r figur figura a 2.

Figura igura 2: Variac Variac ión mensual mensual de la pr p rec ipitac ipitac ión


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La infor informac mación ión de precipitac precipitac ión media de d e la zona de emplazami emplazamient ento o del pr p royecto, se se ha obten ob tenido ido de la estac estación ión meteo meteorrológica C .P. .P. Puno Puno El período de lluvias de mayor magnitud comienza a partir del mes de Diciembre y se prolonga hasta hasta M a rzo y cor co rrespo esponde nde al 72.1 72.1% % en p romedio omed io de d e las precipitac iones totales totales anuales. El período seco (invierno), comprende los meses de Mayo a Agosto, las precipitaciones con sus mínimos valores llegan a ser el 3.8% en promedio de las precipitaciones totales anuales. Los meses transitorios corresponden a Abril, Setiembre a Noviembre, presentan el 24.1% de las prec precipitaciones ipitaciones totales anuales.

2.2 PREC ECIPIT IPITAC IÓ IÓN N MÁXIMA MÁXIMA DE 24 HORAS La p rec ipitación ipitac ión máxima máxima de d e 24 horas., utili utilizad zados os pa ra estima estimarr la escor esco rrentía en los c ruces uc es de agua ag ua de d e las 94 subc uencas, uenc as, se rec rec urr urrió a la estac estac ionde J uli uli y Desag Desaguad uadero, ero, des de signando el e l valor valor para c ada ad a quebr queb rada ad a según el polí po lígo gono no de thies thiesssen de d e la zona del emplazamiento emp lazamiento del d el proyec to, seg según ún los los rreg egis istr tros os histór históric ico o en e n la estaciond estac ionde e J uli y Desaguadero se presentan valores máximos de 29.5 y 29.1 mm., en el mes de enero y valores mínimos de 2.9 y 3.3 mm., en los meses de junio y julio, respectivamente. Ver figura 3.

Figura igura 3: Variac Variac ión media mensual mensual de d e la Prec Precipitación ipitación M ax 24H. 24H.

2.3 TEMPERATURA La información de Temperatura máxima media y mínima de la zona de emplazamiento del pr p royecto, se se ha obtenido o btenido de la estación estación meteorológica meteorológica C .P. Puno ubic ubic ado ad o pr p róxi óximo a la zona de d e emplazamiento emplazamiento del pr p royecto. La temperatura promedio máxima de la estación Puno, según los registros históricos es de 14.9 ºC., registrándose la máxima más alta de 16.4º C., que ocurre en el mes de Noviembre.


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La temper emperatu aturra me medi dia a me mens nsu ual de la est estación Puno Puno,, vari varia de 6.2 ºC a 10.6 ºC y el promedio multi multianua anuall es de 8.8 8.8 ºC ºC ., En En la figura figura N° 4 se a precia prec ia la var va riación iac ión del d el promedio mensual mensual de d e la temperatur temp eratura a media me dia.. La temper tempe ra tura tura p romedio ome dio mínima mínima de d e la estac estac ión Puno, Puno , seg según ún los regis eg istr tros os his históric tóricos os es d e 2.7 2.7 ºC ºC ., reg regis istr tránd ándos ose e la míni mínima ma más baja ba ja de d e -1.3º -1.3º C ., que oc urr urre en e n el mes de J ulio., ulio., en la figura figura 5, se se apr ap rec ia la variac variación ión del de l promedio mensual mensual de temperatura temperatura mínim mínima. a. 10

Figura 4: Variación mensual de la temperatura máxima, media y mínima - Estación C.P. Puno.

2.4 HUMEDAD RELATIVA La información de la humedad relativa mensual anual de la zona de emplazamiento del proyec proyec to, se se ha obten ob tenido ido de la estac estación ión meteor meteorológica ológica C .P. .P. Puno, ubic ubicad ado o próxi próximo al área del d el proyecto. proyecto.

Figura igura 5: Variac Variac ión mensual mensual de d e la humeda d relativa elativa – Estac Estación ión Puno Las variac variaciones iones de la humeda d relativa relativa registr egistrad ada a en la Estac Estación ión meteorológic meteorológica a de Puno han registr registrad ad o un ac umulad umulado o promedio anual anua l mensual mensual d e 52.6 52.6,, las var va riaciones iac iones fluc fluctúan túan “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALTA, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”


entre un mínimo 44.8 % registrado en el mes de agosto, a un máximo de 64.6 % registrado en el mes de febrero, que es el mes más húmedo, en la figura 5 se observa las fluctuaciones de la humedad relativa de la zona.

2.5 EVAPORACIÓN La información de evaporación mensual anual de la zona de emplazamiento del proyec proyec to, se se ha obteni o btenido do de la estac estación ión meteor meteorológica ológica C .P. .P. Puno, ubic ubicad ado o próxi próximo al al área del d el proyecto. proyecto. La evap e vapor orac ac ión total total mensual mensual en la la es e stacion tac ion de Puno ha reg regis istr trad ado o un promedio anual a nual mensual de 153.7 mm., respectivamente, las variaciones fluctúan entre un mínimo 119.0 mm., reg regis istr tra a do en el e l mes d e junio junio a un máximo máximo con c on un valor va lor de 189.7 189.7 mm., reg regis istr tra a do en el mes de octubre, que fue el mes que más evapora, en la figura 6, se observa las fluctuac fluctuaciones iones de la evapor eva porac ac ión.

Figura igura 6: Variac Variac ión mensual mensual de la evap e vaporac oración ión total mensual mensual – Estac Estación ión C.P. C .P. Puno

2.6 HORAS DE SOL El Brillo solar corresponde al número de horas al día que hubo luz, llamado también fotoperíodo. El valor de este factor climático también radica en la importancia para el desarrollo de actividades como la construcción, turismo y otros. El reg regis istr tro o de d e las horas horas de sol en la estac estac ión de Puno, alc a nza nza una máx má xima ima de 9.5 9.5 hr/ hr/ día en el e l mes de J ulio, ulio, y un un valor míni mínimo mo del d el orden d e 6.2 hr/ hr/ día, día , en el e l mes de Enero, nero, c on un promedio anual anua l de 8.2 8.2 hr/ hr/ día, día , tal como c omo se muestr muestra en la Figura igura 7.


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Figura 7: Variación mensual de las horas de sol – Estación C.P. Puno

2.7 VELOC IDAD Y DIREC ECC C IÓN DE VIENTO La velocidad de viento registrada en la estación de Puno, para un año promedio, la distribución de la velocidad media del viento es de 2.7 m/s respectivamente, los registros presentan un valor máximo, del orden de 3.0 m/s en el mes diciembre, registrando un valor mínimo, de 2.3 m/s en el mes mayo, junio y julio. Esta variación anual se puede mostrar en la Figura 8. Los valores de las direcciones del viento registrados en la estación Puno, indica que la dirección del viento predominante es de Oeste a Este (W  E), es estto debi debido do a la corriente de viento del lago Titicaca y la presencia de la cordillera blanca. Se ha graficado las rosas de la dirección del viento, donde permite observar con mayor fac ilida ilidad d la direc direccc ión del de l viento. Ver Figura igura 9

Figura igura 8: Variac Variac ión mensual mensual de la velocida veloc idad d del d el viento viento – Estac Estación ión C.P. C .P. Puno Puno



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Figura igura 9: Registr egistro o anual anua l de la direc direc c ión del d el viento viento – Estación tac ión C .P. Puno

3. EVALUA EVALUAC ION ION DE PROBLEMAS MAS HIDRO IDRODINAMIC DINAMICO OS En el área del proyecto existe una sub cuenca tributaria identificada de acuerdo a la Carta Nacional. A continuación detallaremos la hidrología de la subcuenca y el orden en que q ue se se presenta, presenta, obed ob edec ec e a la extens extensión ión de la supe superrfic fic ie:

3.1 HIDROLOGÍA DE LA SUBC UE UENC NCA A Se ha identificado 01 subcuenca de pequeña magnitud, la vegetación natural está constituida por especies de pastos (Ichu), poco densa y en la zona urbana está constituido por manzanas urbanizadas y vías no pavimentadas. La topografía de la subcuencas es parcialmente accidentada, con una variación de a ltitud ltitud que q ue var va ría entr e ntre e 3925 3925.00 .00 a 4258 4258.00 .00 ms msnm. nm. En En los puntos de d esca rga que c ruz ruza n la vía Cancharani, se ha apreciado pendientes considerablemente altas, tanto del terreno como del cauces existentes, con presencia de vegetación, el cause de evacuación deja huellas de cursos de agua, en la época de estiaje el cauce esta seco y solo se ac tiva tivan n en los mes meses es de diciembre d iciembre a marzo. marzo. La subcuenca identificada está bien definido, dada la configuración escarpada del terr terreno, eno , El El rec rec orrido orrido de muc hos c a uces uc es es errá errá tic tic o, con c on c onfluenc onfluencia ia en una alca alc a ntaril ntarilla la y varias calles adyacentes que evacuan en el cauce las aguas pluviales.

