ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI
ESTUDIO HIDROLÓGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL AEROPUERTO ALCANTARI “LADO AIRE”
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS, SERVICIOS Y VIVIENDA VICEMINISTERIO DE TRANSPORTE CONSTRUCCIÓN VIALES E HIDRÁULICAS S.A. – CONVISA AGOSTO, 2012
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ESTUDIO HIDROLÓGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL AEROPUERTO ALCANTARI “PISTA”
1.
ANTECEDENTES ................................................................................................................................... 1
2.
ESTUDIO HIDROLÓGICO....................................................................................................................... 1 2.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 1 2.2 INFORMACIÓN EXISTENTE ................................................................................................................ 2 2.3 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DE LA ZONA ..................................................................................... 2 2.4 IMAGEN SATELITAL DEL ÁREA EN ESTUDIO CON LA UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES METEREOLÓGICAS ......................................................................................................................................... 5 2.5 TRATAMIENTO DE LAS PRECIPITACIONES ......................................................................................... 6 2.5.1 Datos estadísticos de las precipitaciones y su validación de datos .............................................. 7 2.6 DETERMINACIÓN DE LAS PRECIPITACIONES PROMEDIO MÁXIMAS Y MÍNIMAS ...................................................... 8 2.7 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DESAGREGACIÓN DE LAS LLUVIAS MÁXIMAS ............................................... 8 2.8 DETERMINACIÓN DE LAS ECUACIONES DIFERENCIALES PDF E IDF ....................................................................... 9 2.9 TOPOGRAFÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO Y ÁREA DE INFLUENCIA DE LAS CUENCAS ................................................. 12 2.10 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS CUENCAS................................................................ 13 2.11 AREAS DE APORTE DE LAS CUENCAS Y SUBCUENCAS Y PERFILES DE LOS CAUCES ........................... 19 2.12 DETERMINACION DE COEFICIENTES DE ESCORRENTIA DE LAS CUENCAS ............................................................. 20 2.13 CÁLCULO DE CAUDALES ESPERADOS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO EN LOS NUDOS DEL MODELO HIDROLÓGICO ................................................................................................................................................... 20
3.
DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE DRENAJE ............................................................................... 24 3.1 NORMATIVAS HIDRÁULICAS PARA EL DISEÑO DE AEROPUERTOS ...................................................................... 24 3.2 DATOS A EMPLEARSE EN EL DISEÑO .......................................................................................................... 24 3.2.1 ECUACIONES PDF E IDF UTILIZADAS ...................................................................................................... 25 3.2.2 TOPOGRAFÍA DEL ÁREA EN ESTUDIO A SER MODELADA.............................................................................. 25 3.2.3 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO .............................. 26 3.2.4 DETERMINACIÓN DE LAS RUTAS DE FLUJO EN EL ÁREA MODELADA ........................................... 28 3.3 DRENAJE TRANSVERSAL DE LA PISTA .............................................................................................. 29 3.3.1 Determinación de las áreas de aporte en el área modelada ...................................................... 29 3.3.2 Determinación de los coeficientes de escorrentía en el área modelada ..................................... 29 3.3.3 Diseño de los tipos de canales a ser construidos ........................................................................ 30 3.3.4 Determinación de las pendientes de diseño entre los nudos ...................................................... 30 3.3.5 Cálculo de los parámetros hidráulicos en el área a ser modelada.............................................. 30 3.4 DRENAJE LONGITUDINAL ........................................................................................................................ 31 3.5 SUBDRENAJE LONGITUDINAL ................................................................................................................... 34
4.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................. 34 ANEXOS ............................................................................................................................................ 36 ANEXO 1: CAPACIDAD HIDRÁULICA DE LAS ALCANTARILLAS "HYDRAIN-HY8" .................................. 37 ANEXO 2: CAUDALES PARA EL DISEÑO DEL DRENAJE LONGITUDINAL: PISTA..................................... 62 ANEXO 3: DETALLE DEL DRENAJE LONGITUDINAL: PISTA.................................................................... 66
1
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INDICE DE TABLAS
TABLA 1. TABLA 2. TABLA 3. TABLA 4. TABLA 5. TABLA 6: TABLA 7. TABLA 8. TABLA 9. TABLA 10. TABLA 11. TABLA 12. TABLA 13. TABLA 14.
PRECIPITACIONES MENSUALES (MM) TEMPERATURA MEDIA TEMPERATURA MÁXIMA MEDIA TEMPERATURA MÍNIMA MEDIA CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTACIONES METEOROLÓGICAS EN EL ÁREA EN ESTUDIO PRECIPITACIONES MENSUALES: ESTACIÓN SUCRE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS CUENCAS CAUDALES DE CRECIDA EN CUENCAS PISTA CRITERIOS DE DISEÑO DEL DRENAJE TRANSVERSAL CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS CUENCAS QUE ATRAVIESA LA VÍA PARÁMETROS HIDRÁULICOS DE CUNETAS LADO DERECHO PARÁMETROS HIDRÁULICOS DE CUNETAS LADO IZQUIERDO PARÁMETROS HIDRÁULICOS DE CUNETAS CENTRALES EN EL LADO IZQUIERDO CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE LA OBRA TRANSVERSAL EN LA CALLE DE RODAJE 1
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ESTUDIO HIDROLÓGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE DE LA PISTA DEL AEROPUERTO ALCANTARI “LADO AIRE” 1. ANTECEDENTES El presente estudio tiene por objeto diseñar el sistema de drenaje del aeropuerto Alcantari “Lado Aire” para lo cual, se parte de la elaboración del estudio hidrológico que provee caudales de crecida, input necesario para el diseño de las obras. El estudio se desarrolla en dos partes, la hidrología y el diseño del sistema de drenaje de la pista. La estructura de ambos estudios obedece a lineamientos instruidos por la Supervisión.
2. ESTUDIO HIDROLÓGICO 2.1 INTRODUCCIÓN El estudio hidrológico se centra en la determinación de caudales de diseño en todos los cursos que atraviesan la pista. El cálculo de caudales se realiza empleando métodos de transformación de precipitación en escurrimiento, los cuales requieren para su aplicación, precipitaciones de diseño, parámetros morfométricos de las cuencas y abstracciones iniciales, traducidas en coeficientes de escorrentía. La información meteorológica considerada en el estudio corresponde a la estación Sucre, aunque también se analizaron los registros de las estaciones Yamparaez y Alcantari. El tratamiento de precipitaciones máximas en 24 horas, se ha realizado empleando dos metodologías, la primera que considera distribuciones de probabilidad, y la segunda, que emplea regresiones lineales múltiples para la determinación de ecuaciones de intensidad - duración – frecuencia (IDF), los resultados del empleo de estas metodologías se presenta en el estudio realizado por CONVISA, en atención a que las ecuaciones IDF empleadas finalmente, corresponden a las elaboradas por la Supervisión del estudio. Posteriormente, se han definido 4 cuencas que cruzan la pista proyectada; en ellas, se han determinado sus parámetros morfométricos principales. La información generada, se aplicó al Método Racional para el cálculo de caudales, habiéndose empleado coeficientes de escorrentía instruidos por la supervisión. Los caudales se determinaron para una recurrencia de 100 años. En los siguientes acápites, se presenta inicialmente una breve caracterización climática e hídrica del área en estudio, luego la determinación de los parámetros necesarios para el cálculo de caudales, y finalmente los resultados del cálculo correspondiente.
1
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2.2 INFORMACIÓN EXISTENTE La información recopilada y empleada en estudio fue la siguiente:
Estudio hidrológico del aeropuerto Alcantari – Informe 4 (PROINTEC, 2006). Información meteorológica, de la estación Sucre, y de forma referencial Yamparaez y Alcantari. Información cartográfica, que incluye: cartografía digital a escala 1:50,000, imágenes satelitales, mapas de suelos, mapas de cobertura vegetal, modelo digital de terreno del área en estudio. Información topográfica del área en estudio.
