HIDROLOGIA E HIDRAULICA AYNAMAYO

VO PARA LA ESTUDIODEFINITI : “CONSTRUCCION DEL PUENTE RIOAYNAMAYO Y ACCESOS” ________________________________________________________________________________________________________________________

INFORME DE HIDROLOGIA E HIDRÁULICA CONTENIDO 1.

2.

3.

GENERALIDADES .................................................................................................. 3 1.1

INTRODUCCIÓN........................................ .............. .............. ........................... ......3

1.2

OBJETIVOS ....................................... .............. ........................... .............. .............. 3

1.3

IMPORTANCIA ......................... ........................................ ...................................... 3

1.4

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS EMPLEADOS ......... ........................... .............. ......... 4

1.5

METODOLOGÍA EMPLEADA...................... ........................... ........................... .....6

INFORMACIÓN BÁSICA ......................................................................................... 7 2.1

UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO .......... ........................................................ 7

2.2

UBICACIÓN DEL PUENTE........ .................................................................. ........... 8

2.3

CUENCA DE INTERÉS................ ........................................................................... 9

2.4

CLIMATOLOGÍA ........................................ ........................... ........................... .......9

5.

6.

PARÁMETROS CLIMÁTICOS .................................................................. 10

2.4.2

CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA...................................................................13

DETERMINACIÓN DE LOS PA RÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS ................. 14 3.1

4.

2.4.1

CARACTERÍSTICAS GEOMORF OLÓGICAS DE LA CUENCA DEL RÍO AYNA MAYO..........................................................................................................15

ANÁLISIS HIDROLÓGICO.................................................................................... 16 4.1

INFORMACIÓN BÁSICA UTILIZADA .............. .............. ........................... ............ 16

4.2

ANÁ LISIS DE CONSISTENCIA ............................................................................16

4.3

COMPLETACIÓN DE DATOS .............. ........................... .......................... ........... 17

4.4

ANÁ LISIS DE FRECUENCIAS .............................................................................17

4.5

MÉTODO SCS PARA AB STRACCIONES ...................... .....................................18

4.6

HIDROGRAMA UNITARIO .......................... ........................... ........................... ...19

4.7

MODELAMIENTO HIDROLÓGICO.............. ........................................ .................20

4.8

CALIB RACIÓN DE CAUDAL ES ................................................. .............. ............ 21

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN EN SITIOS DE INTERÉS .................. 22 5.1

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN GENERAL ........................ .............. ...22

5.2

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN LOCAL .............. ........................... ..... 23

5.2.1

CAUCE DE EQUILIBRIO DEL RÍO ........................................................... 23

5.2.2

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN LOCAL AL PIE DE LOS ESTRIBOS........................................................................................ 24

5.2.3

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN TOTAL AL PIE DE LOS ESTRIBOS........................................................................................24

CONSIDERACIONES SOBRE HIDRÁULICA FLUVIAL ...................................... 24


7.

6.1

MECÁNICA FLUVIAL DEL RÍO ............................................................................ 24

6.2

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ARRASTRE .................................... 25

6.3

DETERMINACIÓN DE LOS VALORES DE DISEÑO ................. .............. ............ 25

6.3.1

LONGITUD DE LA LUZ DEL PUENTE ..................................................... 25

6.3.2

NIVELES DE AGUAS MÁXIMAS EN EL PUENTE ................................... 25

6.3.3

NIVEL DE CIMENTACIÓN DE ESTRIBOS POR EFECTOS DE SOCAVACIÓN ..........................................................................................26

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 27


ESTUDIO HIDROLÓGICO 1.

GENERALIDADES

1.1

INTRODUCCIÓN El Estudio Hidrológico e Hidráulico para el Estudio Definitivo de la Construcción del Puente sobre el río Aynamayo y accesos, tiene como objeto determinar las características de los flujos superficiales y subterráneos en el tramo de ubicación del puente. Para la determinación de estas características en primer lugar se determinó los caudales para diferentes períodos de retorno (25, 50, 100, 200 y 500 años) haciendo uso de la metodología del Soil Conservation Service (SCS) y del programa HEC – HMS, en segundo lugar se determinó las principales características hidráulicas del flujo superficial tales como niveles de agua, socavación general y local, así como las protecciones necesarias que no permitan el asentamiento o volteo de la estructura del Puente. La metodología utilizada se basó siguiendo los lineamientos del Manual de Diseño de Puentes del año 2003.

1.2

OBJETIVOS - Evaluar el caudal máximo de diseño en base a la información hidrológica -

1.3

disponible. Evaluar los niveles de agua máximos para los períodos de retorno estudiados. Analizar el transporte de sedimentos que el río puede cargar durante un máximo tránsito de avenidas. Analizar la profundidad de socavación general y local que se produce en los estribos del puente. Estimar las dimensiones que tendrá las obras de cauce para evacuar el caudal máximo, garantizando la continuidad del servicio en los períodos de lluvia desfavorables.