4. ANÁLISIS HIDROLOGICO 4.1 ANÁ NÁL LISIS EST ESTADÍSTIC ICO O DE PREC ECIPIT IPITAC IO IONES NES MÁ MÁXIM XIMA AS DIA DIAR RIA IAS S Con la finalidad de ajustar la precipitación máxima de la estación de Puno, a una serie anual de distribución teórica, la información de la estación en estudio será analizada, empleando emplea ndo par pa ra ello ello las sigui siguientes entes distr distribuc ibuciones iones de pr p roba ob a bilida bilida d:



Normal Log Nor No rmal II pa rámetros rámetros Log Normal III par pa rámetr áme tros os Gumbel Pea Pe a rson tipo III Log. og . Pear Pea rson Tipo Tipo III. III. Para trabajar estas distribuciones teóricas se recurrió a los métodos de los mínimos cuadrados y de Kolmogorov Smirnov, se obtiene a que distribución probabilística se a justan justan mejor los dato d atoss his históric tóricos. os. El la figura 10 se observan los registros históricos anuales de la precipitación máxima de 24h. de la estación Puno., el registro histórico de precipitaciones alcanzado por SENAMHI, pr p resenta 49 a ños de regis eg istr tro. o. Ver cua c uadro dro 2:


14


C uadro ua dro 2: Registr Registro o his históric tórico o de d e Prec Precipitac ipitación ión Má xima 24 24 h. ESTACION PUNO Nº

AÑO

PRECIPITACION MAXIMA DEL MES EN 24 Hrs. (mm) HISTO HISTORICOS RICOS GENER ENERAD ADO OS COMP COMPLET LETAD ADO OS DESCE DESCENDE NDENT NTE E

1.00 1964 39.70 2.00 1965 34.30 3.00 1966 49.50 4.00 1967 36.20 5.00 1968 28.00 6.00 1969 29.90 7.00 1970 31.70 8.00 1971 45.20 9.00 1972 36.80 10.00 1973 41.00 11.00 1974 40.20 12.00 1975 33.70 13.00 1976 33.40 14.00 1977 36.90 15.00 1978 34.50 16.00 1979 26.40 17.00 1980 25.00 18.00 1981 27.60 19.00 1982 51.80 20.00 1983 38.60 21.00 1984 71.60 22.00 1985 48.50 23.00 1986 38.70 24.00 1987 55.70 25.00 1988 31.40 26.00 1989 24.50 27.00 1990 23.60 28.00 1991 24.20 29.00 1992 35.80 30.00 1993 46.10 31.00 1994 29.90 32.00 1995 29.00 33.00 1996 36.90 34.00 1997 32.40 35.00 1998 42.90 36.00 1999 38.20 37.00 2000 31.60 38.00 2001 39.40 39.00 2002 36.10 40.00 2003 35.60 41.00 2004 30.40 42.00 2005 30.10 43.00 2006 40.90 44.00 2007 67.20 45.00 2008 38.50 46.00 2009 40.20 47.00 2010 78.20 48.00 2011 28.20 49.00 2012 44.40 Fuente: Elaboracion propia

39.70 34.30 49.50 36.20 28.00 29.90 31.70 45.20 36.80 41.00 40.20 33.70 33.40 36.90 34.50 26.40 25.00 27.60 51.80 38.60 71.60 48.50 38.70 55.70 31.40 24.50 23.60 24.20 35.80 46.10 29.90 29.00 36.90 32.40 42.90 38.20 31.60 39.40 36.10 35.60 30.40 30.10 40.90 67.20 38.50 40.20 78.20 28.20 44.40

78.20 71.60 67.20 55.70 51.80 49.50 48.50 46.10 45.20 44.40 42.90 41.00 40.90 40.20 40.20 39.70 39.40 38.70 38.60 38.50 38.20 36.90 36.90 36.80 36.20 36.10 35.80 35.60 34.50 34.30 33.70 33.40 32.40 31.70 31.60 31.40 30.40 30.10 29.90 29.90 29.00 28.20 28.00 27.60 26.40 25.00 24.50 24.20 23.60


15


16

Figura Figura 13: 13: Reg Regis istr tro o histór histórico ico a nual nua l de precipitac prec ipitación ión máx má xima 24h. E. E. - Puno

a) Distr Distribución ibución Log-nor og- normal mal de 3 parámet parámetros ros Esta difiere de la distribución log-normal de 2 parametros por la introducción de un limite inferior inferior Xo, Xo, tal ta l que: q ue:

          = ln( ln(

)

)

Función Densidad La función de d e dens de nsida idad, d, de d e la distr distribuc ibución ión log-normal log-normal d e 3 parametros, parametros, es: es: f ( x) 

1 ( X  X o ) y 2

*e

1  ln( X  X o )   y      2   y 

2

Para Xo  X < Xo =Par Pa rámetr áme tro o d e pos po sición ic ión en el d ominio ominio x y =Par Pa rámetr áme tro o d e esc esc ala en el d ominio ominio x 2 = Parámetro de forma en el dominio x 

Estimación de parámetro, método de momentos Utilizando el método de los momentos, las relaciones entre la media la varianza y el c oefi oe ficie cient nte e de sesgo, de d e la va riable X y los los par pa rámetros ámetros Xo, y y 2 y, que se obtiene, son:

                           0.52

4.85

=

1 2

1



b) Prueba de Bondad de Ajuste Para saber que distribución teórica se ajusta mejor a los datos de intensidades calculadas, se aplica la prueba de bondad de ajuste de Ajuste Método del Error C uadr uad rátic átic o Mínimo. Mínimo.

c.1) Ajuste de Método del Error Cuadrático Mínimo 17

Consiste en comparar la función acumulada de la serie de datos, con la función acumulada teórica, ploteada en un papel el probabilístico adecuado, donde la distribución teórica seleccionada, se pueda representar como una línea recta. Versus la probabilidad empírica, si los puntos ploteados se agrupan alrededor de una línea recta, que es la representación de la distribución teórica y además de que la suma de la diferencia de las distintas distribuciones es menor, se puede afirmar con cierta certeza que estos datos se ajustan a la distribución deseada.




C uadro 3: Ajuste Ajuste Mé todo del Error Error C uad rátic rátic o Mínimo – Estac Estación ión Puno 824.29 28.71

SUMA Error cuadrático cuadrático mínim o Período de

Datos Obs.

Retorno

Xo

TR (años)

(mm)

426. 68 20. 66 Two Parameter er Momentos os

Normal Xe

588.37 24.26 Log-Normal Máx. Verosimiltu tud Xe

Xo)5

Xo)6

804.14 28. 36

Three Parameter Momentos Xe

Log-Normal Máx. Verosimiltud Xe

Xo)7

2679. 08

Máx. Verosimiltud

11845.91

589.91

1 08 .8 39

2 4 .29

Log-Pearson II Máx. Verosimiltud Xe

Momentos os Xe

Máx. Verosimiltud ud Xe

(Xe - Xo)11

(Xe - Xo)12

(m3/s)

(m3/s)