2.3 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DE LA ZONA
CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA
El clima en el área en estudio, según el mapa climático de Bolivia según el sistema de Thornthwaite, corresponde a subhúmedo seco. Las precipitaciones registradas a nivel anual llegan en promedio a 673 mm en Sucre y a 485.3 mm en Alcantari. En ambos casos, la precipitación presenta un régimen estacional, registrándose las máximas entre noviembre y marzo, y las mínimas en los meses de junio y julio, constituyéndose los meses restantes en periodos de transición. Tabla 1. Precipitaciones mensuales (mm) ESTACIÓN
PRECIPITACIONES MENSUALES (mm) E
F
M
A
SUCRE
142.6 110.4 103.6
31.9
ALCANTARI
103.4
3.5
64.7
72.5
M 3.8 1.3
J
J
A
0.9
3.6
9.5
1.3
2.6
11
S 30.9 23.7
O 54.4 29.5
N 72.4 78.2
D
TOTAL
109
673.0
93.6
485.3
2
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Figura 1. Precipitación mensual (mm) PRECIPITACIÓN MENSUAL (mm)
DÍAS CON PRECIPITACIÓN
160 140 120 100 80
SUCRE
60
ALCANTARI
40 20 0 E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
MES
Las temperaturas promedio a nivel anual, son mayores en Sucre, estación en la que se registra 15oC, mientras que en Alcantari la temperatura media anual es de 13oC; la temperatura máxima media es de 21.6oC en Sucre y 25.3oC en Alcantari, mientras que las mínimas medias son de 7.3oC y 3.0oC, respectivamente; es posible apreciar que en Alcantari se presentan las temperaturas más altas y también las más bajas. A nivel mensual, las temperaturas al igual que las precipitaciones, presentan un régimen estacional, es decir, con variaciones entre la época seca y húmeda; en general, durante todo el año, en Alcantari las temperaturas máximas son 4oC mayores a las que se registran en Sucre, mientras que las mínimas suelen ser entre 4oC y 7oC menores; en la estación de Alcantari se registraron en la época seca incluso valores de temperatura bajo cero, situación que no se encuentra en Sucre. Tabla 2. Temperatura media ESTACIÓN
TEMPERATURA MEDIA AMBIENTE oC E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
SUCRE
15.9
15.6
15.7
15.2
14.1
12.9
12.5
13.8
14.8
16.2
16.5
16.5
ALCANTARI
13.7
13.8
13.4
13.3
11.9
10.5
10.7
12.5
13
14
14.3
14.4
PROM 15.0 13.0
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Figura 2. Temperatura media TEMPERATURA MEDIA AMBIENTE (oC) 18
TEMPERATURA MEDIA Oc
16 14 12 10
8
SUCRE
6
ALCANTARI
4
2 0 E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
MES
Tabla 3. Temperatura máxima media ESTACIÓN
TEMPERATURA MÁXIMA MEDIA oC E
SUCRE
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
21.2
20.8
21.1
21.4
21.6
21
20.6
21.7
22.1
23
22.8
22.4
25
24.9
25.7
25.2
24.8
24.1
24.6
25.1
25.9
26.5
26.3
25.6
ALCANTARI
PROM 21.6 25.3
Figura 3. Temperatura máxima media
TEMPERATURA MÁXIMA MEDIA (oC)
TEMPERATURA MÁXIMA MEDIA (oC)
30 25 20 15 SUCRE
10
ALCANTARI
5 0 E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
MES
4
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Tabla 4. Temperatura mínima media ESTACIÓN
TEMPERATURA MÍNIMA MEDIA oC E
SUCRE
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
PROM
10.4
10.1
9.9
8.7
6.2
4.5
4.1
5.4
6.9
8.9
9.7
10.4
7.9
6.9
6.9
5.1
4.6
0.2
-3.8
-2.2
-0.5
2.1
3.7
5.8
7.4
3.0
ALCANTARI
Figura 4. Temperatura mínima media TEMPERATURA MÍNIMA MEDIA (oC)
TEMPERATURA MÍNIMA MEDIA (oC)
12 10 8 6 4 SUCRE
2
ALCANTARI
0
-2
E
F
M
A
M
J
J
A
S
O
N
D
-4 -6
MES
2.4 IMAGEN SATELITAL DEL ÁREA EN ESTUDIO CON LA UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES METEREOLÓGICAS Para el análisis de las precipitaciones en el área en estudio, se han considerado inicialmente tres estaciones representativas, Sucre, Yamparaez y Alcantari, cuyas características se presentan a continuación, en la siguiente Tabla y Figura: Tabla 5. Características de las estaciones meteorológicas en el área en estudio LATITUD
LONGITUD
ALTURA
S
W
(msnm)
ESTACIÓN
PROVINCIA
TIPO DE ESTACIÓN
AÑOS REPORTADOS
LONG. REGISTRO (años) 42
Sucre
19º00’35”
65º17’38’
2904
Oropeza
Climatológica
1970-2011
Yamparaez
19º11’00”
65º07’14’
3100
Yamparaez
Pluviométrica
1974-2010
18
Alcantari
19º11’00”
65º07’00’
2530
Yamparaez
Climatológica
1991-1999
8
Fuente: SENAMHI
5
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Figura 6. Mapa de ubicación de estaciones meteorológicas
Las abstracciones o pérdidas iniciales están relacionadas con el agua que se infiltra en el suelo y con el agua que es retenida temporalmente por la vegetación. Las abstracciones se constituyen en el factor que permite la transformación de la precipitación total en precipitación efectiva, que es la que genera escurrimiento. Para el presente estudio, se considera el método del SCS para abstracciones (Números de Curva) y los coeficientes de escorrentía. 2.5 TRATAMIENTO DE LAS PRECIPITACIONES El tratamiento de precipitaciones realizado por CONVISA, el cual incluye el análisis de consistencia de las precipitaciones de las estaciones consideradas, y la determinación de las relaciones precipitación-duración-frecuencia (PDF) e intensidad-duración-frecuencia (IDF), en atención a que no fue empleado en los cálculos, debido a que la Supervisión proporcionó la ecuación a ser utilizada, la cual fue determinada por el Dr. Hugo Balcázar especialista hidrólogo e hidráulico de la Supervisión. En tal sentido, los siguientes acápites relacionados con el tratamiento de las precipitaciones, consideran el producto realizado por la Supervisión.
6
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2.5.1
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Datos estadísticos de las precipitaciones y su validación de datos
Los datos de la estación Sucre y sus estadísticos se presentan a continuación: Tabla 6. Precipitaciones mensuales: Estación Sucre
7
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2.6 DETERMINACIÓN DE LAS PRECIPITACIONES PROMEDIO MÁXIMAS Y MÍNIMAS
2.7 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE DESAGREGACIÓN DE LAS LLUVIAS MÁXIMAS
8
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2.8 DETERMINACIÓN DE LAS ECUACIONES DIFERENCIALES PDF E IDF
9
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2.9 TOPOGRAFÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO Y ÁREA DE INFLUENCIA DE LAS CUENCAS En la siguiente figura se muestra la topografía levantada en el área en estudio, la cual abarca las áreas de aporte a la pista en toda su extensión.
12
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Figura 7. Topografía en el área en estudio
2.10
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS CUENCAS
Considerando solamente la pista en su primera fase, se pueden identificar cinco cuencas, sin embargo, la solución de drenaje adoptada considera cuatro descargas principales, razón por la cual la Supervisión instruye se distribuya el área de la menor de las cuencas en las adyacentes. En tal sentido, se presenta a continuación la figura con las cuencas definidas con sus subdivisiones en subcuencas, y en las tablas siguientes, sus características físicas.
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Figura 8. Mapa de cuencas en el área en estudio
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Tabla 7. Características físicas de las cuencas CUENCA - 01 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T-(4.1-4) T-(5-4) T-(3.1-3) T-(4-3) T-(2.3-2.1) T-(2.2-2.1) T-(2.1-2) T-(2.4-2) T-(3-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
539.152 747.98 525.21 845.89 1295.75 987.26 190.01 635.38 202.65 298.40
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
539.152 747.98 525.21 845.89 1295.75 987.26 190.01 635.38 202.65 298.4
58632.788 181205.911 149821.98 283980.19 412244.02 133490.179 123718.121 100115.821 42504.43 0.00
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 01 5.86 5.86 18.12 23.98 14.98 38.97 28.40 67.36 41.22 108.59 13.35 121.94 12.37 134.31 10.01 144.32 4.25 148.57 0.00 148.57
2507.27 2098.52 2238.84 2945.08 3344.42 2145.35 1492.80 1613.51 852.30 0.00
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
108.75 242.26 285.26 335.72 318.15 135.21 651.11 157.57 209.74 0.00
3177.00 3232.00 3116.00 3129.00 3229.00 3158.00 3105.00 3112.00 3104.00 3096.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3129.00 3129.00 3104.00 3104.00 3105.00 3105.00 3096.00 3096.00 3096.00 3085.00
8.90 13.77 2.28 2.96 9.57 5.37 4.74 2.52 3.95 3.69
El área de la cuenca 01 se ha dividido en 4 tramos principales y 6 secundarios, en general se tienen 9 subcuencas de aporte. 15
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.5 0.8
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Los puntos clave de control de flujo para el diseño de obras hidráulicas son: El nudo 2 caudal de cruce de la pista de aterrizaje El nudo 3 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto El nudo 2.1 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto Figura 9. Áreas de aporte y subcuencas CUENCA 01
CUENCA - 02 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
1 2 3 4 5 6 7 8
TRAMO
T-(5.1-5) T-(6-5) T-(3.2-3) T-(3.1-3) T-(5-4) T-(3-2) T-(4-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
370.974 563.404 760.952 830.929 651.343 179.342 187.421 373.047
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
370.974 563.404 760.952 830.929 651.343 179.342 187.421 373.047
29800.425 239237.094 85720.129 400396.86 142782.719 94252.522 111009.156
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 02 2.98 2.98 23.92 26.90 8.57 35.48 40.04 75.52 14.28 89.79 9.43 99.22 11.10 110.32 0.00 110.32
1210.66 2591.29 2097.02 2817.28 2162.17 1291.54 1328.95
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
80.33 424.63 112.65 481.87 219.21 525.55 592.30 0.00
3158.00 3181.00 3146.00 3145.00 3130.00 3102.00 3102.00 3098.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3130.00 3130.00 3102.00 3102.00 3102.00 3098.00 3098.00 3093.00
7.55 9.05 5.78 5.17 4.30 2.23 2.13 1.34
El área de la cuenca 02 se ha dividido en 5 tramos principales y 3 secundarios, en general se tienen 7 subcuencas de aporte.