IMPORTANCIA La importancia de realizar la evaluación tanto hidrológica como hidráulica radica en la imperiosa necesidad de proyectar y calibrar los volúmenes de agua que atraviesan la sección, evaluar la hidráulica o cambios drásticos que se pueden producir en el lecho del río o taludes. Enumeramos algunas razones que resultan de suma importancia: -

Comparar los caudales máximos que se producen en la cuenca durante una precipitación máxima. - Análisis del lecho del río y las alteraciones que se producirían en el, por causa del paso del caudal máximo por la sección.


-

1.4

Justificación económica de alguna alternativa de solución tanto en el fondo del lecho, como en los márgenes del río.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS EMPLEADOS -

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Cuenca.- La superficie de terreno cuya escorrentía superficial fluye en su totalidad a través de una serie de corrientes, ríos y, eventualmente, lagos hacia el mar por una única desembocadura, estuario o delta. Cuenca alta.la parte de cuenca hidrográfica cual predomina el fenómeno de laEs socavación. Es la decir que hay aportaciónendelamaterial terreo hacia las partes bajas de la cuenca, visiblemente se ven trazas de erosión. Cuenca media.- Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cual hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión. Cuenca baja.- Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cual el material extraído de la parte alta se deposita. Caudal o aportación.- Cantidad de agua que pasa por un punto específico enun sistema hidráulico en un momento o periodo dado. Caudal base.- Caudal en los ríos y cauces menores que discurre en estiaje, que normalmente procede de la descarga de aguas subterráneas. Ár ea d e l a cuenca (A ).- El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más importante para el diseño. Está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural. Longitud.- La longitud, L, de la cuenca puede estar definida como la distancia horizontal del río principal entre un punto aguas abajo (estación de aforo) y otro punto aguas arriba donde la tendencia general del río principal corte la línea de contorno de la cuenca. Perímetro.- El perímetro de la cuenca o la longitud de la línea de divorcio de la hoya es un parámetro importante, pues en conexión con el área nos puede decir algo sobre la forma de la cuenca. Usualmente este parámetro físico es simbolizado por la mayúscula P. Ancho de la cuenca.- El ancho se define como la relación entre el área (A) y la longitud de la cuenca (L) y se designa por la letra W. Pendiente.- Es una medida de la inclinación de la superficie del fondo en el sentido de la corriente. Se expresa como la tangente del ángulo que forma la horizontal con la línea del fondo en sentido longitudinal. Sinuosidad de un tramo d e río.- Relación entre la distancia en línea recta entre los dos puntos, y la longitud medida en el cauce del río, siguiendo la línea del Thalweg. Aguas abajo.- Con relación a una sección de un curso de agua, se dice que un punto está aguas abajo, si se sitúa después de la sección considerada, avanzando en el sentido de la corriente. Otra expresión también usada es río abajo. Aguas arrib a.- Es el contrario de la definición anterior. También se puede decir río arriba. Precipitación.- Es cualquier agua meteórica recogida sobre la superficie terrestre. Esto incluye básicamente: lluvia, nieve y granizo.


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Intensidad de la precipitación.Es la altura de precipitación por unidad de tiempo, generalmente se expresa en mm/h (milímetros por hora) Lecho mayor.- Terrenos planos en las márgenes del río, que, en condiciones no intervenidas con obras de srcen androide, son ocupadas por el río en ocasiones del pasaje de avenidas. Margen derecha.- Si nos imaginamos parados en el medio del río, mirando hacia donde corre el río, es decir mirando aguas abajo, la margen derecha es la orilla que se encuentra a nuestra derecha. Margen izquierda.- Si nos imaginamos parados en el medio del río, mirando hacia

donde el río,a es decir izquierda. mirando aguas abajo, la margen izquierda es la orilla que se corre encuentra nuestra Máximo pelo de agua.- Es el máximo ordinario de pelo de agua refiere al nivel más alto alcanzado por un cuerpo de agua que se mantiene por un periodo suficiente de tiempo para dejar evidencia en el paisaje. Período de aguas altas.- Período del año en que los caudales de un río o arroyo son más altos que la media, también conocido como "período de llena". Período de aguas bajas.- Período del año en que los caudales de un río o arroyo son los mínimos, también conocido como "período de bajante". Tasa de escurrimiento (Coeficiente de escurrimiento).Relación entre el volumen de agua que se precipita sobre una superficie determinada y el volumen de agua que escurre de la misma superficie. Una superficie totalmente impermeable, como puede ser un estacionamiento asfaltado, el coeficiente es casi igual a 1,0 pues solamente dejará de escurrir el agua que se evapora. Tiempo de concentración.- El tiempo de concentración de una determinada cuenca hidrográfica es el tiempo necesario para que el caudal saliente se estabilice, cuando la ocurrencia de una precipitación con intensidad constante sobre toda launitario.cuenca. Es el hidrograma de escorrentía directa que se producirá Hidrograma en la salida de la cuenca si sobre ella se produjera una precipitación neta de un duración determinada. Thalweg.- Línea que une los puntos de mayor profundidad a lo largo de un curso de agua. Sedimento.- Partículas que provienen de la erosión de cuencas. Se presentan de dos clases: finas, que provienen de la erosión laminar y gruesas, que provienen de deslizamientos y desplomes de material de orilla. Socavación.- Remoción de partículas sólidas del lecho fluvial efectuado por el agua. Agradación Ac elerada.- Se produce en tramos de baja pendiente y gran Transporte Sólido. Erosión local.- Los procesos de erosión local, se srcinan en movimientos vorticosos que ocurren al pie de obstáculos puntuales al flujo en un curso fluvial. Se circunscribe a un lugar determinado, y a veces también está limitada a una cierta duración.