272.25

66.90

127.69

63.50

216.09

69.60

73.96

61.70

272.25

67.90

106.09

30.60

2265.76

58.80

376.36

60.80

302.76

23.60

2981.16

63.30

222.01

25.00

71.60

58.30

176.89

61.20

108.16

58.60

169.00

62.20

88.36

58.20

179.56

61.60

100.00

29.90

1738.89

51.80

392.04

56.70

222.01

24.50

2218.41

58.20

179.56

16.67

67.20

56.00

125.44

57.80

88.36

55.60

134.56

58.00

84.64

55.90

127.69

57.90

86.49

29.40

1428.84

47.80

376.36

54.20

169.00

25.30

1755.61

55.10

146.41

12.50

55.70

54.30

1.96

55.30

0.16

53.50

4.84

55.00

0.49

54.10

2.56

55.20

0.25

29.10

707.56

45.00

114.49

52.40

10.89

25.90

888.04

52.90

7.84

10.00

51.80

52.90

1.21

53.30

2.25

51.70

0.01

52.80

1.00

52.70

0.81

53.10

1.69

28.90

524.41

42.90

79.21

50.90

0.81

26.40

645.16

51.10

0.49

8. 33

4 9. 50

5 1. 70

4.84

51.60

4.41

50.30

0.64

50.90

1.96

51.50

4.00

51.40

3.61

28.70

432.64

41.20

68.89

49.60

0.01

26.90

510.76

49.60

0.01

7. 14

4 8. 50

5 0. 60

4.41

50.20

2.89

49.00

0.25

49.30

0.64

50.40

3.61

49.90

1.96

28.50

400.00

39.80

75.69

48.50

0.00

27.30

449.44

48.40

0.01

6. 25

4 6. 10

49. 60

12.25

49.00

8.41

47.90

3.24

48.00

3.61

49.40

10.89

48.60

6.25

28.40

313.29

38.60

56.25

47.50

1.96

27.80

334.89

47.30

1.44

5. 56

4 5. 20

48. 70

12.25

47.90

7.29

46.90

2.89

46.80

2.56

48.50

10.89

47.50

5.29

28.30

285.61

37.60

57.76

46.60

1.96

28.20

289.00

46.30

1.21

5. 00

4 4. 40

47. 80

11.56

46.80

5.76

46.00

2.56

45.70

1.69

47.60

10.24

46.40

4.00

28.20

262.44

36.60

60.84

45.70

1.69

28.60

249.64

45.40

1.00

4. 55

42. 90

47. 00

16.81

45.90

9.00

45.20

5.29

44.70

3.24

46.80

15.21

45.50

6.76

28.00

222.01

35.80

50.41

45.00

4.41

29.00

193.21

44.50

2.56

4. 17

41. 00

46. 30

28.09

45.00

16.00

44.40

11.56

43.80

7.84

46.10

26.01

44.60

12.96

27.90

171.61

35.10

34.81

44.30

10.89

29.40

134.56

43.80

7.84

3. 85

40. 90

45. 60

22.09

44.20

10.89

43.70

7.84

42.90

4.00

45.40

20.25

43.80

8.41

27.90

169.00

34.40

42.25

43.60

7.29

29.70

125.44

43.00

4.41

3. 57

40. 20

4 4. 90

22.09

43.40

10.24

42.90

7.29

42.10

3.61

44.70

20.25

43.00

7.84

27.80

153.76

33.80

40.96

42.90

7.29

30.10

102.01

42.40

4.84

3. 33

40. 20

4 4. 20

16.00

42.60

5.76

42.30

4.41

41.40

1.44

44.00

14.44

42.20

4.00

27.70

156.25

33.30

47.61

42.30

4.41

30.50

94.09

41.70

2.25

3. 13

39. 70

4 3. 60

15.21

42.00

5.29

41.70

4.00

40.70

1.00

43.40

13.69

41.60

3.61

27.60

146.41

32.80

47.61

41.70

4.00

30.90

77.44

41.10

1.96

2. 94

39. 40

4 2. 90

12.25

41.30

3.61

41.00

2.56

40.10

0.49

42.70

10.89

40.90

2.25

27.50

141.61

32.30

50.41

41.10

2.89

31.30

65.61

40.50

1.21

2. 78

38. 70

4 2. 30

12.96

40.60

3.61

40.50

3.24

39.50

0.64

42.10

11.56

40.20

2.25

27.50

125.44

31.90

46.24

40.60

3.61

31.60

50.41

39.90

1.44

2. 63

3 8. 60

4 1. 70

9.61

40.00

1.96

39.90

1.69

38.80

0.04

41.50

8.41

39.60

1.00

27.40

125.44

31.50

50.41

40.00

1.96

32.00

43.56

39.40

0.64

2. 50

3 8. 50

4 1. 10

6.76

39.40

0.81

39.30

0.64

38.30

0.04

40.90

5.76

39.00

0.25

27.30

125.44

31.10

54.76

39.50

1.00

32.40

37.21

38.80

0.09

2. 38

3 8. 20

4 0. 50

5.29

38.80

0.36

38.80

0.36

37.70

0.25

40.30

4.41

38.40

0.04

27.30

118.81

30.80

54.76

38.90

0.49

32.80

29.16

38.30

0.01

2. 27

3 6. 90

39. 90

9.00

38.20

1.69

38.30

1.96

37.20

0.09

39.70

7.84

37.90

1.00

27.20

94.09

30.50

40.96

38.40

2.25

33.20

13.69

37.80

0.81

2. 17

3 6. 90

39. 30

5.76

37.60

0.49

0.81

36.70

0.04

39.20

5.29

37.30

0.16

27.10

96.04

30.20

44.89

37.90

1.00

33.60

10.89

37.30

0.16

2. 08

3 6. 80

38. 70

3.61

37.10

0.09

37.30

0.25

36.20

0.36

38.60

3.24

36.80

0.00

27.10

94.09

29.90

47.61

37.40

0.36

34.10

7.29

36.80

0.00

2. 00

36. 20

38. 20

4.00

36.60

0.16

36.80

0.36

35.70

0.25

38.10

3.61

36.30

0.01

27.00

84.64

29.70

42.25

37.00

0.64

34.50

2.89

36.40

0.04

1. 92

36. 10

37. 60

2.25

36.00

0.01

36.30

0.04

35.20

0.81

37.50

1.96

35.80

0.09

27.00

82.81

29.40

44.89

36.50

0.16

34.90

1.44

35.90

0.04

1. 85

35. 80

3 7. 00

1.44

35.50

0.09

35.80

0.00

34.70

1.21

36.90

1.21

35.30

0.25

26.90

79.21

29.20

43.56

36.00

0.04

35.40

0.16

35.40

0.16

37.80

m3/s)

m3/s)

(

m3/s)

(

m3/s)

(Xe -

Xo)10

(

(Xe -

Xo)9

61.70

m3/s)

(Xe -

Momentos Xe

Xo)4

78.20

(

(Xe -

Xe

Xo)3

2 7 .69

Pearson II

Gumbel Momentos Xe

Xo)8

766.81

5 1 .76

50.00

(m3/s)

(Xe -

10976. 21 104. 77

(Xe -

(

(Xe -

368.36 19.19

(Xe -

m3/s)

(Xe -

Xe

Xo)2

288. 93 17. 00

(

m3/s)

(

(

m3/s)