16
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
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Los puntos clave de control de flujo para el diseño de obras hidráulicas son: El nudo 2 caudal de cruce de la pista de aterrizaje El nudo 3 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto Figura 10. Áreas de aporte y subcuencas CUENCA 02
CUENCA - 03 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
T-(7.1-7) T-(8-7) T-(6.3-6.1) T-(6.2-6.1) T-(6.1-6) T-(7-6) T-(5.1-5) T-(6-5) T-(4.1-4) T-(5-4) T-(3.1-3) T-(4-2) T-(3-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
300.042 470.594 390.455 388.665 256.143 331.022 1175.69 301.536 637.481 363.892 674.219 376.500 411.784 243.297
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
300.042 470.594 390.455 388.665 256.143 331.022 1175.69 301.536 637.481 363.892 674.219 376.5 411.784 243.297
72052.337 72191.23 123020.942 86490.66 56435.163 43162.182 321205.365 35972.97 97244.89 144358.52 235492.64 74497.45 217566.32
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 03 7.21 7.21 7.22 14.42 12.30 26.73 8.65 35.38 5.64 41.02 4.32 45.34 32.12 77.46 3.60 81.05 9.72 90.78 14.44 105.21 23.55 128.76 7.45 136.21 21.76 157.97 0.00 157.97
1678.59 1422.56 1888.61 1540.50 1237.22 1032.55 2855.17 845.11 2046.38 2087.00 2735.58 1258.04 2076.00
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
240.14 153.40 315.07 222.53 220.33 130.39 273.21 119.30 152.55 396.71 349.28 197.87 528.35 0.00
3191.00 3235.00 3187.00 3194.00 3139.00 3146.00 3208.00 3125.00 3138.00 3112.00 3146.00 3101.00 3113.00 3093.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3146.00 3146.00 3139.00 3139.00 3125.00 3125.00 3112.00 3112.00 3101.00 3101.00 3113.00 3093.00 3093.00 3089.00
15.00 18.91 12.29 14.15 5.47 6.34 8.17 4.31 5.80 3.02 4.89 2.12 4.86 1.64
El área de la cuenca 03 se ha dividido en 7 tramos principales y 7 secundarios, en general se tienen 13 subcuencas de aporte. Los puntos clave de control de flujo para el diseño de obras hidráulicas son: El nudo 2 caudal de cruce de la pista de aterrizaje El nudo 3 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto El nudo 4 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto Figura 11. Áreas de aporte y subcuencas CUENCA 03 17
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
CUENCA - 04 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T-(5.1-5) T-(6-5) T-(4.1-4) T-(5-4) T-(4-3) T-(2.3-2.2) T-(2.2-2) T-(2.1-2) T-(3-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
451.715 827.984 287.339 475.96 337.294 845.351 253.736 546.161 332.814 333.578
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2) ÁREA (Ha)
451.715 827.984 287.339 475.96 337.294 845.351 253.736 546.161 332.814 333.578
126101.781 422500.945 67422.316 53990.36 93399.365 328662.672 25397.608 161216.09 73367.49
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 04 12.61 12.61 42.25 54.86 6.74 61.60 5.40 67.00 9.34 76.34 32.87 109.21 2.54 111.75 16.12 127.87 7.34 135.21 0.00 135.21
1963.50 2986.98 1578.31 1125.95 1416.04 3402.52 681.72 1700.36 1171.88
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
279.16 510.28 234.64 113.43 276.91 388.79 100.09 295.18 220.45
3200.00 3245.00 3142.00 3146.00 3121.00 3160.00 3112.00 3112.00 3109.00 3098.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3146.00 3146.00 3121.00 3121.00 3109.00 3112.00 3098.00 3098.00 3098.00 3089.00
El área de la cuenca 04 se ha dividido en 5 tramos principales y 5 secundarios, en general se tienen 9 subcuencas de aporte. Los puntos clave de control de flujo para el diseño de obras hidráulicas son: El nudo 2 caudal de cruce de la pista de aterrizaje El nudo 3 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto El nudo 2.2 caudal de cruce para el camino de acceso al aeropuerto
Figura 12. Áreas de aporte y subcuencas CUENCA 04 18
11.95 11.96 7.31 5.25 3.56 5.68 5.52 2.56 3.31 2.70
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
2.11 AREAS DE APORTE DE LAS CUENCAS Y SUBCUENCAS Y PERFILES DE LOS CAUCES
Las áreas de aporte de las cuencas y subcuencas se presentan en el acápite anterior, sus perfiles se muestran en los siguientes gráficos (La escala vertical se presenta distorsionada en relación con la horizontal 1 a 10):
19
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
2.12
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
DETERMINACION DE COEFICIENTES DE ESCORRENTIA DE LAS CUENCAS
La Supervisión instruyó el empleo de los siguientes coeficientes de escorrentía:
2.13 CÁLCULO DE CAUDALES ESPERADOS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO EN LOS NUDOS DEL MODELO HIDROLÓGICO
20
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
El cálculo de los caudales se realizó utilizando el método racional, el cual fue aprobado e instruido por la Supervisión:
El tiempo de concentración se calculó según la siguiente instrucción:
Los resultados del cálculo para una recurrencia de 100 años (según lo aprobado por la Supervisión), se presentan en las siguientes Tablas:
Tabla 8. Caudales de crecida en cuencas pista
21
2.13 74.29
74.29 0.7
0.7
0.6
0.8
0.9
0.9 0.9 0.5 0.5 0.5
24.31 20.59 29.02 26.14 55.16
4.29 20.02 7.14 4.71 5.55 0.00
0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
112.65 481.87 219.21 525.55 592.30 0.00
8.57 40.04 14.28 9.43 11.10 0.00
760.952 830.929 651.343 179.342 187.421 373.047
5.78 5.17 4.30 2.23 2.13 1.34
3
3
4
2
2
1
3.2
3.1
5
3
4
2
T-(3.2-3)
T-(3.1-3)
T-(5-4)
T-(3-2)
T-(4-2)
T-(2-1)
13.45 1
1.8
1.3
1.49 11.96
0.5
80.33 424.63
2.98
CUENCA - 02 23.92
Vterr (m/s)
563.404
Nº SECTOR
317.148235 356.180952 1050.42 1208.41429 681.973684 1096.95556 237.5125 1058.96667 289.5 426.285714
Te (s)
1334.78907 1361.42694 2063.70922 2405.7598 2020.53041 2134.36691 487.92871 1099.08223 1070.24184 664.194652
Tp (s)
285.364615 313.002222 760.952 923.254444 723.714444 358.684 374.842 746.094
Te (s)
1169.21632 1357.01396 1828.47523 1981.96233 1865.52846 607.782528 630.4219 1036.99243
Tp (s)
CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE CRECIDAS - CUENCA (ALCANTARI)
0.8
0.5
5.01
33.47
Área de Cálculo (Ha) L media Área ÁREA DE Coef. Esc. (-) (m) APORTE (Ha) Sector Colect. Intercep.
209.74
0.8
6.19
1.9
370.974
298.4
4.25
157.57
0.8
6.67
0.7
0.5
9.05
3.69
202.65
10.01
651.11
0.5
20.61
33.68
7.55
TRAMO
1
3.95
635.38
12.37
135.21
0.5
7.49 14.20
2.1
1.7
5
2
T-(2-1)
2
2.52
190.01
13.35
318.15
0.5
0.5
11.99
CUENCA - 01
5
3
T-(3-2)
2
4.74
987.26
41.22
335.72
285.26
9.06
2.93
6
2.4
T-(2.4-2)
2
5.37
1295.75
28.40
14.98
0.5
0.5
5.1
2.1
T-(2.1-2)
2.1
9.57
845.89
525.21
242.26
108.75
Vterr (m/s)
T-(6-5)
2.2
T-(2.2-2.1)
2.1
2.96
2.28
18.12
5.86
Área de Cálculo (Ha) ÁREA DE L media Área Coef. Esc. (-) APORTE (Ha) (m) Sector Colect. Intercep.
T-(5.1-5)
2.3
T-(2.3-2.1)
3
3
747.98
539.152
LONG. TRAMO (m)
LONG. TRAMO (m)
4
T-(4-3)
13.77
8.90
Pendiente Terreno (%)
Pendiente Terreno (%)
3.1
T-(3.1-3)
4
4
HASTA
HASTA
5
T-(5-4)
TRAMO
DESDE
4.1
DESDE
T-(4.1-4)
Nº SECTOR
CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE CRECIDAS - CUENCA (ALCANTARI)
1454.58094 1670.01619 2589.42723 2905.21678 2589.2429 966.466528 1005.2639 1783.08643
Tc (s)
1651.9373 1717.60789 3114.12922 3614.17408 2702.50409 3231.32246 725.44121 2158.04889 1359.74184 1090.48037
Tc (s)
24.2430156 27.8336031 43.1571205 48.4202796 43.1540484 16.1077755 16.7543983 29.7181072
Tiempo (min)
27.5322884 28.6267982 51.9021536 60.2362347 45.0417349 53.8553744 12.0906868 35.9674816 22.662364 18.1746728
Tiempo (min)
100 100 100 100 100 100 100 100
Curva Frec. (años)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Curva Frec. (años)
162.642833 144.800949 100.119353 90.8812326 100.12535 229.408047 221.936167 137.036097
Intens. I (l/s/Ha)
146.133012 141.418014 85.7239573 75.6298588 96.5831307 83.100698 292.026099 116.707983 172.135084 207.251852
Intens. I (l/s/Ha)
242.34 1732.09 429.11 1819.43 714.81 1729.78 1970.96 0.00
Caudal Q (l/s)
428.41 1281.29 642.17 1073.87 1990.79 554.66 2890.31 934.75 365.83 0.00
Caudal Q (l/s)
0.24 1.73 0.43 1.82 0.71 1.73 1.97 8.64
Caudal Q (m3/s)
0.43 1.28 0.64 1.07 1.99 0.55 2.89 0.93 0.37 10.16
Caudal Q (m3/s)
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
22
0.00
0.00
528.35 0.00
10.88
3.72
11.77
78.98
78.98
56.33
1
0.5
0.9
0.5
0.9
0.6
1 0.7 1 0.6 0.6 0.6
30.13 38.17 17.70 25.76 41.84 85.31
3.37 2.70 4.67 16.43 1.27 8.06 3.67 0.00
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
234.64 113.43 276.91 388.79 100.09 295.18 220.45 0.00
6.74 5.40 9.34 32.87 2.54 16.12 7.34 0.00
287.339 475.96 337.294 845.351 253.736 546.161 332.814 333.578
7.31 5.25 3.56 5.68 5.52 2.56 3.31 2.70
4
4
3
2.2
2
2
2
1
4.1
5
4
2.3
2.2
2.1
3
2
T-(4.1-4)
T-(5-4)
T-(4-3)
T-(2.3-2.2)
T-(2.2-2)
T-(2.1-2)
T-(3-2)
T-(2-1)
27.43
1
1.3
2.1
2.1
21.13
0.5
510.28
CUENCA - 04 42.25
Vterr (m/s)
827.984
Nº SECTOR
142.877143 224.092381 185.930952 185.078571 284.603333 300.929091 839.778571 335.04 637.481 606.486667 749.132222 753 457.537778 486.594
Te (s)
838.306647 972.522672 1021.16577 972.590132 1080.73733 1169.63609 2028.12853 1268.09602 1671.48768 1566.20834 1818.43238 1789.64617 712.37341 782.862787
Tp (s)
215.102381 394.278095 221.03 475.96 481.848571 845.351 253.736 910.268333 554.69 555.963333
Te (s)
1108.53533 1500.72299 1040.00893 1492.67484 1428.95738 1938.80038 1072.30127 1013.03828 727.176226 778.441095
Tp (s)
CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE CRECIDAS - CUENCA (ALCANTARI)
0.8
0.8
0.5
0.5
52.61
Área de Cálculo (Ha) ÁREA DE L media Área LONG. Coef. Esc. (-) (m) TRAMO (m) APORTE (Ha) Sector Colect. Intercep.