1.5

METODOLOGÍA EMPLEADA Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer el potencial erosionable, las características hidráulicas, hidrológicas y de drenaje del río se realizaron los estudios en las siguientes etapas: -

Recopilación de información.- Comprendió la recolección, evaluación y análisis de la documentación existente como estudios anteriores, cartografía, fotografías aéreas y pluviometría en el área de estudio. Así tenemos como la principal información recopilada: 1. Carta Nacional 23–m,denominada La Merceda escala 1:100,000. 2. Fotografías aéreas evaluadas y desarrolladas en el programa Google Earth. 3. Datos pluviométricos de las estaciones San Eloy de Singayac, Comas y Ricran, estaciones más cercanas al área de estudio.

-

Trabajo de campo.- Consistió en un recorrido por los puntos críticos para su observación, evaluación y definición de características tales como relieve, pendiente del río en la zona del puente, estabilidad, tipo de suelo, vegetación, cursos de agua superficiales y sub superficiales. Esta etapa se desarrolló de la siguiente manera: 1. Visita y recorrido en campo por los puntos críticos. 2. Señalización de loslaniveles máximos de agua con pintura, que fueron levantados durante etapa de topografía. 3. Obtención en campo de los siguientes parámetros tales como: Tipos de suelo, vegetación, relieves, etc.

-

Fase de gabinete.- Consistió en el procesamiento, análisis y determinación de los parámetros de diseño que permitieron evaluar el máximo caudal instantáneo que se produce en el río y las socavaciones en el lecho del río que pueden alterar las estructuras proyectadas.


2.

INFORMACIÓN BÁ SICA El estudio se inicia con la recopilación de información básica disponible tanto en gabinete como en campo relacionada a aspectos hidrometeorológicos, hidráulicos, topográficos, morfológicos, sedimentológicos y otros, que permitan plantear la metodología de trabajo adecuada con el objeto de determinar los procesos de los flujos superficiales cuantitativamente. El trabajo de campo desarrollado por el Consultor permitió apreciar "in situ" la probabilidad de ocurrencia de los diversos caudales en función a indicadores físicos presentes en el área de interés, tales como marca de máximos niveles de agua ocurridos, variación del cauce del río, etc.; y permitió caracterizar las bondades del lecho del río ante procesos de mecánica fluvial. Con los indicadores antes citados y el criterio ingenieril del Consultor en el desarrollo de trabajos similares, sustentado con la visita de campo efectuada en una oportunidad en el mes de Marzo del presente año, se procedió a seleccionar la alternativa más adecuada desde el punto de vista hidrológico e hidráulico.

2.1

UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO El área de estudio que comprende el emplazamiento del Puente Aynamayo y sus accesos se encuentra ubicada hidrográficamente sobre el río Aynamayo. Políticamente el puente se encuentran ubicado en: -Departamento / Región Provincia :

Distrito Localidad cercana -Región Geográfica Centros Poblados -Ruta

: :

: : : :

Junín Chanchamayo Vitoc - Monobamba Aynamayo Sierra - Selva Aynamayo km 13 + 553 de la carretera Vitoc – Monobamba

Geográficamente se ubican en las siguientes coordenadas UTM PUENTE AYNAMAYO

Coordenadas Norte Coordenadas Este Altitud

: : :

8 759 356m. 462 765m. 1 020msnm.


2.2

UBICA CIÓN DEL PUENTE La ubicación del Puente Aynamayo sobre el río del mismo nombre a la información cartográfica a escala 1:100.000 del IGN que se presenta en el plano 01; corresponde a una zona en el cual el río es regularmente recto; correspondiente a las siguientes coordenadas geométricas: PUNTOS VÉRTICES PUENTE AYNA MAYO VÉRTICE MARGEN DERECHA:

Norte Este Altitud

: : :

8 759 360,12m 462 723,62m 1 048,00msnm.

VÉRTICE MARGEN DERECHA:

Norte Este Altitud

: : :

8 759 352,50m 462 805,81m 1 052,00msnm.

Sobre estas zonas se efectuó un análisis minucioso de las condiciones naturales del emplazamiento; tomando en cuenta los siguientes criterios generales: -

-

Posición del trazo de la actual trocha carrozable, sin tener carácter limitativo. Ubicación en un tramo del uniformes. río preferentemente recto y con ocurrencia del flujo de agua en condiciones cuasi Ubicación en un punto del cauce del río lo más estrecho posible que permita una menor longitud de la luz del puente. Posición del eje del puente formando un ángulo lo más perpendicular posible al eje principal del río. Ubicación en una zona lo suficientemente estable en donde no se necesite cambiar la forma de la sección del río para mejorar las condiciones del flujo de agua. Ubicación en una zona en la cual el historial de migración del río y sus tendencias geomorfológicas se muestren estables y sin mayores cambios. Existencia de puntos potenciales sobre el río para un posible control hidráulico. Ubicación en una zona del río en donde las características geomecánicas del subsuelo permitan una cimentación adecuada y de fácil construcción. El eje del Puente proyectado es sensiblemente recto con respecto al curso principal del río.