1. 79

35. 60

3 6. 50

0.81

35.00

0.36

35.40

0.04

34.30

1.69

36.40

0.64

34.80

0.64

26.90

75.69

29.00

43.56

35.50

0.01

35.80

0.04

35.00

0.36

1. 72

34. 50

3 5. 80

1.69

34.40

0.01

34.80

0.09

33.80

0.49

35.80

1.69

34.20

0.09

26.80

59.29

28.80

32.49

35.00

0.25

36.40

3.61

34.50

0.00

1. 67

3 4. 30

3 5. 30

1.00

34.00

0.09

34.40

0.01

33.40

0.81

35.30

1.00

33.80

0.25

26.70

57.76

28.60

32.49

34.60

0.09

36.80

6.25

34.10

0.04

1. 61

3 3. 70

3 4. 70

1.00

33.40

0.09

33.90

0.04

33.00

0.49

34.60

0.81

33.30

0.16

26.70

49.00

28.40

28.09

34.10

0.16

37.40

13.69

33.60

0.01

1. 56

3 3. 40

3 4. 10

0.49

32.90

0.25

33.40

0.00

32.50

0.81

34.00

0.36

32.80

0.36

26.60

46.24

28.30

26.01

33.60

0.04

37.90

20.25

33.20

1. 52

3 2. 40

33. 50

1.21

32.50

0.01

33.00

0.36

32.20

0.04

33.50

1.21

32.40

0.00

26.60

33.64

28.10

18.49

33.20

0.64

38.40

36.00

32.80

0.16

1. 47

3 1. 70

32. 80

1.21

31.90

0.04

32.50

0.64

31.70

0.00

32.80

1.21

31.80

0.01

26.50

27.04

28.00

13.69

32.60

0.81

39.10

54.76

32.30

0.36

1. 43

3 1. 60

32. 20

0.36

31.40

0.04

32.00

0.16

31.30

0.09

32.20

0.36

31.40

0.04

26.50

26.01

27.90

13.69

32.10

0.25

39.70

65.61

31.90

0.09

1. 39

31. 40

31. 60

0.04

30.90

0.25

31.60

0.04

30.90

0.25

31.60

0.04

30.90

0.25

26.40

25.00

27.70

13.69

31.60

0.04

40.40

81.00

31.40

0.00

1. 35

30. 40

30. 80

0.16

30.30

0.01

31.00

0.36

30.40

0.00

30.90

0.25

30.30

0.01

26.40

16.00

27.60

7.84

31.10

0.49

41.20

116.64

30.90

0.25

1. 32

30. 10

3 0. 30

0.04

29.80

0.09

30.60

0.25

30.10

0.00

30.30

0.04

29.90

0.04

26.30

14.44

27.50

6.76

30.60

0.25

41.80

136.89

30.50

0.16

1. 28

29. 90

2 9. 40

0.25

29.20

0.49

30.00

0.01

29.60

0.09

29.50

0.16

29.30

0.36

26.20

13.69

27.40

6.25

30.00

0.01

42.80

166.41

29.90

0.00

1. 25

29. 90

2 8. 70

1.44

28.70

1.44

29.50

0.16

29.20

0.49

28.80

1.21

28.80

1.21

26.20

13.69

27.40

6.25

29.40

0.25

43.70

190.44

29.40

0.25

1. 22

2 9. 00

2 7. 90

1.21

28.10

0.81

29.00

0.00

28.70

0.09

28.00

1.00

28.20

0.64

26.10

8.41

27.30

2.89

28.80

0.04

44.70

246.49

28.90

0.01

1. 19

2 8. 20

2 7. 00

1.44

27.40

0.64

28.40

0.04

28.20

0.00

27.20

1.00

27.60

0.36

26.00

4.84

27.20

1.00

28.20

0.00

45.90

313.29

28.30

1. 16

2 8. 00

2 6. 00

4.00

26.70

1.69

27.70

0.09

27.70

0.09

26.20

3.24

26.90

1.21

26.00

4.00

27.20

0.64

27.40

0.36

47.30

372.49

27.70

0.09

1. 14

2 7. 60

25. 20

5.76

26.20

1.96

27.20

0.16

27.40

0.04

25.50

4.41

26.40

1.44

25.90

2.89

27.10

0.25

26.90

0.49

48.50

436.81

27.20

0.16

1. 11

2 6. 40

23. 90

6.25

25.30

1.21

26.40

0.00

26.70

0.09

24.20

4.84

25.50

0.81

25.80

0.36

27.10

0.49

25.90

0.25

50.60

585.64

26.40

0.00

1. 09

2 5. 00

22. 80

4.84

24.70

0.09

25.80

0.64

26.30

1.69

23.20

3.24

24.80

0.04

25.70

0.49

27.00

4.00

25.20

0.04

52.50

756.25

25.80

0.64

1. 06

24. 50

20. 90

12.96

23.50

1.00

24.60

0.01

25.50

1.00

21.30

10.24

23.60

0.81

25.60

1.21

27.00

6.25

23.80

0.49

56.30

1011.24

24.60

0.01

1. 04

24. 20

19. 20

25.00

22.50

2.89

23.70

0.25

24.80

0.36

19.70

20.25

22.40

3.24

25.50

1.69

27.00

7.84

22.50

2.89

60.40

1310.44

23.50

0.49

1. 02

23. 60

1 6. 70

47.61

21.10

6.25

22.40

1.44

23.90

0.09

17.40

38.44

20.80

7.84

25.30

2.89

27.00

11.56

20.60

9.00

67.90

1962.49

22.00

2.56

18

0.04

0.01

“MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALT A, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”


4.2 ESTIMA IMAC C IÓ IÓN N DE LA LA FREC UENC ENCIA IA DE REC ECUR URRENC ENCIA IA La frecuencia promedio de ocurrencia de lluvias, que se empleará en el diseño, señalará el nivel de protección que se puede proporcionar al sistema proyectado. A continuación mostraremos ciertos criterios de diseño generalizados, para estructuras de c ontrol ontrol de agua: ag ua: C uadr uad ro 4: periodo periodoss de retorno etorno recomend rec omendad ados os pa ra las obras de a rte y drenaje drenaje CARRETERA BAJO PERIODO RETORNO RETORNO (AÑOS) (AÑO S) VOLUMEN DE TRANSITO PERIODO (MTC-PERU) Puentes y Pontones 50 - 100 Alcantarillas de paso y badenes 20 - 50 Alcantarillas de alivio 10 - 20 Drenaje de la plataforma 10 Como puede verse, la norma peruana conservadoramente ha optado por valores de frecuencia de recurrencia correspondientes a sistemas primarios y/o volúmenes de tráfico alto en el caso de puentes y pontones, en ese sentido, asumiremos para el caso de Alcantar Alca ntariillas llas y Canal C anal de d e drenaje drenaje de 20 a 25 años, años, pues es una una vía vía rural ural o vecinal, de c a rá c ter sec undar unda rio y del c ual, se se van va n a realiza ealiza r trab traba a jos de mantenimiento mantenimiento per pe riódico. iódic o. Es preciso anotar que, la aplicación del análisis de riesgo en estructuras para el control de agua, puede presentar anomalías si la magnitud correspondiente al periodo de

19


4.2 ESTIMA IMAC C IÓ IÓN N DE LA LA FREC UENC ENCIA IA DE REC ECUR URRENC ENCIA IA La frecuencia promedio de ocurrencia de lluvias, que se empleará en el diseño, señalará el nivel de protección que se puede proporcionar al sistema proyectado. A continuación mostraremos ciertos criterios de diseño generalizados, para estructuras de c ontrol ontrol de agua: ag ua: C uadr uad ro 4: periodo periodoss de retorno etorno recomend rec omendad ados os pa ra las obras de a rte y drenaje drenaje CARRETERA BAJO PERIODO RETORNO RETORNO (AÑOS) (AÑO S) VOLUMEN DE TRANSITO PERIODO (MTC-PERU) Puentes y Pontones 50 - 100 Alcantarillas de paso y badenes 20 - 50 Alcantarillas de alivio 10 - 20 Drenaje de la plataforma 10 Como puede verse, la norma peruana conservadoramente ha optado por valores de frecuencia de recurrencia correspondientes a sistemas primarios y/o volúmenes de tráfico alto en el caso de puentes y pontones, en ese sentido, asumiremos para el caso de Alcantar Alca ntariillas llas y Canal C anal de d e drenaje drenaje de 20 a 25 años, años, pues es una una vía vía rural ural o vecinal, de c a rá c ter sec undar unda rio y del c ual, se se van va n a realiza ealiza r trab traba a jos de mantenimiento mantenimiento per pe riódico. iódic o. Es preciso anotar que, la aplicación del análisis de riesgo en estructuras para el control de agua, puede presentar anomalías si la magnitud correspondiente al periodo de retorno, se se exc exc ede ed e durante durante la vida útil útil de la estr estructur uctura. a. Se puede recurrir al uso de la siguiente fórmula, para efectos del cálculo del riesgo hidrológic hidrológico o natur na tural al o inherent inherente e de falla: R =1 - (1 (1 - 1/ T)n Donde: R : Riesgo de falla T : Periodo Periodo de retor retorno no n : Vida útil de la estructura El per pe riodo de vida útil útil de un ca c a nal tipo tipo alcantari alc antarilllla a o estr estructur uctura a hidrául hidráulica ica , en razón a sus a c tivos tivos fijos fijos d e mayor ma yor vida vida útil útil es de 20 a ños o más má s, por po r lo lo tanto ta nto as a sumiremo umiremoss un ries riesg go d e falla de 18.21% para 100 años y de 33.23% para 50 años. 





En el c aso aso de 50 años, años, el ries riesgo go de falla falla ser será á de 33% o el 67% 67% de probabilidad probabilidad de no excedencia. En el c aso de d e 100 100 años el ries riesgo go de falla será será de d e 18% 18% o el e l 82 82 % de probabil proba bilida idad d d e no excedencia durante el mismo periodo Para nuestro proyecto, se considera un período de 25 años, para el caso de Alcant Alca ntari arilllas y/o c anal ana l de evac uación pluvi pluvial al c ubier ubierto. to.