243.297
21.76
197.87
349.28
7.22
0.9
1.4
11.96
1.64
411.784
7.45
23.55
0.5
4.86
40.53
5
TRAMO
1
4.86
376.5
674.219
396.71
0.5
1.80
1.1
0.9
6
2
T-(2-1)
2
2.12
4.89
14.44
152.55
0.5
16.06
22.67
2.1
T-(6-5)
3
T-(3-2)
2
3
363.892
9.72
119.30
0.5
2.16
13.30
6.31
4
T-(4-2)
3.02
637.481
3.60
273.21
0.5
2.82
2.1
0.5
3.1
T-(3.1-3)
4
5.80
301.536
32.12
130.39
0.5
4.32
6.15
2.1
2.1
279.16
5
T-(5-4)
4
4.31
1175.69
4.32
220.33
0.5
0.5
7.21
CUENCA - 03
12.61
4.1
T-(4.1-4)
5
8.17
331.022
5.64
222.53
315.07
3.61
3.60
451.715
6
T-(6-5)
5
6.34
256.143
8.65
12.30
0.5
0.5
11.95
5.1
T-(5.1-5)
6
5.47
388.665
390.455
153.40
240.14
Vterr (m/s)
5
7
T-(7-6)
6
14.15
12.29
7.22
7.21
Área de Cálculo (Ha) ÁREA DE L media Área Coef. Esc. (-) APORTE (Ha) (m) Sector Colect. Intercep.
5.1
6.1
T-(6.1-6)
6.1
6.1
470.594
300.042
LONG. TRAMO (m)
T-(5.1-5)
6.2
T-(6.2-6.1)
18.91
15.00
Pendiente Terreno (%)
Pendiente Terreno (%)
6.3
T-(6.3-6.1)
7
7
HASTA
HASTA
8
T-(8-7)
TRAMO
DESDE
7.1
DESDE
T-(7.1-7)
Nº SECTOR
CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE CRECIDAS - CUENCA (ALCANTARI)
1323.63772 1895.00109 1261.03893 1968.63484 1910.80595 2784.15138 1326.03727 1923.30662 1281.86623 1334.40443
Tc (s)
981.18379 1196.61505 1207.09672 1157.6687 1365.34066 1470.56518 2867.9071 1603.13602 2308.96868 2172.69501 2567.5646 2542.64617 1169.91119 1269.45679
Tc (s)
22.0606286 31.5833515 21.0173155 32.8105806 31.8467659 46.4025231 22.1006211 32.0551103 21.3644371 22.2400738
Tiempo (min)
16.3530632 19.9435842 20.1182787 19.2944784 22.7556777 24.5094197 47.7984516 26.7189337 38.4828114 36.2115834 42.7927433 42.3774361 19.4985198 21.1576131
Tiempo (min)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Curva Frec. (años)
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Curva Frec. (años)
176.076722 130.194751 183.401734 126.085505 129.288175 94.1946478 175.808627 128.58085 180.891537 174.880733
Intens. I (l/s/Ha)
226.509664 191.67401 190.272802 197.084674 171.541042 161.154261 91.8748867 149.866561 110.256123 116.045754 100.836086 101.666826 195.348143 182.378047
Intens. I (l/s/Ha)
1110.18 2750.37 618.27 340.37 603.77 1547.91 223.26 1658.34 1061.72 0.00
Caudal Q (l/s)
816.03 691.86 1170.38 852.30 484.05 347.79 1475.54 269.56 536.09 837.61 1187.31 378.70 3400.09 0.00
Caudal Q (l/s)
1.11 2.75 0.62 0.34 0.60 1.55 0.22 1.66 1.06 9.91
Caudal Q (m3/s)
0.82 0.69 1.17 0.85 0.48 0.35 1.48 0.27 0.54 0.84 1.19 0.38 3.40 12.45
Caudal Q (m3/s)
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
23
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
3. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE DRENAJE El drenaje diseñado incluye:
Obras de drenaje transversal (alcantarillas) Obras de drenaje longitudinal
Las obras de drenaje diseñadas obedecen en sus dimensiones, a los caudales de diseño, a las características locales de los sitios de emplazamiento y a condiciones de mantenimiento. La información empleada corresponde a caudales de crecida, topografía a detalle, diseño geométrico e información de campo. Los criterios de diseño empleados, en cuanto a periodos de retorno y condiciones de funcionamiento hidráulico son los siguientes:
Drenaje transversal considera alcantarillas, tubulares o estructuras tipo cajón: Tabla 9. Criterios de Diseño del drenaje transversal PISTA OBRA Alcantarillas
Estructuras tipo cajón
DISEÑO T = 100 años
CONDICIÓN Tirante igual al 81% de la altura de la obra
Es decir, que el diseño de alcantarillas se realiza considerando que las obras trabajan con su máxima capacidad de conducción, generalmente con un tirante del 81% de la altura o diámetro de la obra.
Drenaje longitudinal, compuesto por cunetas y obras complementarias. Se diseña considerando caudales de 10 años de recurrencia, con una intensidad de lluvia de duración igual a 10 minutos.
Es importante mencionar, que si bien no se ha encontrado el nivel freático en ninguna de las calicatas realizadas en la pista, se ha considerado por seguridad, el emplazamiento de subdrenes longitudinales en todos los cortes.
3.1 NORMATIVAS HIDRÁULICAS PARA EL DISEÑO DE AEROPUERTOS El sistema de drenaje de la pista, se ha regido por la Circular 150_5320_5C de la FAA, la cual recomienda para el cálculo de caudales al método racional, y para el análisis hidráulico el software HY-8. 3.2 DATOS A EMPLEARSE EN EL DISEÑO
24
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
3.2.1
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ECUACIONES PDF E IDF UTILIZADAS
La ecuación IDF que se empleó en los cálculos de caudales corresponde a la estación de Sucre, y fue calculada por el Especialista Hidrólogo e Hidráulico de la Supervisión Dr. Ing. Hugo Balcázar:
3.2.2
TOPOGRAFÍA DEL ÁREA EN ESTUDIO A SER MODELADA
La topografía del área de la pista se muestra en la siguiente Figura: Figura 13 Topografía del área en estudio
25
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
3.2.3
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ÁREA EN ESTUDIO
En la siguiente tabla se presentan las características físicas de las cuencas que cruza la pista de aterrizaje, y en las fotografías correspondientes se aprecian los puntos de cruce específicos.
Tabla 10 Características físicas de las cuencas que atraviesa la vía CUENCA 01 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T-(4.1-4) T-(5-4) T-(3.1-3) T-(4-3) T-(2.3-2.1) T-(2.2-2.1) T-(2.1-2) T-(2.4-2) T-(3-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
539.152 747.98 525.21 845.89 1295.75 987.26 190.01 635.38 202.65 298.40
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
539.152 747.98 525.21 845.89 1295.75 987.26 190.01 635.38 202.65 298.4
58632.788 181205.911 149821.98 283980.19 412244.02 133490.179 123718.121 100115.821 42504.43 0.00
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 01 5.86 5.86 18.12 23.98 14.98 38.97 28.40 67.36 41.22 108.59 13.35 121.94 12.37 134.31 10.01 144.32 4.25 148.57 0.00 148.57
2507.27 2098.52 2238.84 2945.08 3344.42 2145.35 1492.80 1613.51 852.30 0.00
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
108.75 242.26 285.26 335.72 318.15 135.21 651.11 157.57 209.74 0.00
3177.00 3232.00 3116.00 3129.00 3229.00 3158.00 3105.00 3112.00 3104.00 3096.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3129.00 3129.00 3104.00 3104.00 3105.00 3105.00 3096.00 3096.00 3096.00 3085.00
8.90 13.77 2.28 2.96 9.57 5.37 4.74 2.52 3.95 3.69
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.5 0.8
CUENCA 02 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
1 2 3 4 5 6 7 8
TRAMO
T-(5.1-5) T-(6-5) T-(3.2-3) T-(3.1-3) T-(5-4) T-(3-2) T-(4-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
370.974 563.404 760.952 830.929 651.343 179.342 187.421 373.047
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
370.974 563.404 760.952 830.929 651.343 179.342 187.421 373.047
29800.425 239237.094 85720.129 400396.86 142782.719 94252.522 111009.156
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 02 2.98 2.98 23.92 26.90 8.57 35.48 40.04 75.52 14.28 89.79 9.43 99.22 11.10 110.32 0.00 110.32
1210.66 2591.29 2097.02 2817.28 2162.17 1291.54 1328.95
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
80.33 424.63 112.65 481.87 219.21 525.55 592.30 0.00
3158.00 3181.00 3146.00 3145.00 3130.00 3102.00 3102.00 3098.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3130.00 3130.00 3102.00 3102.00 3102.00 3098.00 3098.00 3093.00
7.55 9.05 5.78 5.17 4.30 2.23 2.13 1.34
26
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
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CUENCA 03 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
T-(7.1-7) T-(8-7) T-(6.3-6.1) T-(6.2-6.1) T-(6.1-6) T-(7-6) T-(5.1-5) T-(6-5) T-(4.1-4) T-(5-4) T-(3.1-3) T-(4-2) T-(3-2) T-(2-1)
L-DIST (m)
FACTCURVAS
300.042 470.594 390.455 388.665 256.143 331.022 1175.69 301.536 637.481 363.892 674.219 376.500 411.784 243.297
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
300.042 470.594 390.455 388.665 256.143 331.022 1175.69 301.536 637.481 363.892 674.219 376.5 411.784 243.297
72052.337 72191.23 123020.942 86490.66 56435.163 43162.182 321205.365 35972.97 97244.89 144358.52 235492.64 74497.45 217566.32
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 03 7.21 7.21 7.22 14.42 12.30 26.73 8.65 35.38 5.64 41.02 4.32 45.34 32.12 77.46 3.60 81.05 9.72 90.78 14.44 105.21 23.55 128.76 7.45 136.21 21.76 157.97 0.00 157.97
1678.59 1422.56 1888.61 1540.50 1237.22 1032.55 2855.17 845.11 2046.38 2087.00 2735.58 1258.04 2076.00
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
240.14 153.40 315.07 222.53 220.33 130.39 273.21 119.30 152.55 396.71 349.28 197.87 528.35 0.00
3191.00 3235.00 3187.00 3194.00 3139.00 3146.00 3208.00 3125.00 3138.00 3112.00 3146.00 3101.00 3113.00 3093.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3146.00 3146.00 3139.00 3139.00 3125.00 3125.00 3112.00 3112.00 3101.00 3101.00 3113.00 3093.00 3093.00 3089.00
15.00 18.91 12.29 14.15 5.47 6.34 8.17 4.31 5.80 3.02 4.89 2.12 4.86 1.64
27
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8
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CUENCA 04 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Nº
TRAMO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T-(5.1-5) T-(6-5) T-(4.1-4) T-(5-4) T-(4-3) T-(2.3-2.2) T-(2.2-2) T-(2.1-2) T-(3-2) T-(2-1)
3.2.4
L-DIST (m)
FACTCURVAS
451.715 827.984 287.339 475.96 337.294 845.351 253.736 546.161 332.814 333.578
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
LARGO (m) ÁREA (m2)
451.715 827.984 287.339 475.96 337.294 845.351 253.736 546.161 332.814 333.578
126101.781 422500.945 67422.316 53990.36 93399.365 328662.672 25397.608 161216.09 73367.49
ÁREA (Ha)
ÁREA (Ha) PERIMET. ACUMULADA (m)
CUENCA - 04 12.61 12.61 42.25 54.86 6.74 61.60 5.40 67.00 9.34 76.34 32.87 109.21 2.54 111.75 16.12 127.87 7.34 135.21 0.00 135.21
1963.50 2986.98 1578.31 1125.95 1416.04 3402.52 681.72 1700.36 1171.88
ANCHO MEDIO (m)
COTA INI (m)
279.16 510.28 234.64 113.43 276.91 388.79 100.09 295.18 220.45
3200.00 3245.00 3142.00 3146.00 3121.00 3160.00 3112.00 3112.00 3109.00 3098.00
COTA FIN PEND-MEDIA COEF. (m) (%) ESC (-) 3146.00 3146.00 3121.00 3121.00 3109.00 3112.00 3098.00 3098.00 3098.00 3089.00
11.95 11.96 7.31 5.25 3.56 5.68 5.52 2.56 3.31 2.70
DETERMINACIÓN DE LAS RUTAS DE FLUJO EN EL ÁREA MODELADA
La siguiente figura muestra las redes de flujo de las cuatro cuencas identificadas: Figura 14 Redes de Flujo de las 4 cuencas
28
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
3.3 DRENAJE TRANSVERSAL DE LA PISTA 3.3.1
Determinación de las áreas de aporte en el área modelada
Las áreas de aporte corresponden a las cuatro cuencas que atraviesa la pista.