PUENTE AYNAMAYO

2.3

CUENCA DE INTERÉS La cuenca de interés comprende la cuenca del río Aynamayo desde la naciente ubicada en el cerro Huarmicocha a los 4 607msnm hasta el punto en el cual se ubica el puente y que corresponde a una cota de 1 040 msnm. De la información cartográfica disponible que corresponde a Cartas Nacionales IGN a escala 1:100,000 (Cata Nacional 23m denominada La Merced), se desprende que el área 2 de cuenca hasta la ubicación del puente es igual a 180.38 Km . En los cuadros de parámetros geomorfológicos se detalla con más precisión cada uno de los valores obtenidos en cada una de las cuencas.

2.4

CLIMATOLOGÍA Los principales parámetros climatológicos que se utilizan en el presente proyecto son la precipitación y temperatura. La entidad encargada del manejo y operación de dichos parámetros es el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).


2.4.1 PARÁMETROS CLIMÁTICOS A. Prec ipit ación máxim a en 24 horas

La precipitación es tomada de las siguientes estaciones meteorológicas: Cuadro N° 2.4.1 Estacione s de Información Pluviométrica para precipitaciones máximas en 24 horas Estación San Eloy Singayac

Alt itud msnm de

Comás

Latitud/Este

1 500 3 640

Ricran

3 820

Longi tud/Norte

11°15’

75°17’

8 756 362,80

469 073,84

11°44’

75°07’

8 702 930,93

487 287,42

11°32’

75°31’

8 724 997,81

443 660,54

Tipo

Período registrode

P

1964 – 1982

P

1964 – 2007

P

1984 – 1993 2006 – 2008

Fuente: SENAMHI

B. Precipitación mensual

Durante el período 1964 – 1982, en la estación meteorológica San Eloy de Singayac, los promedios mensuales para la precipitación mensual variaron entre 94,8 mm y 279,1 mm. Asimismo, se aprecia que precipitación mensual más alta se registró en el mes de Enero con 428,3 mm. Cuadro N° 2.4.2 Precipitación mensual

Periodo 1972 – 1981 (Estación San Eloy de Singayac)

AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979

198.4 275.0 424.6 242.2 425.3 184.3 203.3 200.1 274.9 300.7 407.0 396.2 428.3 235.9 296.0 196.7

250.5 329.0 233.5 349.8 246.0 239.1 130.9 318.5 194.1 227.0 269.1 322.7 185.1 222.6 165.2 416.8

372.7 413.0 256.6 393.7 243.5 225.0 191.7 343.1 170.9 291.2 361.3 398.5 232.2 79.8 267.1 291.0

209.2 174.5 156.4 195.3 287.9 305.9 575.9 236.8 271.0 222.2 406.7 233.9 178.0 80.8 143.5 223.9

169.1 67.3 183.5 152.2 36.7 252.6 140.8 145.6 82.5 179.7 68.9 234.0 169.8 39.2 61.9 182.9

36.9 104.2 23.0 S/D 79.3 80.4 85.5 67.7 79.2 179.1 116.8 294.5 107.8 46.7 58.7 87.0

93.0 121.8 15.0 110.2 121.5 41.8 92.8 101.1 69.8 204.1 149.2 45.8 48.1 45.2 114.4 152.0

AGO 197.0 137.0 8.0 140.7 217.7 59.0 117.0 70.1 47.9 156.6 114.5 96.4 115.1 86.6 49.7 69.3

SET

OCT

NOV

DIC

264.0 308.7 103.1 38.4 244.4 213.7 158.2 150.9 147.7 194.4 60.7 151.1 157.1 103.9 216.2 94.8

211.5 173.2 261.9 275.4 300.9 122.9 211.5 305.5 93.0 292.9 158.3 247.5 45.4 138.3 176.2 221.5

177.5 247.3 137.2 168.5 166.0 174.3 193.6 204.0 223.5 95.2 118.6 151.8 151.8 314.7 88.5 187.9

176.5 371.5 247.6 177.3 183.3 116.6 205.1 149.2 174.9 371.7 278.3 188.1 311.8 206.8 319.1 225.4


1980 1981 1982

148.9 378.1 295.2 150.0 76.9 104.0 138.4 58.5 55.0 234.9 238.2 149.1 239.2 280.3 217.6 329.9 121.2 173.1 56.9 108.0 157.8 247.2 206.7 203.8 226.2 246.6 213.5 107.4 120.8 86.9 79.6 81.0 51.7 271.2 270.2 212.1

PROMEDIO 279.1 263.4 276.7 236.3 130.8 100.6 94.8 101.6 151.1 210.0 185.0 224.6 MAXIMA 428.3 416.8 413.0 575.9 252.6 294.5 204.1 217.7 308.7 305.5 314.7 371.7 MINIMA 148.9 130.9 79.8 80.8 36.7 23.0 15.0 8.0 38.4 45.4 88.5 116.6 Fuente: SENAMHI

Figura Nº 2.4.1 PRECIPITACION MEDIA MENSUAL 300.0

250.0

) m 200.0 (m N IO C 150.0 A T I IP C E 100.0 R P

50.0

0.0 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

MESES

C. TEMPERATURA MENSUAL

Durante el período 1964 – 2001, en la estación meteorológica Comas, los promedios mensuales para temperatura varió entre 9,8 ºC y 10,6ºC. Asimismo, se aprecia que la temperatura más alta se registró en los meses de enero y febrero, con 12,4 ºC, mientras que el valor más bajo se registró en el mes de agosto con 7,2 ºC.