4.3 PREC ECIPIT IPITAC IO ION N DE DISEÑO Para el e l análisis análisis de frec frec uencia uenc ia de d e la p recipit ec ipita a c ión máxim máxima a en 24 horas se ha empleado emplea do el modelo HYFRAN Plus 2009, es un programa que permite calcular la precipitación máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno, utilizando los siguientes métodos estadísticos paramétricos: Normal, Log Normal II parámetros, Log Normal III pa rámetr áme tros, os, G umbel, umbe l, Pear Pea rson tipo III y Log. Pea rson Tipo Tipo III. III. Ver Cua dro 5. “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALTA, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”

19



C uad ro 5: Precipitac iones máximas máximas para diferentes períodos de retorno – E. Puno ESTIMACION DE EVENTOS EXTREMOS P ARA DIFERENTES DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO - E. PUNO

Momentos

Momentos

Momentos

Momentos

Momentos

Momentos



38.1755

my =

3.5989

my =

2.9792



33.0111

 

0.1030



32.4989



11.4751

sy =

0.2941

sy =

0.4875



8.9471

 

1.3957



14.5429

a=

16.0222

 

24.6191



1.1177

PARÁMETROS PARÁMETROS DE L A FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN

20 Max .Ver

FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN

TR (Años)

Pr o bab .

W

Z

YT

Max .Ver

Max .Ver

Max.Ver

Max.Ver

my =

3.6050

my =

2.8531



33.35590



0.1216



22.8396

sy =

0.2661

sy =

0.5310



7.84579



1.8714



6.8149

a=

18.2100



22.7821



1.2673

DISTRIBUCION NORMAL

DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 2 PARAMETROS

DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 3 PARAMETROS

DISTRIBUCION GUMBEL

DISTRIBUCION PEARSON TIPO III

DISTRIBUCION LOG-PEARSON TIPO III

X T (mm)

XT (mm)

X T (m (m m )

X T (m (m m )

X T (m (m m )

X T (mm)

Momentos y Max.Ver

M o m en t o s

Max .Ver

M o m en t o s

Max .Ver

M o m en t o s

Max .Ver

M o m en t o s

Max .Ve r

Mo m e n t o s

Max .Ve r

2 .0 0

0 .5 0 0

1.17 7

0 .0 0 0

0 .3 6 6 5

3 8 .1 8

3 6 .6 0

3 6 .7 8

3 5 .6 9

35 .5 5

3 6 .2 9

36 .2 3

3 5 .1 1

35 .5 3

3 5 .8 9

3 5 .5 8

5 .0 0

0 .2 0 0

1.79 4

0 .8 4 1

1 .4 9 9 9

4 7 .8 3

4 6 .8 0

4 6 .0 1

4 5 .6 7

45 .3 2

4 6 .4 3

45 .1 2

4 5 .7 6

46 .0 1

4 5 .6 8

4 5 .2 1

1 0 .0 0

0 .1 0 0

2.14 6

1 .2 8 1

2 .2 5 04

5 2 .8 8

5 3 .3 0

5 1 .7 3

5 2 .7 7

52 .4 6

5 3 .1 5

51 .0 1

5 3 .3 7

53 .1 9

5 2 .5 5

5 2 .2 7

2 0 .0 0

0 .0 5 0

2.4 4 8

1.6 45

2 .9 7 02

5 7 .0 5

5 9 .3 0

5 6 .9 8

5 9 .8 9

59 .7 5

5 9 .5 9

56 .6 6

6 0 .8 0

60.0 7

5 9 .4 3

5 9 .5 8

2 5 .0 0

0 .0 4 0

2.5 3 7

1.7 51

3 .1 9 85

5 8 .2 7

6 1 .2 0

5 8 .6 1

6 2 .2 2

62 .1 5

6 1 .6 3

58.4 5

6 3 .1 6

62.2 5

6 1 .6 8

6 2 .0 1

5 0 .0 0

0 .0 2 0

2.7 9 7

2.0 54

3.9 01 9

6 1 .7 5

6 6 .9 0

6 3.5 3

6 9 .5 7

69.8 3

6 7 .9 2

63.9 7

7 0 .4 5

68.8 8

6 8 .82

6 9 .86

7 5 .0 0

0 .0 1 3

2.9 3 9

2.21 6

4.3 10 8

6 3.6 1

7 0 .2 0

6 6.3 4

7 3 .9 9

74.4 8

7 1 .5 8

67.1 8

7 4 .67

72 .71

7 3 .13

7 4 .70

1 0 0 .00

0 .0 1 0

3.0 3 5

2 .32 6

4.6 00 1

6 4.8 8

7 2 .5 0

6 8.3 1

7 7 .1 8

77.8 7

7 4 .17

69 .45

7 7 .65

75 .40

7 6 .26

7 8 .25

2 0 0 .00

0 .0 0 5

3.2 5 5

2 .57 6

5.2 95 8

6 7.7 4

7 8 .0 0

7 3.00

8 5 .09

86 .32

8 0 .39

74 .91

8 4 .81

81 .82

8 4 .07

8 7.2 6

5 0 0 .00

0 .0 0 2

3.5 2 6

2 .87 8

6 .21 3 6

7 1.21

8 5 .20

79 .11

9 6 .06

98 .17

8 8 .61

82 .11

9 4 .19

90 .2 0

9 5.0 4

1 0 0.2 4

1 0 0 0 .00

0 .0 0 1

3.7 1 7

3 .0 9 0

6 .90 7 3

73 .64

9 0 .70

83 .70

1 0 4 .78

107 .70

9 4 .81

87 .5 5

1 0 1.2 5

96 .4 7

1 0 3.8 9

1 1 0.9 7

2 0 0 0 .00

0 .0 0 1

3.8 9 9

3 .2 9 0

7 .60 0 7

75 .94

9 6 .20

88 .28

1 1 3 .88

117 .74

1 0 1.0 1

92 .9 9

1 0 8.2 9

1 0 2.6 9

1 1 3.2 5

1 2 2.5 8

5 0 0 0.0 0

0 .0 0 0

4.1 2 7

3 .5 4 0

8 .5 1 7 1

78 .80

1 0 3 .50

94 .3 4

1 2 6.5 3

13 1 .8 4

1 0 9.2 1

1 0 0.1 8

1 1 7.5 5

1 1 0.8 6

1 2 6.5 1

1 39 .4 0

1 0 0 0 0.0 0

0 .0 0 0

4.2 9 2

3 .7 1 8

9 .2 1 0 3

80 .8 5

1 0 9.1 0

9 8 .9 4

1 3 6.6 0

14 3 .1 6

1 1 5.4 2

1 0 5.6 2

1 2 4.5 4

1 17.0 1

1 37 .2 6

1 53 .3 4

Fuente: Elaboracion propia

“MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALT A, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”


Según el Ajuste Método del Error Cuadrático Mínimo y de Kolmogorov Smirnov, la serie de precipitación máxima en 24 horas de las estación Puno, la que más se ajusta a la distr distribución ibución de proba bilida bilidades des de d e la muestr muestra a (Weibull), (Weibull), es la la Dis Distribuc tribución ión Log-normal de 3 pa rámetr áme tros os – Métod Mé todo o momentos, resp esp ec tivame tivamente. nte. Ver Figura Figura 14

21

Figura Figura 14: 14: Ajuste Ajuste a distr distribuc ibuc ión Log-nor Log-no rmal ma l de 3 par pa rámetr áme tros os - Prec Precipitac ipitac ión máx má x. 24 h. Estación Puno


Según el Ajuste Método del Error Cuadrático Mínimo y de Kolmogorov Smirnov, la serie de precipitación máxima en 24 horas de las estación Puno, la que más se ajusta a la distr distribución ibución de proba bilida bilidades des de d e la muestr muestra a (Weibull), (Weibull), es la la Dis Distribuc tribución ión Log-normal de 3 pa rámetr áme tros os – Métod Mé todo o momentos, resp esp ec tivame tivamente. nte. Ver Figura Figura 14