3.3.2
Determinación de los coeficientes de escorrentía en el área modelada
La Supervisión instruyó el empleo de los siguientes coeficientes de escorrentía:
29
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
3.3.3
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
Diseño de los tipos de canales a ser construidos
Para la definición de las obras transversales, no solo se ha considerado el caudal y las características de los sitios de emplazamiento, sino las facilidades de mantenimiento, en atención a la longitud que tendrán las alcantarillas. Se prevé el emplazamiento de estructuras tipo cajón, de hormigón armado, conductos con una rugosidad o coeficiente de Manning de 0.012.
3.3.4
Determinación de las pendientes de diseño entre los nudos
Las pendientes de diseño se encuentran entre 0.5% y 2.5%, pendientes que no permitirán la sedimentación en los conductos y a la vez evitarán procesos erosivos.
3.3.5
Cálculo de los parámetros hidráulicos en el área a ser modelada
La capacidad hidráulica de estas obras se ha determinado a través del software HYDRAIN – HY8, el cual requiere para su aplicación, datos de caudales, ancho representativo del cauce, tipo de obra (sección y material), tipo de aleros, cotas de entrada y salida de la obra, cota de la rasante. El análisis que realiza el modelo considera controles de entrada y salida, dando como resultado los tirantes, velocidades y otros parámetros hidráulicos de interés. Los resultados de la aplicación del modelo se adjuntan en el Anexo 1. En la siguiente Tabla se presentan las características geométricas de las alcantarillas diseñadas: N°
PISTA 1 2 3 4
Progresiva
1+646 2+555 2+983 3+710
Tipo de Obra
DTC 3.0 x2.5 DTC 3.0 x2.0 DTC 3.0 x2.5 DTC 3.0 x2.5
Esviaje Longitud (o)
(m)
286 225 237 255
326.23 309.86 369.67 202.52
Cota Rasante (msnm)
Cota Solera (msnm)
Cota Entrada (msnm)
Cota Salida (msnm)
Longitud A. Arriba (m)
Longitud A. Abajo (m)
2.50 3105.097 2.00 3102.47 0.50 3100.49 1.00 3102.39
3094.07 3092.79 3093.58 3093.77
3098.06 3095.88 3094.50 3094.71
3089.91 3089.68 3092.65 3092.69
159.95 154.36 184.17 94.31
166.28 155.50 185.50 108.21
Pte (%)
A la entrada de las obras se prevé el revestimiento del área comprendida entre los aleros y el zampeado adicional en 5 m aguas arriba, complementariamente se deberán implementar muros de encauce en ambas márgenes entre 5 y 10 m de longitud, además de un azud que servirá de pequeño embalse no solo para reducir el arrastre de sedimentos sino para riego de las áreas verdes del aeropuerto. Aguas abajo, se han considerado escalones para alcanzar el nivel natural de las quebradas para evitar erosión, asimismo, al igual que a la entrada de las obras, se deberá realizar el zampeado a la salida de las alcantarillas en una longitud de 5 m. En los planos adjuntos se muestran de forma esquemática el funcionamiento de las alcantarillas y sus sitios de emplazamiento.
30
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
Figura 15. Alcantarillas proyectadas en la pista de aterrizaje
3.4 DRENAJE LONGITUDINAL El drenaje longitudinal de la pista está constituido por cunetas laterales tanto en el lado derecho como izquierdo (en sentido de las progresivas de la pista), ubicadas a una distancia variable entre 150 y 160 m del eje de la pista, y una cuneta adicional (central) ubicada en el lado izquierdo de la pista a una distancia variable del eje entre 75 y 60 m. del eje de la pista. Las cunetas de los lados derecho e izquierdo, son de sección triangular, con taludes 3:1 en el lado adyacente al final de la franja de seguridad de la pista, y 1:1 en el talud, tienen una altura de 0.40 m y están revestidas con hormigón tipo B. Los caudales de diseño calculados para la verificación hidráulica de las obras, se determinaron a través del método Racional, considerando las áreas de aporte con coeficientes de escorrentía igual 0.8, y una intensidad de precipitación igual a 10 minutos de duración y una recurrencia de 10 años (Anexo 2). Las áreas de aporte consideradas 31
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
se presenta en la siguiente figura y un esquema del funcionamiento del sistema de drenaje longitudinal se presenta en el plano general de drenaje adjunto. Figura 16 Esquema del drenaje longitudinal de la pista con sus correspondientes áreas de aporte
Los parámetros hidráulicos principales de las cunetas se determinaron aplicando la ecuación de Manning, habiéndose obtenido los siguientes resultados:
32
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
Tabla 11. Parámetros hidráulicos de cunetas lado derecho Q (m3/s)
I(m/m)
n
H (m)
0.54
0.005
0.013
0.4
0.54
0.01
0.013
0.35
0.54
0.02
0.013
0.307
V (m/s) 1.7
B(m)
FROUDE
1.6
1.21
2.2
1.4
1.68
2.85
1.23
2.32
0.54 0.03 0.013 0.286 3.33 1.14 2.81 Nota: Sección Triangular, taludes: 3:1 y 1:1, Revestimiento de Hormigón tipo B
Tabla 12. Parámetros hidráulicos de cunetas lado izquierdo Q (m3/s)
I(m/m)
n
H (m)
V (m/s)
B(m)
FROUDE
0.476
0.005
0.013
0.382
1.65
1.53
1.2
0.476
0.01
0.013
0.336
2.14
1.34
1.67
0.476
0.02
0.013
0.295
2.78
1.18
2.31
0.476 0.03 0.013 0.272 3.22 1.088 2.79 Nota: Sección Triangular, taludes: 3:1 y 1:1, Revestimiento de Hormigón tipo B
En el lado izquierdo de la pista, la sección transversal incluida la franja de seguridad no es continua y presenta un quiebre con contrapendiente, es decir que en un primer tramo a los 75 m de eje se forma un quiebre con una pendiente inversa, luego existe un tramo de transición hasta 60 m de eje, y luego se va hasta el final de la pista con el quiebre a esa distancia, es decir, que en el lado izquierdo se forma una especie de cuneta triangular con pendientes del 2.5%, donde se acumulará y circulará agua. Como esta situación deriva del diseño geométrico de la pista y no se puede modificar ya que las normas son estrictas en cuanto a pendientes, aplicando la ecuación de Manning se estimó el ancho del espejo de agua con caudales máximos para diferentes pendientes longitudinales y asumiendo un revestimiento vegetal, los resultados son los siguientes: Tabla 13. Parámetros hidráulicos de cunetas centrales en el lado izquierdo Q (m3/s)
I(m/m)
n
H (m)
V (m/s)
B(m)
FROUDE
0.54
0.002
0.03
0.205
0.33
16.4
0.33
0.54
0.006
0.03
0.166
0.49
13.28
0.54
0.54
0.0005
0.03
0.264
0.19
21.12
0.17
0.54
0.005
0.03
0.172
0.46
13.76
0.5
0.54
0.0055
0.03
0.168
0.47
13.44
0.52
0.54
0.009
0.03
0.154
0.57
12.32
0.66
Como se puede apreciar, con pendientes muy reducidas el espejo de agua es amplio aunque el tirante sea bajo, sin embargo, en todo caso es necesario evacuar el agua en esas áreas. En tal sentido, se ha previsto captar estos caudales a través de sumideros de reja acompañados de cámaras, a las cuales van acoplados tubos de PVC, con una pendiente entre el 5 y 10%, que permiten dar salida al caudal en quebradas naturales, la mayoría de las veces a la entrada de las alcantarillas principales de la pista. Se propone como alternativa en la fase constructiva, captar las aguas a través de rejillas y desembocar el caudal a través de un tubo vertical hacia las alcantarillas principales, previendo medidas contra la erosión en el área de impacto. La ubicación de las cunetas con sus correspondientes puntos de desfogue se detalla en el Anexo 3, su ubicación gráfica se muestra en el plano general de drenaje. 33
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
Para la cuneta central ubicada al lado izquierdo de la pista (en sentido de las progresivas de la pista), se prevé una obra transversal en la calle de rodaje (Prog 0+090), cuyas características de presentan en la siguiente tabla y además en el plano correspondiente: Tabla 14. Características geométricas de la obra transversal en la calle de rodaje 1 N°
Progresiva
Tipo de Obra
CALLE DE RODAJE 0+100 1 ATH Ø 1.00
(o)
(m)
(%)
Cota Rasante (msnm)
90
56.40
0.50
3103.52
Esviaje Longitud
Pte
Cota Solera (msnm)
Cota Entrada (msnm)
Cota Salida (msnm)
Longitud A. Arriba (m)
Longitud A. Abajo (m)
3102.13
3102.27
3101.98
27.00
29.40
3.5 SUBDRENAJE LONGITUDINAL El sistema de drenaje profundo (subdrenaje) tiene por objeto eliminar las aguas subsuperficiales que podrían aflorar a la superficie a través del paquete estructural. La implementación de subdrenaje se ha previsto en todos los cortes que se encuentran en el lado izquierdo de la pista, debido a que se presentan cortes mayores a 3 m. El subdrenaje longitudinal irá emplazado por debajo de las cunetas de la margen izquierda, y estará conformado por una zanja.