Cuadro 2.4.3 Temperatura Mensual °C

AÑO 1964 1965 1966 1967 1968

ENE FEB MAR ABR MAY 12.4 12.4 11.8 11.8 11.4 11.2 11.4 11.2 11.3 11.3 10.9 11.4 11.1 11.8 10.9 10.3 10.1 10.1 10.3 10.7 10.1 10.6 10.4 11.0 11.6

1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

11.9 11.7 11.6 12.0 12.0 11.5 11.7 11.7 12.0 11.7 10.4 9.9 10.8 10.9 10.6 9.8 10.0 10.2 10.7 10.8 11.1 11.5 11.2 11.3 11.5 10.4 10.1 10.6 11.2 11.5 11.3 11.3 11.5 11.5 11.4 11.2 11.3 11.3 11.5 11.3 9.8 11.4 11.4 11.4 11.2 11.5 11.3 11.5 11.4 11.7 8.8 9.1 9.3 9.3 9.3 9.4 9.4 9.3 10.0 9.7 8.7 9.1 9.6 9.4 9.2 9.3 9.0 9.4 9.1 8.4 10.3 10.4 10.2 10.6 10.1 9.0 8.7 8.6 8.6 8.4 8.8 8.6 8.6 8.5 8.8 8.1 8.1 8.4 8.4 8.4

PROMEDIO 10.3 MAXIMA 12.4 MINIMA 8.1

10.4 10.4 10.6 12.4 11.8 12.0 8.1 8.4 8.4

Fuente: SENAMHI

JUN JUL AGO 11.5 10.7 10.8 10.5 10.5 10.3 11.2 10.6 10.7 10.4 9.5 10.0 11.2 10.9 11.5 11.4 11.6 10.4 10.9 11.5 10.6 11.2 11.2 11.2 11.3 8.4 9.2 8.5 8.9 8.8 8.3 8.2 7.3

S/D 10.4 9.4 10.8 11.2 10.9 11.2 11.4 11.2 11.5 8.6 9.5 7.9 8.3 8.7 7.4 7.3 7.7

10.7 10.9 10.3 10.8 11.1 10.3 11.2 11.2 11.5 11.3 8.4 9.8 8.0 7.2 9.1 7.9 7.9 7.4

SET OCT NOV DIC 11.2 11.6 10.8 10.8 10.0 11.3 11.2 10.9 10.8 10.7 11.0 10.3 9.9 9.9 11.2 10.7 10.8 11.0 10.8 11.4 11.8 11.0 10.7 10.9 10.9 10.7 11.1 11.1 11.5 11.5 9.0 9.4 8.8 9.1 9.2 8.3 8.7 8.2

12.1 11.4 10.4 10.9 11.2 11.1 11.3 11.5 11.6 S/D 9.6 9.7 9.1 9.7 9.4 8.0 8.3 9.1

11.9 11.3 10.2 11.6 11.2 11.3 11.2 11.4 11.5 S/D 9.3 10.0 9.0 9.7 9.6 9.3 9.5 9.3

11.5 10.5 9.9 11.3 10.7 11.4 11.3 10.8 11.2 S/D 9.7 9.4 8.9 9.8 8.9 9.1 8.6 9.5

10.5 10.2 9.8 9.9 10.2 10.4 10.6 10.3 12.0 11.6 11.5 11.5 11.8 12.1 11.9 11.5 8.4 7.3 7.3 7.2 8.2 8.0 9.0 8.6


Figur a Nº 2.2.3.1 TEMPERATURA 16.0

14.0

12.0

A R U T A R E P M E T

10.0

8.0

6.0

4.0

2.0

0.0 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

MESES

2.4.2 CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA El Perú por su ubicación geográfica debería ser un país tropical, de clima cálido y lluvioso; sin embargo, es un país de variados climas subtropicales y tropicales debido a la existencia de dos factores determinantes que modifican completamente sus condiciones ecológicas, estos son: la Cordillera de los Andes y las corrientes marinas del Humboldt y del Niño. De acuerdo a estos factores determinantes, el Perú posee casi todas las variantes climatológicas que se presentan en el mundo. El clima de la costa es templado y húmedo gracias a la fría corriente marina peruana. En la sierra, el clima varía desde el templado hasta el frío glacial; en las planicies selváticas transandinas es cálido y húmedo, con abundantes lluvias. El clima de la sierra es variado; las temperaturas medias varían entre 6°C y 16°C. Las cumbres nevadas sobre los 4500 msnm presentan un clima glacial y el altiplano soporta un clima frígido; las vertientes bajas tienen temperaturas moderadas y los valles profundos son cálidos. Las precipitaciones pluviales, encima de los 3800 msnm son en forma de nieve y granizo; por debajo de esta altitud hasta los 2500 msnm es abundante, particularmente durante el verano (diciembre a abril). Tomando como referencia el INRENA, INEI y la Dirección Ejecutiva de Cartografía y Geografía, IGN. Atlas del Perú se ha clasificado la zona en los siguientes tipos de clima: a. En el extremo superior Clima Frío Boreal – Seco en invierno (DWb), este tipo climático de la región de la sierra, se extiende entre los 3 mil y 4 mil msnm. Se caracteriza por