21

Figura Figura 14: 14: Ajuste Ajuste a distr distribuc ibuc ión Log-nor Log-no rmal ma l de 3 par pa rámetr áme tros os - Prec Precipitac ipitac ión máx má x. 24 h. Estación Puno A continuación se muestra las precipitaciones máximas de diseño para diferentes per pe ríodos íodo s de retorno. etorno. Ver Ve r cuadro cua dro 6. C uadr uad ro 6: Prec Prec ipitac ipitación ión máx má xima ima de d e diseño diseño Estac Estación ión Puno Puno T ( a ñ os ) 2

Pr e c i p it a c ió n Má x i m a (m m ) 3 5 .6 9 3

5 10

4 5.6 7 5 2 .7 6 8

20 25

5 9 .8 9 2 6 2 .2 1 6

50

6 9 .5 7 2

75 100

7 3 .9 9 1 7 7 .1 8 4

Fuente: Elab Elaborac oración ión propia

4.4 C ONC NCE EPTO DE PREC ECIPIT IPITACIÓ IÓN N EXCEDE EXCEDENT NTE O ESC URRIM IMIENT IENTO SUP UPER ERFIC ICIA IAL L Cuando se produce una lluvia, una parte inicial de esta es retenida; en la cobertura vegetal, como intercepción y en las depresiones del terreno, como almacenamiento superficial. Al continuar la lluvia, el suelo se cubre de una delgada capa de agua, conocida como detención superficial y escorrentía superficial. Inmediatamente debajo de la superficie, tiene lugar la escorrentía subsuperficial; las dos escorrentías, la superfi up erficc ial y la sub subssuper upe rficial, c onstit onstituyen uyen la escor esco rrentía directa. direc ta. “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALTA, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”


La infi infilltrac trac ión, ión, viene viene a ser el pa so del agua ag ua a través través de la superf uperficie del suelo hacia el interior de la tierra; la percolación, es el movimiento del agua dentro del suelo; ambos fenómenos, la infiltración y la percolación, están muy relacionados, esto ocurre porque la pr p rimera imera no pued e c ontinuar ontinuar sino sino no se se d a la segunda. eg unda. El a gua infi infilt ltrra da en ex e xc eso, eso, de de la escorrentía subsuperficial, puede formar parte del agua subterránea, la que eventualmente eventualmente pued p uede e lleg llegar ar a los c urs ursos del de l agua . Generalmente, constituye una preocupación, la obtención de la escorrentía directa, entendiéndos entendiénd ose e es e sta c omo una lluvia lluvia espe especc ífic ífic a en e n un deter de termi minad nado o lugar luga r. Por la presencia de los fenómenos de infiltración y percolación, el agua de lluvia llega hasta el nivel del agua subterránea, pero no a un ritmo constante. La tasa de infiltración disminuye a medida que progresa la tormenta, dado que se van llenando los espacios c apil ap ilares ares del suelo. uelo. La c apac ap ac idad de infi infilltrac trac ión, viene viene a ser la la tasa tasa máxi máxima a la c ual puede penetrar penetrar agua á un suel suelo, o, en e n un á rea dada dad a y, c on una tasa tasa de abas aba stecimi tecimient ento o sufici uficient ente. e. Al inicio inicio de una tormenta es máxima y, se aproxima a una tasa mínima a medida que el suelo se sa tura. tura. El valor lími límite te es e stá c ontrolad ontrolado o por po r la p ermea ermeabil bilida idad d del suelo. suelo. Existen diversas fórmulas para determinar la infiltración, la mayor parte de ellas señalan que la cap c apac ac idad de infi infilt ltrración ac ión es una función exponenc exponencial ial del tiempo. tiempo. Existen diversas fórmulas para determinar la infiltración, la mayor parte de ellas señalan que la cap c apac ac idad de infi infilt ltrración ac ión es una función exponenc exponencial ial del tiempo. tiempo. La forma de obtener la escorrentía directa, por separación en el histograma, es aparentemente sencilla. En primer lugar, se necesita de una estación con pluviógrafo; en segundo lugar, el suelo de la cuenca no es homogéneo; y en tercer lugar, la deter de termi minac nac ión de la retención retenció n pres presenta enta c iertas iertas c omplica c iones. iones.

4.5 FAC TORESDE LA LA INFIL INFILT TRAC IÓ IÓN N La c apac ap ac idad de infilt infiltrrac ión depe d epende nde de d e muchos fac fac tores tores:: tipo tipo de d e suelo, suelo, contenido contenido de materia materia orgánic orgánic a, cont c ontenido enido de humeda humedad, d, c obertur obertura a vegetal veg etal y époc ép oca a del d el año. De todas las características del suelo, que afectan la infiltración, la porosidad es probablemente la más importante. La porosidad, define la capacidad de almacenamiento y también influye en la resistencia al flujo. La infiltración, tiende a aumentar con el aumento de la porosidad. El incremento del contenido de materia orgánica, tiende a incrementar la capacidad de infiltración, debido principalmente al aumento que produce en la porosidad. La infi infilltrac traciión, par p ara a un mis mismo tipo de suelo, uelo, es menor menor en un suelo suelo húmedo húmedo que en un suelo sec o y, esta esta disminu disminucc ión es e s más notor noto ria en los momentos mome ntos inic inic iales. El efecto de la cobertura vegetal, en la capacidad de infiltración, es difícilmente determinable, puesto que también influye en la intercepción. La presencia de vegetación, incrementa la capacidad de infiltración; esto lo podemos corroborar a través través de una c ompar ompa ración ac ión con c on un suel suelo o des d esnu nudo do.. Es Esto obedec ob edec e a que: retar retarda da el fluj flujo o de superficie, dando al agua más tiempo para que penetre en el suelo; los sistemas de raíces hacen al suelo más permeable; el follaje protege al suelo de la erosión causada por po r las gotas gota s de a gua y, disminu disminuye ye la la c ompa c tac ión de la supe superrfic fic ie del suelo. suelo.


22


4.6 DETERMIN MINA AC IO ION N DE LO LOS C AUD UDA ALES DE DIS DISEÑO EÑO El c audal de d e diseño diseño c on una proba probabil bilidad idad de oc urr urrencia en función función de d e la vida vida úti útil y el riesgo de falla de la obra, son la base para el dimensionamiento de toda estructura hidráulica (defensas ribereñas, puentes, pontones, alcantarillas, canales de evacuación pluvial, pluvial, etc.) etc .) Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica (pérdida de vidas y propiedades), impiden cualquier procedimiento arbi arbitr trar ariio; como base base de sus est estudios udios,, el U.S. .S. C orps orps of Engineer ngineerss, usa usa una una “aveni “avenida es estándar tándar de proyec proyecto” to” definida definida c omo: “La descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas, y que son consideradas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras” (LINSLEY – FRANZINI, 1972). Usualmente Usualmente la la aveni ave nida da estánd estándar ar de p royec to es el 50% de la avenida a venida má m á xima ima probable proba ble para el área; la magnitud de la máxima avenida probable (usada mayormente en el diseño diseño de vertede vertederro de grandes grande s pres presas) as) se se deter de termi mina na por po r esti estimac mac iones meteorológicas meteorológic as del de l lím límiite fís físico de la lluv lluvia ia c aída en la c uenca de drenaje. drenaje. El hecho de que exista una diversidad de métodos y procedimientos de cálculo para determinar los eventos extremos máximos, indica la magnitud y complejidad del problema. La no suficiente extensión de las series hidrometeorológicas disponibles y la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, es probable que haya dado lugar a la no uni unifor formidad midad de cri criteri erios en el est estudio dio de los even eventtos máxi máximos mos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primor primordiales diales liga liga dos do s al proyecto proyec to de d e toda tod a obra: o bra: seguri segurida da d y ec e c onomía. El objeti ob jetivo vo pr p rincipal incipa l es calcular ca lcular el c a udal uda l máxim máximo o (ins (instantáneo) tantáne o) pa p a ra diferentes diferentes períod períodos os de retorno: etorno: 2, 5, 10, 20, 25, 50, 50, 75 y 100 a ños; ños; en e n forma forma global, se requiere equiere par pa ra ello ello de ciertos datos básicos tales como la serie de descargas máximas diarias e instantáneas, la serie serie de d e pr p recipit ec ipitac ac iones máxi máximas mas de 6, 12 12 y 24 24 horas, horas, y datos da tos de la geomorfol ge omorfología ogía de la cuenca. En cuanto c uanto a l ca udal uda l de d iseño iseño nos enco ntr ntramos amo s gener gene ralmente frente frente a dos do s situac ituac iones: iones: como primer caso es cuando el río tiene registro de datos históricos de caudales máxi máximos y el segundo c aso aso es cuando c uando el río no tiene iene est este tipo de infor información. mación. En las subcuenca en estudio no cuenta con registro de caudales máximos, solo dispone la precipi precipittaci ac ión máxi máxima en 24 horas horas de la estaci estación ón Puno, Puno, c ont ontrolada olada por el SENAMHI NAMHI Puno, ubicadas en el Distrito de Puno y Provincia de Puno, dicha información se ha util utiliz iza a do pa ra la esti estimac mación ión del c a udal uda l de diseño diseño de los ríos que interc interc eptan ep tan a la vía del d el proyecto, empleando el Modelo Hidrológico de precipitación – escorrentía, para así alcanzar el objetivo del estudio, los elementos de juicio hidrológicos e hidráulicos, para la toma de dec isiones en el dis diseño de d e C anal de evacuac evac uac ión pluv pluvial, ial, ubic ubic ada ad a a lo largo largo de la vía. La información meteorológica disponible es suficiente para el análisis de los eventos extremos y establecido el marco teórico – conceptual; se procedió a la determinación del cauda c audall de dis d iseño eño pa ra la subc subcuenca uenca en estudi estudio. o.