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El estudio hidrológico e hidráulico de la pista del aeropuerto Alcantari, se ha realizado según instrucciones del Supervisor en cuanto a criterios, metodologías y estructura del informe. Los caudales de diseño de las alcantarillas de la pista se han calculado empleando método racional según instrucción de la Supervisión. La información utilizada para cálculo de caudales fue la siguiente: i) precipitaciones de diseño definidas en base a ecuación de Intensidad-Duración-Frecuencia de la estación Sucre elaborada por
el el la la 34
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
Supervisión, ii) morfometría de cuatro cuencas definidas según esquema de la Supervisión, iii) coeficientes de escorrentía de 0.5 y 0.8 instruidos por la Supervisión. Las alcantarillas de la pista se diseñaron con los caudales calculados de acuerdo a lo indicado, habiéndose empleado el modelo HY-8 para su verificación hidráulica tal como lo estipulan las normas de la FAA. El diseño del drenaje longitudinal se acomoda al diseño geométrico de la pista, teniendo como puntos de desfogue las cuatro alcantarillas principales y quebradas adyacentes. Se ha previsto también subdrenaje longitudinal en los cortes que se realizarán en el lado izquierdo de la pista, a fin de garantizar que agua subsuperficial pudiera llegar a la estructura de la pista. Las obras complementarias al drenaje, son de mucha relevancia en las alcantarillas que atraviesan la pista, en tal sentido se deberá implementar de muros de encauce aguas arriba de las obras, además de la construcción de trampas de sedimentos, asimismo se deberán implementar las estructuras de protección a la salida de las obras.
35
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ANEXOS
36
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ANEXO 1 CAPACIDAD HIDRÁULICA DE LAS ALCANTARILLAS PISTA “HYDRAIN – HY8”
37
HY-8 Culvert Analysis Report Headwater Elevation DTC 3X2.5 Discharge Total Discharge (cms) (m) (cms)
Roadway Discharge (cms)
Iterations
3098.03
0.00
0.00
0.00
1
3098.53 3098.81
1.50 3.00
1.50 3.00
0.00 0.00
1 1
3099.06 3099.27
4.50 6.00
4.50 6.00
0.00 0.00
1 1
3099.47 3099.65
7.50 9.00
7.50 9.00
0.00 0.00
1 1
3099.79 3099.99
10.16 12.00
10.16 12.00
0.00 0.00
1 1
3100.15 3100.31
13.50 15.00
13.50 15.00
0.00 0.00
1 1
3105.10
46.66
46.66
0.00
Overtopping
Table 1 - Summary of Culvert Flows at Crossing: ALC 1+646-f
Rating Curve Plot for Crossing: ALC 1+646-f
Table 2 - Culvert Summary Table: DTC 3X2.5 Total Discharge (cms)
Culvert Discharge (cms)
Headwater Elevation (m)
Inlet Control Depth (m)
Outlet Control Depth (m)
Flow Type
Normal Depth (m)
Critical Depth (m)
Outlet Depth (m)
Tailwater Depth (m)
Outlet Velocity (m/s)
Tailwater Velocity (m/s)
0.00
0.00
3098.03
0.000
1.50
1.50
3098.53
0.495
0.0*
0-NF
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.0*
1-S2n
0.106
0.295
0.112
0.182
4.465
3.00
3.00
3098.81
1.619
0.784
0.0*
1-S2n
0.211
0.468
0.221
0.278
4.521
4.50
4.50
2.104
3099.06
1.027
0.0*
1-S2n
0.285
0.613
0.287
0.356
5.223
6.00
2.444
6.00
3099.27
1.242
0.0*
1-S2n
0.341
0.743
0.344
0.424
5.819
2.714
7.50
7.50
3099.47
1.438
0.0*
1-S2n
0.396
0.862
0.402
0.486
6.220
2.941
9.00
9.00
3099.65
1.621
0.0*
1-S2n
0.452
0.974
0.452
0.545
6.631
3.135
10.16
10.16
3099.79
1.756
0.0*
1-S2n
0.495
1.056
0.496
0.587
6.833
3.270
12.00
12.00
3099.99
1.961
0.0*
1-S2n
0.550
1.179
0.552
0.650
7.252
3.465
13.50
13.50
3100.15
2.123
0.0*
1-S2n
0.595
1.276
0.602
0.699
7.473
3.609
15.00
15.00
3100.31
2.280
0.0*
1-S2n
0.640
1.369
0.643
0.746
7.774
3.741
* theoretical depth is impractical. Depth reported is corrected. ******************************************************************************** Inlet Elevation (invert): 3098.03 m, Culvert Length: 323.11 m,
Outlet Elevation (invert): 3089.95 m Culvert Slope: 0.0250
********************************************************************************
Culvert Performance Curve Plot: DTC 3X2.5
Water Surface Profile Plot for Culvert: DTC 3X2.5
Site Data - DTC 3X2.5 Site Data Option: Culvert Invert Data Inlet Station: 0.00 m Inlet Elevation: 3098.03 m Outlet Station: 323.01 m Outlet Elevation: 3089.95 m Number of Barrels: 1
Culvert Data Summary - DTC 3X2.5 Barrel Shape: Concrete Box Barrel Span: 3000.00 mm Barrel Rise: 2500.00 mm Barrel Material: Concrete Embedment: 0.00 mm Barrel Manning's n: 0.0120 Inlet Type: Conventional Inlet Edge Condition: Square Edge (90º) Headwall Inlet Depression: None
Table 3 - Downstream Channel Rating Curve (Crossing: ALC 1+646-f) Flow (cms)
Water Surface Elev (m)
Depth (m)
Velocity (m/s)
Shear (Pa)
Froude Number
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.16 12.00 13.50 15.00
3089.95 3090.13 3090.23 3090.31 3090.37 3090.44 3090.49 3090.54 3090.60 3090.65 3090.70
0.00 0.18 0.28 0.36 0.42 0.49 0.54 0.59 0.65 0.70 0.75
0.00 1.62 2.10 2.44 2.71 2.94 3.13 3.27 3.47 3.61 3.74
0.00 53.51 81.61 104.58 124.74 143.03 160.12 172.60 191.24 205.60 219.45
0.00 1.22 1.29 1.33 1.36 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43
Tailwater Channel Data - ALC 1+646-f Tailwater Channel Option: Trapezoidal Channel Bottom Width: 5.00 m Side Slope (H:V): 0.50 (_:1) Channel Slope: 0.0300 Channel Manning's n: 0.0330 Channel Invert Elevation: 3089.95 m
Roadway Data for Crossing: ALC 1+646-f Roadway Profile Shape: Constant Roadway Elevation Crest Length: 323.01 m Crest Elevation: 3105.10 m Roadway Surface: Paved Roadway Top Width: 60.00 m
HY-8 Culvert Analysis Report Headwater Elevation Total Discharge (cms) (m)
DTC 3X2 Discharge (cms)
Roadway Discharge (cms)
Iterations
3095.86
0.00
0.00
0.00
1
3096.36 3096.65
1.50 3.00
1.50 3.00
0.00 0.00
1 1
3096.89 3097.10
4.50 6.00
4.50 6.00
0.00 0.00
1 1
3097.30 3097.44
7.50 8.64
7.50 8.64
0.00 0.00
1 1
3097.66 3097.84
10.50 12.00
10.50 12.00
0.00 0.00
1 1
3098.01 3098.20
13.50 15.00
13.50 15.00
0.00 0.00
1 1
3102.47
36.76
36.76
0.00
Overtopping
Table 1 - Summary of Culvert Flows at Crossing: ALC 2+555-f
Rating Curve Plot for Crossing: ALC 2+555-f
Table 2 - Culvert Summary Table: DTC 3X2 Total Discharge (cms)
Culvert Discharge (cms)
Headwater Elevation (m)
Inlet Control Depth (m)
Outlet Control Depth (m)
Flow Type
Normal Depth (m)
Critical Depth (m)
Outlet Depth (m)
Tailwater Depth (m)
Outlet Velocity (m/s)
Tailwater Velocity (m/s)
0.00
0.00
3095.86
0.000
1.50
1.50
3096.36
0.499
0.0*
0-NF
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.0*
1-S2n
0.135
0.295
0.139
0.182
3.586
3.00
3.00
3096.65
1.619
0.788
0.0*
1-S2n
0.235
0.468
0.239
0.278
4.176
4.50
4.50
2.104
3096.89
1.029
0.0*
1-S2n
0.305
0.613
0.305
0.356
4.910
6.00
2.444
6.00
3097.10
1.243
0.0*
1-S2n
0.374
0.743
0.374
0.424
5.345
2.714
7.50
7.50
3097.30
1.439
0.0*
1-S2n
0.434
0.862
0.435
0.486
5.745
2.941
8.64
8.64
3097.44
1.581
0.0*
1-S2n
0.475
0.947
0.479
0.531
6.009
3.089
10.50
10.50
3097.66
1.802
0.0*
1-S2n
0.542
1.079
0.543
0.599
6.451
3.310
12.00
12.00
3097.84
1.977
0.0*
1-S2n
0.597
1.179
0.597
0.650
6.697
3.465
13.50
13.50
3098.01
2.154
0.0*
5-S2n
0.645
1.276
0.648
0.699
6.949
3.609
15.00
15.00
3098.20
2.335
0.0*
5-S2n
0.693
1.369
0.695
0.746
7.194
3.741
* theoretical depth is impractical. Depth reported is corrected. ******************************************************************************** Inlet Elevation (invert): 3095.86 m, Culvert Length: 306.89 m,
Outlet Elevation (invert): 3089.72 m Culvert Slope: 0.0200
********************************************************************************
Culvert Performance Curve Plot: DTC 3X2