sus precipitaciones anuales promedio de 700 mm. y sus temperaturas medias anuales de 12°C. Presenta veranos lluviosos e inviernos secos con fuertes heladas. b. El sector mayoritario de la cuenca se ubica en un Clima Templado Sub-Húmedo (De Estepa y Valles Interandinos Bajos), este clima es propio de la región de la sierra, correspondiendo a los valles interandinos bajos e intermedios, situados entre los mil y 3 mil msnm. Las temperaturas sobrepasan los 20°C. y la precipitación anual se encuentra por debajo de los 500 mm. aunque en las partes más elevadas, húmedas y orientales, puede alcanzar y sobrepasar los 1200 mm.

3.

DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS En las ciencias de la tierra ha sido reconocida la dependencia de la geomorfología en la interacción de la geología, el clima y el movimiento del agua sobre la tierra. Esta interacción es de gran complejidad y prácticamente imposible de ser concretada en modelos determinísticos, y se debe tomar como un proceso de comportamiento mixto con una fuerte componente estocástica. Las características físicas de una cuenca forman un conjunto que influye profundamente en el comportamiento hidrológico de dicha zona tanto a nivel de las excitaciones como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. Así pues, el estudio sistemático de los parámetros físicos de las cuencas es de gran utilidad práctica en la ingeniería de la Hidrología, pues con base en ellos se puede lograr una transferencia de información de un sitio a otro, donde exista poca información: bien sea que fallen datos, bien que haya carencia total de información de registros hidrológicos, si existe cierta semejanza geomorfológica y climática de las zonas en cuestión.


3.1

CARACTERÍSTICAS AYNAMAYO

GEOMORFOLÓGICAS DE LA CUENCA DEL RÍO

Para el estudio y determinación de los parámetros geomorfológicos se precisa de la información cartográfica de la topografía, del uso del suelo y de la permeabilidad de la región en estudio, así se ha utilizado la carta nacional 23-m denominada La Merced en escala 1:100.000, imágenes satelitales del programa Google Earth y el plano topográfico del área de influencia del puente. En esta etapa se ubicó los puntos del eje del puente, se delimitó la cuenca en base al río principal tanto aguas abajo como aguas arriba, siendo el punto más bajo el eje del puente. En la cuenca del río Aynamayo se han obtenido los siguientes valores: PARAMETROS Superficie tot

UND Km²

al de la cuenca

67.83

1

Kc = 0.28 P / (A t) 1/2

1.425

Longitud (// al curso más largo)

Km.

LB

Ancho M

Km.

edi o

Factor de Forma RECTA NGULOEQUI VALENTE

1 Lado Mayor

Km.

Lad o M enor

Km.

LONGI TUD TOTA

NÚMEROS DE RIOS PARA GRADOS DE RAM

Longitud total de los

ríos de difere ntes grados par los según gr

Longitud de los

ríos princi pales

LB AM /=Ff

6.192 0.213

L = Kc*(pi*A) 1/2 /2*(1+(1-4/pi*Kc²)) L /B= At

23.279 7.749

Km.

Orden 1

78.50

Km.

Orden 2

24.76

Km.

Orden 3

17.93

Km.

Orden 4

1

Orden 1

46

1

Orden 2

25

1

Orden 3

14

1

4 Orden

3

ados

Lt

1

N°Ríos

28

Km.

Lr

29.13

Densidedad de drenaje

Km./Km². 1

Extensión media para los diferentes grados

Km. r/Km²

os rí os

al de la cuenca

edia de la cuenca Equivalente)

6.3

Km.

Relación de Bifurcación

Pendiente de la cuenca ( Sist. del Rectangulo

29.13

AM=A reacuenca/LB

L

LOS DI FERENTES IFI CAC IÓN

Número de ríos

Frecuencia de l

180.38

P

Co eficiente de Compacidad

Altura m

RIO AYNAM AYO

A rea cuenca

Km.

Perímetro

Desnivel tot

C U E N C A

NOMENGLATURA

Dd A Lt =/ t

0.707

Rb=N°Rn (N°Rn+1) / 4Lt At Es /= Fr= N°Ríos At / Ht

m.s.n.m.

Hm Ip=

1.769 0.354

m.s.n.m. %

127.49

100Ht *B /

0.155 370 4 2700 56.396

Pendiente media de los cauces de los

ríos Tayl or - Schw arz

%

Ic

12.73

Pendiente media d

ríos

%

Im

11.43

e los cauces de los

Con el factor de forma de 0.213 lo que nos da una cuenca con un tipo más alargado, lo que producirá que los eventos máximos se produzcan con mayor rapidez y un coeficiente de compacidad de 1.425 lo que nos da como conclusión que nos encontramos frente a una cuenca de forma oval oblonga.