23


4.6.1 M ÉTO DO DE ABST ABSTRA C C IO N ES DEL SC S ( SO IL CO N SERV A TIO N SERV IC E)

El Servi Servicc io de C onser onservac vac ión de d e Suelos (Soil (Soil C onser onservation vation Service) Service) de los Es Estados tad os Unidos Unidos desarrolló un método para calcular las abstracciones de la precipitación de una tormenta. tormenta. Para Para la torment tormenta a c omo un todo, la profun profundida didad d de exce excesso de d e prec precipi ipitac tación ión o escorrentía directa Pe es siempre menor o igual a la profundidad de precipitación P; de manera similar, después de que la escorrentía se inicia, la profundidad adicional del agua ag ua retenida retenida en e n la c uenca Fa es e s menor o igual igual a alguna retenc retención ión potencial máxi máxima S; como c omo se aprecia a precia en la Figura igura 15. 15. En gener general, al, el caudal pico pico calcul calculado por el Método Método SC S c orr orrespon esponde de al perí período de retorno de la precipitación utilizada para su aplicación., de esta manera pueden c alcul alc ula a rse aveni ave nida dass para diferentes diferentes período períodoss de retorno. etorno. La precipitación utilizada en el método es aquella con duración de 24 horas, dato obtenible ob tenible con c on un simpl simple e pluviómetr pluviómetro. o. Se consideran dos tipos de perfil de dicha precipitación (Figura 20), la del Tipo I correspondiente a tormentas convectivas y la de Tipo II a tormentas frontales, las que son más intensas y que mejor se adaptarían al tipo de precipitación en la subcuenca en estudio. Para obtener el perfil real de la tormenta en cualquier punto basta multiplicar la precipit prec ipita a c ión total de 24 horas horas por la la s ordenada ordena dass del perf p erfilil selecc elec c ionado. ionad o. El Método de Abstr Abstrac ac ciones ciones del SCS, CS, asu asume que la escor escorrrentí entía es produci producida da por la precipitación efectiva, vale decir, luego de descontar las pérdidas por abstracción inicial inicial y por p or las las pérdidas pérdida s cont co ntinuas inuas durante el resto resto de la tormenta, tormenta, tal c omo se muestr muestra a en la figura siguiente.

D F

Ia

Precipitación Efectiva

Figura 15: Variables del método SCS para abstracciones. La es escc orrent orrentía ía se se inicia inicia c uando la pr p recipitac ecipitac ión excede a I a , asumi asumiénd éndos ose e que q ue la I a



5 .08 S mm.

La es escc orrentía orrentía dir d irec ec ta en e n mm, está está dada da da por po r la siguiente siguiente ex e xpresión: presión: Pei



 Pi  Pi

2



5.08 S 



20.32 S 

Donde: Pi es e s la pr p recipi ec ipitación tación a c umulada umulada hasta hasta el incremento incremento de tiempo tiempo i . El inc incrremento de esc esc orrentí orrentía a en el e l períod período o i será entonces:  Pe i



Pe i



Pe i

1




24


El ca udal pico del hidrogr hidrograma ama que c omienza omienza en el período período i será igual a: QPi Donde: = Q pi Pe i

=

A

= =

T P



0.208 Pei A T P

C audal aud al pico pic o del de l hidrog hidrogrrama (m3/sg). (m3/sg). Incr Inc reme emento nto d el volumen d e escor esco rrentía direc direc ta entre p eríod eríodos os suces uce sivos, vos, c omo c onsec onsec uencia de la precipitac precipitac ión efec tiva (mm). (mm). 2 Área Área de la c uenca (Km (Km ). Tiempo iemp o pic o d el hidrograma (horas).

100 90 E D S E D A ) I V % U ( L A L T E N D E M O R D O A L T U A M L U E C D A O E I J C I A I T N N E C R O P

80 70

Perfil Tipo I: T ormenta Frontal Frontal

60 50

Perfil Tipo II: Tormenta Convectiva

40 30 20 10 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

TIEMPO EN HORAS

Figura Figura 16: 16: Perfiles Perfiles d e lluvia lluvia pa ra 24 Horas - Programa del de l método métod o SC S

a). IMPLEMENTACIÓN Al representar en gráficas la información de P y Pe para muchas cuencas, el SCS encontró curvas. Para estandarizar estas curvas, se define un número adimensional de curva CN, tal que 0  CN C N  100 para superficies impermeables y superficies de agua CN =100; 100; pa p a ra superficie up erficiess naturales naturale s CN< C N<100. 100. El número número de d e c urva urva y S se relacionan elac ionan med iante: S 

1000 CN



10

Dónde: S; está está en pulgad pulga d a s. Un factor importante a tener en cuenta en estas curvas son las condiciones antecedentes de humedad (Antecedent Moisture Conditions), las cuales se agrupan en tres tres condic c ondiciones iones básica básicass. Ver Ve r cuadro cua dro 7: “MEJORAMIENTO DEL CANAL DE EVACUACION DE AGUAS PLUVIALES DEL BARRIO CHACARILLA ALTA, DISTRITO DE PUNO, PROVINCIA DE PUNO - PUNO”

25


C uadro 7. 7. Condiciones C ondiciones antecedentes antec edentes de humeda humedad d bás b ásica icass empleada s en el método método SC S. AMC AM C (1) (1) C ondiciones sec as AMC (II) (II) C ondiciones ondiciones normal normale e AMC AM C (III) (III) C ondiciones ondic iones húmed húmedas as Los númer números os de c urva urva del c uadro 7, se se apli a plicc an para p ara condiciones c ondiciones c on ant a ntec ec edent ede ntes es de humeda humed a d (AM ( AMC C , por po r sus siglas en inglés) inglés) nor no rmales ma les,, y se se es e stablec tab lecen en las la s siguientes relac iones par pa ra las otras otras dos condic c ondiciones iones.. Ver cuad c uadrro 8 y 9. 9. C uadr uad ro 8: C las lasif ifica icacc ión Hidrol Hidrológic ógica a de los Suelos – SUCS SUCS o c i o g p ó u l A r o r G d i H

o c i o g p ó u l r o r G d i H

B

o c i o g p ó u l C r o r G d i H o c i g ó l o r d i

D

H o p u r G

Bajo potencial de Escorrentía: Son suelos que tienen altas tasas de infiltración aún cuando están enteramente mojados y están constituidos mayormente por arenas y gravas profundas bien y hasta excesivamente drenadas. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua. Moderadamente bajo potencial de escorrentía: Son suelos que tienen tasas de infiltración moderadas cuando están cuidadosamente mojados y están constituidos mayormente de suelos profundos de texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas. Estos suelos tienen una tasa moderada de transmisión del agua. Moderadamente bajo potencial de escorrentía: Son suelos que tienen bajas de infiltración cuando están completamente mojados y están constituidos mayormente por suelos con un estrato que impide el movimiento del agua hacia abajo, o suelos con una textura que va de moderadamente fina a fina. Estos suelos tienen una baja tasa de transmisión del agua. Alto potencial de escorrentía: Son suelos de alto potencial de escurrimiento, de tasas de infiltración infiltración muy bajas cuando están están completamente completamente mojados y están constituidos mayormente por suelos arcillosos con un alto potencial de esponjamiento, suelos con índice de agua permanentemente alto, suelos con arcilla o capa de arcilla en la superficie o cerca de ella y suelos superficiales sobre material casi impermeable. Estos suelos tienen una tasa muy baja de transmisión del agua

Fuente : Hid Hid rolo ología gía Bá sica : Reye Reyess C . Luís Luís.. CO C O NC YTEC YTEC Lima Per Pe rú 1992 1992.. Los valor valores es de C N para varios varios tipos de usos usos de suelos uelos se se dan en el c uadro uadro 9. Para una una c uenca uenc a hec ha de d e varios varios tipo tiposs y us usos de suelos se puede p uede c alcular alc ular un CN c ompues ompue sto. Los suelos suelos han sido sido c las lasif ifica icado doss en c uatro uatro gr g rupos A, B, B, C y D de ac a c uerdo al a l potencial potenc ial de escurr esc urrimiento. imiento.