Water Surface Profile Plot for Culvert: DTC 3X2
Site Data - DTC 3X2 Site Data Option: Culvert Invert Data Inlet Station: 0.00 m Inlet Elevation: 3095.86 m Outlet Station: 306.83 m Outlet Elevation: 3089.72 m Number of Barrels: 1
Culvert Data Summary - DTC 3X2 Barrel Shape: Concrete Box Barrel Span: 3000.00 mm Barrel Rise: 2000.00 mm Barrel Material: Concrete Embedment: 0.00 mm Barrel Manning's n: 0.0120 Inlet Type: Conventional Inlet Edge Condition: Square Edge (90º) Headwall Inlet Depression: None
Table 3 - Downstream Channel Rating Curve (Crossing: ALC 2+555-f) Flow (cms)
Water Surface Elev (m)
Depth (m)
Velocity (m/s)
Shear (Pa)
Froude Number
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 8.64 10.50 12.00 13.50 15.00
3089.72 3089.90 3090.00 3090.08 3090.14 3090.21 3090.25 3090.32 3090.37 3090.42 3090.47
0.00 0.18 0.28 0.36 0.42 0.49 0.53 0.60 0.65 0.70 0.75
0.00 1.62 2.10 2.44 2.71 2.94 3.09 3.31 3.47 3.61 3.74
0.00 53.51 81.61 104.58 124.74 143.03 156.19 176.02 191.24 205.60 219.45
0.00 1.22 1.29 1.33 1.36 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43
Tailwater Channel Data - ALC 2+555-f Tailwater Channel Option: Trapezoidal Channel Bottom Width: 5.00 m Side Slope (H:V): 0.50 (_:1) Channel Slope: 0.0300 Channel Manning's n: 0.0330 Channel Invert Elevation: 3089.72 m
Roadway Data for Crossing: ALC 2+555-f Roadway Profile Shape: Constant Roadway Elevation Crest Length: 306.83 m Crest Elevation: 3102.47 m Roadway Surface: Paved Roadway Top Width: 60.00 m
HY-8 Culvert Analysis Report Headwater Elevation DTC 3X2.5 Discharge Total Discharge (cms) (m) (cms)
Roadway Discharge (cms)
Iterations
3095.23
0.00
0.00
0.00
1
3095.73 3096.03
1.50 3.00
1.50 3.00
0.00 0.00
1 1
3096.28 3096.49
4.50 6.00
4.50 6.00
0.00 0.00
1 1
3096.69 3096.87
7.50 9.00
7.50 9.00
0.00 0.00
1 1
3097.05 3097.21
10.50 12.00
10.50 12.00
0.00 0.00
1 1
3097.26 3097.53
12.45 15.00
12.45 15.00
0.00 0.00
1 1
3102.47
47.31
47.31
0.00
Overtopping
Table 1 - Summary of Culvert Flows at Crossing: ALC 2+983-f
Rating Curve Plot for Crossing: ALC 2+983-f
Table 2 - Culvert Summary Table: DTC 3X2.5 Total Discharge (cms)
Culvert Discharge (cms)
Headwater Elevation (m)
Inlet Control Depth (m)
Outlet Control Depth (m)
Flow Type
Normal Depth (m)
Critical Depth (m)
Outlet Depth (m)
Tailwater Depth (m)
Outlet Velocity (m/s)
Tailwater Velocity (m/s)
0.00
0.00
3095.23
0.000
1.50
1.50
3095.73
0.505
0.0*
0-NF
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.0*
1-S2n
0.200
0.295
0.200
0.182
2.495
3.00
3.00
3096.03
1.619
0.799
0.0*
1-S2n
0.328
0.468
0.343
0.278
2.915
4.50
4.50
2.104
3096.28
1.047
0.0*
1-S2n
0.433
0.613
0.437
0.356
3.436
6.00
2.444
6.00
3096.49
1.264
0.0*
1-S2n
0.530
0.743
0.532
0.424
3.757
2.714
7.50
7.50
3096.69
1.460
0.0*
1-S2n
0.615
0.862
0.615
0.486
4.063
2.941
9.00
9.00
3096.87
1.644
0.0*
1-S2n
0.699
0.974
0.699
0.545
4.292
3.135
10.50
10.50
3097.05
1.818
0.0*
1-S2n
0.779
1.079
0.781
0.599
4.480
3.310
12.00
12.00
3097.21
1.984
0.0*
1-S2n
0.854
1.179
0.858
0.650
4.664
3.465
12.45
12.45
3097.26
2.033
0.0*
1-S2n
0.876
1.209
0.877
0.665
4.735
3.508
15.00
15.00
3097.53
2.303
0.0*
1-S2n
1.003
1.369
1.006
0.746
4.972
3.741
* theoretical depth is impractical. Depth reported is corrected. ******************************************************************************** Inlet Elevation (invert): 3095.23 m, Culvert Length: 363.45 m,
Outlet Elevation (invert): 3092.68 m Culvert Slope: 0.0070
********************************************************************************
Culvert Performance Curve Plot: DTC 3X2.5
Water Surface Profile Plot for Culvert: DTC 3X2.5
Site Data - DTC 3X2.5 Site Data Option: Culvert Invert Data Inlet Station: 0.00 m Inlet Elevation: 3095.23 m Outlet Station: 363.44 m Outlet Elevation: 3092.68 m Number of Barrels: 1
Culvert Data Summary - DTC 3X2.5 Barrel Shape: Concrete Box Barrel Span: 3000.00 mm Barrel Rise: 2500.00 mm Barrel Material: Concrete Embedment: 0.00 mm Barrel Manning's n: 0.0120 Inlet Type: Conventional Inlet Edge Condition: Square Edge (90º) Headwall Inlet Depression: None
Table 3 - Downstream Channel Rating Curve (Crossing: ALC 2+983-f) Flow (cms)
Water Surface Elev (m)
Depth (m)
Velocity (m/s)
Shear (Pa)
Froude Number
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00 12.45 15.00
3092.68 3092.86 3092.96 3093.04 3093.10 3093.17 3093.22 3093.28 3093.33 3093.35 3093.43
0.00 0.18 0.28 0.36 0.42 0.49 0.54 0.60 0.65 0.67 0.75
0.00 1.62 2.10 2.44 2.71 2.94 3.13 3.31 3.47 3.51 3.74
0.00 53.51 81.61 104.58 124.74 143.03 160.12 176.02 191.24 195.68 219.45
0.00 1.22 1.29 1.33 1.36 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43
Tailwater Channel Data - ALC 2+983-f Tailwater Channel Option: Trapezoidal Channel Bottom Width: 5.00 m Side Slope (H:V): 0.50 (_:1) Channel Slope: 0.0300 Channel Manning's n: 0.0330 Channel Invert Elevation: 3092.68 m
Roadway Data for Crossing: ALC 2+983-f Roadway Profile Shape: Constant Roadway Elevation Crest Length: 363.44 m Crest Elevation: 3102.47 m Roadway Surface: Paved Roadway Top Width: 60.00 m
HY-8 Culvert Analysis Report Headwater Elevation DTC 3X2.5 Discharge Total Discharge (cms) (m) (cms)
Roadway Discharge (cms)
Iterations
3094.72
0.00
0.00
0.00
1
3095.22 3095.52
1.50 3.00
1.50 3.00
0.00 0.00
1 1
3095.76 3095.98
4.50 6.00
4.50 6.00
0.00 0.00
1 1
3096.18 3096.36
7.50 9.00
7.50 9.00
0.00 0.00
1 1
3096.47 3096.70
9.91 12.00
9.91 12.00
0.00 0.00
1 1
3096.86 3097.02
13.50 15.00
13.50 15.00
0.00 0.00
1 1
3102.39
49.11
49.11
0.00
Overtopping
Table 1 - Summary of Culvert Flows at Crossing: ALC 3+710 f
Rating Curve Plot for Crossing: ALC 3+710 f
Table 2 - Culvert Summary Table: DTC 3X2.5 Total Discharge (cms)
Culvert Discharge (cms)
Headwater Elevation (m)
Inlet Control Depth (m)
Outlet Control Depth (m)
Flow Type
Normal Depth (m)
Critical Depth (m)
Outlet Depth (m)
Tailwater Depth (m)
Outlet Velocity (m/s)
Tailwater Velocity (m/s)
0.00
0.00
3094.72
0.000
1.50
1.50
3095.22
0.503
0.0*
0-NF
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.0*
1-S2n
0.167
0.295
0.173
0.182
2.891
3.00
3.00
3095.52
1.619
0.796
0.0*
1-S2n
0.294
0.468
0.297
0.278
3.363
4.50
4.50
2.104
3095.76
1.044
0.0*
1-S2n
0.382
0.613
0.397
0.356
3.779
6.00
2.444
6.00
3095.98
1.260
0.0*
1-S2n
0.470
0.743
0.472
0.424
4.240
2.714
7.50
7.50
3096.18
1.457
0.0*
1-S2n
0.546
0.862
0.549
0.486
4.550
2.941
9.00
9.00
3096.36
1.640
0.0*
1-S2n
0.616
0.974
0.620
0.545
4.838
3.135
9.91
9.91
3096.47
1.747
0.0*
1-S2n
0.659
1.038
0.660
0.578
5.003
3.244
12.00
12.00
3096.70
1.980
0.0*
1-S2n
0.756
1.179
0.759
0.650
5.273
3.465
13.50
13.50
3096.86
2.141
0.0*
1-S2n
0.819
1.276
0.822
0.699
5.471
3.609
15.00
15.00
3097.02
2.299
0.0*
1-S2n
0.881
1.369
0.886
0.746
5.646
3.741
* theoretical depth is impractical. Depth reported is corrected. ******************************************************************************** Inlet Elevation (invert): 3094.72 m, Culvert Length: 202.53 m,
Outlet Elevation (invert): 3092.69 m Culvert Slope: 0.0100
********************************************************************************
Culvert Performance Curve Plot: DTC 3X2.5
Water Surface Profile Plot for Culvert: DTC 3X2.5
Site Data - DTC 3X2.5 Site Data Option: Culvert Invert Data Inlet Station: 0.00 m Inlet Elevation: 3094.72 m Outlet Station: 202.52 m Outlet Elevation: 3092.69 m Number of Barrels: 1
Culvert Data Summary - DTC 3X2.5 Barrel Shape: Concrete Box Barrel Span: 3000.00 mm Barrel Rise: 2500.00 mm Barrel Material: Concrete Embedment: 0.00 mm Barrel Manning's n: 0.0120 Inlet Type: Conventional Inlet Edge Condition: Square Edge (90º) Headwall Inlet Depression: None