4.

ANÁLISIS HIDROLÓGICO Con la información obtenida de la oficina de estadística e informática del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), se procedió a efectuar el cálculo de lluvia para determinar la capacidad de las estructuras dentro del período de vida asignado y el punto de vista económico. En primer lugar se realizó el análisis de consistencia, extensión y completación de datos haciendo uso del programa HEC4 incluido en el paquete SIH, posteriormente se estimó la probabilidad de las lluvias para diferentes períodos de retorno (25,50, 100, 200 y 500años) mediante los métodos de distribución de valores extremos como: Gumbell, Normal, Gamma, Log Normal, y el de Log Pearson Tipo III y finalmente se calculó los caudales de los flujos que discurren a través del río Aynamayo mediante el método del Soil Conservation Service (1972) SCS.

4.1

INFORMACIÓN BÁ SICA UTILIZADA La información hidrometeorológica disponible en la zona del proyecto corresponde a información pluviométrica con registros máximos en 24 horas de las siguientes estaciones: Cuadro 4.1.1 Estaciones uti lizada s Alt itud msnm

Estación San Eloy Singayac

de

1 500

Comas

3 640

Ricran

3 820

Latitud/Este

Longi tud/Norte

11°15’

75°17’

8 756 362,80

469 073,84

11°44’

75°07’

8 702 930,93

487 287,42

11°32’

75°31’

8 724 997,81

443 660,54

Tipo

Período de registro

P

1964 – 1982

P

1964 – 2007

P

1984 – 1993 2006 – 2008

Fuente: SENAMHI

La información utilizada se presenta en el anexo PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS.

4.2

ANÁ LISIS DE CONSISTENCIA Mediante el uso del software “SIH” se ha efectuado previamente el análisis estadístico de Saltos y Tendencias de la información pluviométrica. Dicha evaluación del análisis gráfico y estadístico de saltos y tendencias de la información pluviométrica se efectúa mediante los estadísticos "T" de Student "F" de Fischer. De la evaluación realizada a la información pluviométrica, se ha encontrado mínimamente períodos inconsistentes en las tres estaciones, modificando la información de ambas después de realizar el análisis. En el


anexo ANÁLISIS, COMPLETACION Y EXTENSION DE DATOS: USO DEL SIH, se presenta la información libre de saltos y tendencias.

4.3

COMPLETACIÓN DE DATOS El proceso de completación y extensión de la información pluviométrica máxima en 24 horas se realizó con el software HEC4, instalado como un módulo o componente del programa de cómputo “SIH”. El HEC4 realiza una correlación múltiple cruzada entre los datos de precipitación mensual de todascompletos las estaciones, buscando seleccionados el coeficiente de de correlación más adecuado. Los registros de las estaciones precipitación máxima en 24 horas se muestran en el anexo ANÁLISIS, COMPLETACION Y EXTENSION DE DATOS: USO DEL SIH. Para completar las estaciones se utilizó las siguientes estaciones: Cuadro 4.3.1 Estaciones utilizadas en la completación de datos Alt itud msnm

Estación San Eloy Singayac

de

1 500

Comas

3 640

Ricran

3 820

Latitud/Este

Longi tud/Norte

11°15’

75°17’

8 756 362,80

469 073,84

11°44’

75°07’

8 702 930,93

487 287,42

11°32’

75°31’

8 724 997,81

443 660,54

Tipo

Período de registro

P

1964 – 1982

P

1964 – 2007

P

1984 – 1993 2006 – 2008

Fuente: SENAMHI

4.4

ANÁL ISIS DE FRECUENCIAS Los registros de precipitaciones máximas en 24 horas fueron analizadas estadísticamente (Gumbell, Normal, Gamma, Log Normal, y el de Log Pearson Tipo III); previamente los registros fueron sometidos a la prueba de bondad de ajuste de Smirnov – Kolmogorov para comprobar gráfica y estadísticamente si la frecuencia empírica de la serie analizada se ajusta a las funciones de probabilidad teórica antes seleccionadas en base a los valores muestrales. Se adoptó la distribución Gumbell en los tres casos, (Ver anexo ANÁLISIS DE FRECUENCIAS ó DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDADES) para periodos de recurrencia de 25, 50, 100, 200, y 500 años. La distribución Log Pearson III, se trabajó en forma independiente. Los valores de precipitación para cada período de retorno son los siguientes:


Cuadro 4.4.1 Precipitaciones en mm para diferentes Períodos de retorno San Eloy de Singayac

Comas

Ricran

25 años

114.4

45.0

29.6

50 años

127.8

50.0

32.5

100 años

141.1

55.0

35.4

200 años 500 años

154.3 171.8

59.9 66.5

38.3 42.1

Período de r etorno / Estación

Fuente: Elaboración propia

4.5

MÉTODO SCS PARA ABSTRACCIONES Con las precipitaciones obtenidas, se realizó el cálculo de las abstracciones de la precipitación de una tormenta utilizando el Método del Soil Conservation Service SCS (1972). Para realizar el cálculo el primer lugar se calculó el Número de curva (CN) haciendo uso del siguiente cuadro: Cuadro 4.5.1 Numero de cur va CN Descripción del uso de la tierra