26


C uadr uad ro 9: C urvas urvas de Esc Esc orrentí orrentía a par pa ra los complejos co mplejos Suelo – C obert ob ertur ura a (CN) (C N) C o b e rt u r a

G rup o de Su e l o s

Uso de la

Tratamiento o

Condición

Tierra

práctica

h i d ro l ó g i ca

a r e l i h n e o v i t l u C o j o r t s a R s a r e l i s h a h n c e e s r t o s v e i t l u C * o n s n ó e a i s h c a c a s e t o o r t r n s i n e e m s e u a j g r a e e r L l i r h o f o e r o t s a P e d s o t s a P

e u q s o B

Co rti j o s Caminos Tierra** Pavimentos **

B

C

D

N ú m e ro d e C urv a 77

86

91

94

Hileras rectas

Mal a

71

91

88

91

Hileras rectas

Bue n a

67

78

85

89

C/curvas C/curvas de nive l

Mal a

70

79

84

88

C/curvas C/curvas de nive l

Bue n a

65

75

82

86

terrazas

Mal a

66

74

80

82

terrazas

Bue n a

62

71

78

81

Hileras rectas

Mal a

65

76

84

86

Hileras rectas

Bue n a

63

75

83

87

Curvas de nivel

Mal a

63

74

82

85

Curvas de nivel

Bue n a

61

73

81

84

terrazas

Mal a

61

72

79

82

terrazas

Bue n a

59

70

78

81

Hileras rectas

Mal a

66

77

85

89

Hileras rectas

Bue n a

58

72

81

85

Curvas de nivel

Mal a

64

75

83

85

Curvas de nivel

Bue n a

55

69

78

83

terrazas

Mal a

63

73

80

83

terrazas

Bue n a

51

67

76

80

Mal a

68

79

86

89

Re gu l ar

49

69

79

84

Bue n a

39

31

74

80

Curvas de Nivel

Mal a

78

37

81

88

Curvas de Nivel

Re gu l ar

25

59

75

83

Curvas de Nivel

Bue n a

6

35

70

79

Bue n a

30

59

71

78

Mal a

45

66

77

83

Re gu l ar

36

60

73

79

Pastizales o similares

Pasto de Corte

-. -

Hileras rectas

A

Pradera Bosque

Bue n a Pa ti o s

25

55

70

77

-. -

59

74

82

86

-. -

72

82

87

89

-. -

74

84

90

92

* Siembr Siembra a tupida tupida o a l voleo voleo ** Incluyendo derecho de vía Fuente ue nte Hidrolog Hidrología ía Bá sica : Reye Reyess C . Luís Luís.. CO C O NC YTE YTEC Lima Perú P erú 199 1992. 2.


27


4.7 C ALC ALCU ULO DE CAUD CAUDALE ALES S En este estudio el área en estudio corresponde a áreas menores de drenaje puntual se refier efieren en a aquel aq uellas las que por su tamaño son menores menores a 2.5 km km2, y sus líneas de drenaje confluyen hacia una quebrada o depresión natural. El ca c a udal uda l se se hall ha lló ó del sigui siguiente ente modo: mod o: 1° En las áreas de drenaje, se se mide mide la longitud longitud y pendiente pe ndiente del d el cur c ursso pr p rincipal. incipa l. 2° Se calcula la precipitación de diseño para el caudal del mismo, para un determinado tiempo tiempo de retorno en es e ste c a so 25 años año s. 3° Se calcula el coeficiente de escurrimiento de cada área, para este caso CN = 80., para pradera natural regular, el método del Hidrograma Unitario Triangular se aplica par pa ra c ada ad a área parcial p arcial y se hal ha llan los los c audales auda les de diseño. diseño. El estudio ha considerado la construcción de 01 canal de evacuación pluvial, los c audales aud ales de diseño diseño se deter de terminar minaron on pa ra 2, 5, 5, 10, 10, 20, 20, 25, 25, 50, 50, 75 y 100 100 años de per pe riodo de retorno.


28


Cuadro 10: Parámetros de la cuenca Chacarilla Alta MÉTODO DE LA SCS PARA ABSTRACCIONES

Dat os Gen Gener er al es: CN: S: I a: SUBC UENCA

Ar ea de l a Subc uenc a ( km2) L ongi t ud ud del c auc e pr i nc i pal L ( m) Cot a mayor ( ms nm) Cot a menor ( ms nm) Des ni ve v el del c auc e pr i nc nc i pa pal H( m)

PARÁMETROS

L ongi t ud ud del c auc e pr i nc i pal L ( m) Des ni ve v el del c auc e pr i nc nc i pa pal H( m) Pendi en ent e del c auc e pr i nc nc i pa pal ( %) K Cur va númer o CN S Per di da i ni ci al I a ( mm) Por Por cent cent aj e i mper per meabl eabl e Ti empo de concent r aci ón Tc ( mi n) Ti empo de concent r aci ón Tc ( hr ) SCS L ag ( hr ) SCS L ag ( mi n)

80 2. 50 12. 70

29

CHACARILLA A LTA

0. 97 1, 61 610. 30 4, 257. 98 3, 924. 24 333. 74 74

CHACARILLA A LTA

1, 61 610. 30 333. 74 74 20. 73 73 3, 537. 17 80. 00 2. 50 12. 70 8. 00 10. 53 0. 18 0. 11 6. 32

Fuente: Elab Elaborac oración ión Prop Propia ia

Con los parámetros considerados se calcula las máximas avenidas de diseño para diferentes períodos de retorno. A continuación se muestran los resultados de caudales máximos instantáneos para el diseño del canal de evacuación de aguas pluviales, para distintos períodos de retorno. Ver Cuad C uad ro 11. 11.



C uad ua d ro 11: 11: Anális Aná lisis is d e máxima máxima avenid a venidas as método métod o SC SC S - Río Río Chac C hac a rilla illa Alta TR TR 2 a ños

30



C uad ua d ro 12: 12: Anális Aná lisis is d e máxima máxima avenid a venidas as método métod o SC SC S - Río Río Chac C hac a rilla illa Alta TR TR 5 a ños

31



C uad ua d ro 13: 13: Anális Aná lisis is d e máxima máxima avenid a venidas as método métod o SC SC S - Río Río Chac C hac a rilla illa TR TR 10 a ños

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C uad ua d ro 18: 18: Anális Aná lisis is d e máxima máxima avenid a venidas as método métod o SC SC S - Río Río Chac C hac a rilla illa TR TR 100 100 a ños

37



A c ontinua ontinua c ión se se tiene tiene el res resumen umen de las má má ximas imas avenidas avenida s de dis d iseño eño.. Ver cuad c uadrro 23. 23. C uadr uad ro 19: Res esum umen en de c audal aud al de diseño diseño de c anal de evac uación uac ión de aguas agua s pluviales Caudal Máximo Instantaneo (m3/s) T (años) 2 5 10 20 25 50 75 100

Subcuenca Chacarilla Alta 0.4 1.0 1.5 2.1 2.3 2.9 3.3 3.6


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ESTUDIO HIDROLOGICO PARA DRENAJE URBANO - PUNO.pdf

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