Table 3 - Downstream Channel Rating Curve (Crossing: ALC 3+710 f) Flow (cms)
Water Surface Elev (m)
Depth (m)
Velocity (m/s)
Shear (Pa)
Froude Number
0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 9.91 12.00 13.50 15.00
3092.69 3092.87 3092.97 3093.05 3093.11 3093.18 3093.23 3093.27 3093.34 3093.39 3093.44
0.00 0.18 0.28 0.36 0.42 0.49 0.54 0.58 0.65 0.70 0.75
0.00 1.62 2.10 2.44 2.71 2.94 3.13 3.24 3.47 3.61 3.74
0.00 53.51 81.61 104.58 124.74 143.03 160.12 169.87 191.24 205.60 219.45
0.00 1.22 1.29 1.33 1.36 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43
Tailwater Channel Data - ALC 3+710 f Tailwater Channel Option: Trapezoidal Channel Bottom Width: 5.00 m Side Slope (H:V): 0.50 (_:1) Channel Slope: 0.0300 Channel Manning's n: 0.0330 Channel Invert Elevation: 3092.69 m
Roadway Data for Crossing: ALC 3+710 f Roadway Profile Shape: Constant Roadway Elevation Crest Length: 202.52 m Crest Elevation: 3102.39 m Roadway Surface: Paved Roadway Top Width: 60.00 m
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ANEXO 2 CAUDALES PARA EL DISEÑO DEL DRENAJE LONGITUDINAL: PISTA
62
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
CUNETAS LADO DERECHO Para una mejor ubicación de estas cunetas, y de los correspondientes puntos de desfogue en el plano general de drenaje, en la siguiente tabla se hace referencia a las progresivas del camino perimetral. CUNETAS LADO DERECHO PROGRESIVA CAMINO PERIMETRAL
DE 9+200 8+668
HASTA 8+668 8+460
8+460
8+309
8+309
8+220
8+220
8+109
8+109
7+889
7+889
7+646
7+646
7+519
7+519
7+109
7+109
7+040
7+040
6+849
6+849
6+595
6+595
6+479
6+479
6+390
TIPO
ÁREA DE APORTE (M2)
Terreno Terreno Terreno Pista Pista Terreno
48664.312 93281.653 27742.454 1799.973 2675.170 11815.419
Pista Terreno Pista Terreno
3324.785 14684.603 6599.976 29150.384
Pista Terreno
7294.302 32215.933
Pista Terreno Pista Terreno
3805.517 16807.706 12299.872 54325.008
Pista Terreno
2074.487 9162.416
Pista Terreno Pista Terreno
5725.462 25287.596 7625.145 33677.914
Pista Terreno Pista Terreno
3473.752 15345.422 2675.230 11817.466
Q5 (m3/s) 0.43 0.82 0.24 0.03 0.04 0.10 0.41 0.05 0.13 0.09 0.26 0.53 0.10 0.28 0.39 0.05 0.15 0.17 0.48 0.85 0.03 0.08 0.11 0.08 0.22 0.11 0.30 0.71 0.05 0.14 0.04 0.10 0.33
Q 10 (m3/s) 0.50 0.96 0.28 0.03 0.04 0.12 0.48 0.05 0.15 0.11 0.30 0.61 0.12 0.33 0.45 0.06 0.17 0.20 0.56 1.00 0.03 0.09 0.13 0.09 0.26 0.13 0.35 0.82 0.06 0.16 0.04 0.12 0.38
Q20 (m3/s) 0.58 1.12 0.33 0.03 0.05 0.14 0.56 0.06 0.18 0.13 0.35 0.72 0.14 0.39 0.53 0.07 0.20 0.24 0.65 1.16 0.04 0.11 0.15 0.11 0.30 0.15 0.40 0.96 0.07 0.18 0.05 0.14 0.44 63
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
6+390
6+193
Pista Terreno
5910.029 26102.448
6+193
5+975
Pista Terreno
6539.923 28884.625
5+975
5+720
Pista Terreno
7617.215 32779.920
5+720
5+613
Pista Terreno
3200.156 14047.468
5+613
5+528
Pista Terreno
2557.275 11289.453
5+528
5+096
Pista Terreno
12899.911 55758.862
5+096
4+620
Pista Terreno
13500.276 55864.690
4+620 4+289 4+100 3+840
4+289 4+100 3+840 3+780
Terreno Terreno Terreno Terreno
45624.186 42300.137 47166.455 19255.381
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
0.08 0.23 0.31 0.09 0.25 0.35 0.11 0.29 0.40 0.05 0.12 0.17 0.04 0.10 0.14 0.18 0.49 0.67 0.19 0.49 0.68 0.40 0.37 0.42 0.17
0.10 0.27 0.37 0.11 0.30 0.40 0.13 0.34 0.46 0.05 0.14 0.20 0.04 0.12 0.16 0.21 0.57 0.78 0.22 0.57 0.80 0.47 0.43 0.48 0.20
0.11 0.31 0.43 0.13 0.35 0.47 0.15 0.39 0.54 0.06 0.17 0.23 0.05 0.14 0.18 0.25 0.67 0.92 0.26 0.67 0.93 0.55 0.51 0.57 0.23
CUNETAS LADO IZQUIERDO Para una mejor ubicación de estas cunetas, y de los correspondientes puntos de desfogue en el plano general de drenaje, en la siguiente tabla se hace referencia a las progresivas del camino perimetral. CUNETAS LADO IZQUIERDO PROGRESIVA CAMINO PERIMETRAL
DE 0+370 1+190 1+810 2+690
HASTA 0+614 1+670 2+400 3+190
TIPO
ÁREA DE APORTE (M2)
Terreno Terreno Terreno Terreno
24775.985 41158.505 60959.351 36441.32
Q5
Q 10
Q20
(m3/s) 0.22 0.36 0.54 0.32
(m3/s) 0.25 0.42 0.63 0.37
(m3/s) 0.30 0.49 0.73 0.44
64
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
CUNETA CENTRAL CUNETA CENTRAL
Pista Terreno Pista Terreno Pista Terreno Terreno Pista Pista Terreno Plataforma Pista Terreno Pista Terreno
ÁREA DE APORTE (M2) 10746.914 21747.257 4704.033 10414.558 21876.128 34705.881 67578.934 6066.998 12539.636 45014.058 39445.655 15082.691 77526.804 8059.691 7480.525
Pista
PROGRESIVA PISTA DE
HASTA
-0+060
0+111
0+111
0+200
0+200
0+840
0+840
1+192
1+192
1+624
1+624
2+560
2+560
3+032
TIPO
Q5 (m3/s)
Q20
(m3/s)
(m3/s)
0.151 0.191 0.066 0.092 0.308 0.306 0.595 0.085 0.177 0.396 0.556 0.212 0.683 0.114 0.066
0.177 0.223 0.077 0.107
0.206 0.261 0.090 0.125
0.359 0.356 0.694 0.100 0.206 0.462 0.648 0.248 0.796 0.132 0.077
0.419 0.416 0.810 0.116 0.240 0.539 0.756 0.289 0.929 0.154 0.090
28065.452
0.395
0.461
0.538
Terreno
171551.509
1.510
1.762
2.055
Pista
14151.626
0.199
0.233
0.271
Terreno
58308.445
0.513
0.599
0.699
Pista
26499.514
0.373
0.435
0.508
Terreno
82984.502
0.731
0.852
0.994
Terreno
2362.754
0.021
0.024
0.028
3+032
3+660
Q 10
65
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
ANEXO 3 DETALLE DEL DRENAJE LONGITUDINAL: PISTA
66
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
CUNETAS LADO DERECHO Para una mejor ubicación de estas cunetas, y de los correspondientes puntos de desfogue en el plano general de drenaje, en la siguiente tabla se hace referencia a las progresivas del camino perimetral. CUNETAS LADO DERECHO PROGRESIVA CAMINO PERIMETRAL
DE 9+200 8+668 8+460 8+309 8+220 8+109 7+889 7+646 7+519 7+109 7+040 6+849 6+595 6+479 6+390 6+193 5+975 5+720 5+613 5+528 5+096 4+620 4+289 4+100 3+840
HASTA 8+668 8+460 8+309 8+220 8+109 7+889 7+646 7+519 7+109 7+040 6+849 6+595 6+479 6+390 6+193 5+975 5+720 5+613 5+528 5+096 4+620 4+289 4+100 3+840 3+780
DESEMBOCA A
LONGITUD (M)
Quebrada 0 Quebrada 0
532 208 150.827 89.173 110.85 219.98 243.148 126.85 410 69.173 190.85 254.15 115.802 89.198 197 218 255 107 85.304 431.411 476.285 331 189 260 60
Quebrada 1 Quebrada 1 Quebrada 2 Quebrada 3 Quebrada 4 Quebrada 5 Quebrada 5 Quebrada 6 Quebrada 6 Quebrada 7 Quebrada 7 Quebrada 8 Quebrada 8 Quebrada 9 Quebrada 9 Quebrada 10 Quebrada 11 Quebrada 12
CUNETAS LADO IZQUIERDO Para una mejor ubicación de estas cunetas, y de los correspondientes puntos de desfogue en el plano general de drenaje, en la siguiente tabla se hace referencia a las progresivas del camino perimetral.
67
ESTUDIO HIDROLOGICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE
AEROPUERTO INTERNACIONAL DE ALCANTARI 2012
CUNETAS LADO IZQUIERDO PROGRESIVA CAMINO PERIMETRAL
DE 0+370 1+190 1+810 2+690
HASTA 0+614 1+670 2+400 3+190
DESEMBOCA A
LONGITUD (M)
Colector - Salida a entrada alcantarilla 1+646
243.535 480 590 500
Colector - Salida a entrada alcantarilla 2+555 Colector - Salida a entrada alcantarilla 2+983 Colector - Salida a entrada alcantarilla 3+708
CUNETA CENTRAL CUNETA CENTRAL PROGRESIVA PISTA DE HASTA -0+060 0+111 0+111 0+200 0+200 0+840 0+840 1+192 1+192 1+624
DESEMBOCA A
LONGITUD (M)
Canal Canal Canal Canal Colector - Salida a entrada alcantarilla 1+646
170.9 89.1 640 352 432.49
1+624
2+560
Colector - Salida a entrada alcantarilla 2+555
935.51
2+560
3+032
Colector - Salida a entrada alcantarilla 2+983
471.716
3+032
3+660
Colector - Salida a entrada alcantarilla 2+983
628.284
68