A

Grupo hidrológico del suelo B C

D

Tierracultivada:sintratamientosdeconservación 72 81 88 91 contratamientosdeconservación 62 71 78 81 Pastizales:condiciones pobres 68 79 86 89 condiciones óptimas 39 61 74 80 Vegasderíos:condicionesóptimas 30 58 71 78 Bosques:troncosdelgados,cubiertapobre,sinhierbas 45 66 77 83 cubierta buena 25 55 70 77 Áreas abiertas, césped, parques, campos de golf, cementerios, etc. óptimascondiciones:cubiertadepastoenel75%omás 39 61 74 80 condicionesaceptables:cubiertadepastoenel50al75% 49 69 79 84 Áreascomercialesdenegocios(85%impermeables) 89 92 94 95 Distritosindustriales(72%impermeables) 81 88 91 93 Residencial Tamaño promedio del lote Porcentaje promedio impermeable menos acre 1/8 o 65 77 85 90 92 acre 1/4 38 61 75 83 87 acre 1/3 30 57 72 81 86 acre 1/2 25 54 70 80 85 acre 1 20 51 68 79 84

G T

Paqueadorespavimentados,techos,acceso,etc. Calles y carreteras Pavimentadosconcunetasyalcantarillados rava ierra

98 98

98 98 76 72

98 98 85 82

98 98 89 87

91 89


Según las características ecológicas de la cuenca se estimaron 2 escenarios: el primero perteneciente a la región ceja de selva y el segundo perteneciente a la región sierra, ambos pertenecientes al grupo hidrológico de suelo B perteneciente a suelos poco profundos depositados por el viento, marga arenosa. Con estas características obtenemos: Primer escenario:

Con un uso bosques con cubierta buenaa un y un grupo de suelo2 en condición C se obtuvo unde CNtierra = 70.de Este parámetro correspondió área de 78.87km Segundo escenario:

En un segundo escenario tenemos que 42.38 km2 se encuentran en la condición uso de tierra de pastizales en condiciones pobres y un grupo de suelo en condición C con un valor CN = 86 y 59.13km2 se encuentran en la condición uso de tierra de bosques con cubierta buena y un grupo de suelo en condición C con un valor CN = 70 Estos valores han sido promediados de la siguiente manera, obteniéndose un valor CN igual a:

CN 

4.6

(59,1370)  (42,3886)  76,70 59,13  42,38

HIDROGRAMA UNITARIO Con las precipitaciones efectivas calculadas, se realizó la transformación de estas en escorrentía utilizando el Método del Soil Conservation Service SCS (1972), utilizando el tipo II de distribución de lluvias, dicho método está basado en la simulación de la escorrentía superficial que resulta de una precipitación, mediante la representación de la cuenca como un sistema de componentes interconectados. Cada componente modela un aspecto del proceso lluvia-escorrentía dentro de una cuenca o área en estudio. El componente de escorrentía superficial para un área se utiliza para representar el movimiento del agua sobre la superficie del terreno hacia los cauces de los ríos. Se supone que tanto la lluvia como la infiltración están distribuidas uniformemente en toda la cuenca. El exceso de lluvia resultante se aplica al hidrograma adimensional unitario del SCS para encontrar el hidrograma de escorrentía a la salida del área. El segundo método para determinar la máxima escorrentía será el del HIDROGRAMA UNITARIO DE SNYDER. Este se desarrolló mediante el programa HEC – HMS y nos permitió comparar los resultados obtenidos.


En el anexo GENERACION DE CAUDALES (Método del Soil Conservation Service) y GENERACION DE CAUDALES (Método del Hidrograma sintético de Snyder) se presentan los cálculos realizados.

4.7

MODELAMIENTO HIDROLÓGICO Las amenaza proveniente de la descarga del río Aynamayo, hacen que se desarrolle una serie de secuencias numéricas y estadísticas para llegar a resultados condicionados por las características hidro-geomorfológicos de la zona en estudio. En este modelamiento se ha identificado las descargas para diversos periodos de retorno, así como una base de entrada: elevación, tipo de suelo, precipitación, cobertura terrestre natural de las quebradas en estudio. De los resultados encontrados entre el Método SCS y el Hidrograma unitario de Snyder se precisa como los caudales máximos ordinarios y extraordinarios los siguientes para cada una de las estaciones: Cuadro 4.7.1 Caudales en m 3/s para diferentes Períodos de retorno San Eloy de Singayac

Comas

25 años

225.02

47.91

8.85

50 años

281.08

65.52

14.17

100 años

338.99

85.07

20.52

200 años

398.26

105.91

27.81

500 años

479.02

136.29

38.69

Período de r etorno / Estación

Ricran

Los caudales tomados son los correspondientes a las estaciones San Eloy de Singayac y Comas, obteniendo los siguientes caudales: -

Caudal del río Aynamayo para un tr = 25 años: Caudal del río Aynamayo para un tr = 50 años: Caudal del río Aynamayo para un tr = 100 años: Caudal del río Aynamayo para un tr = 200 años: Caudal del río Aynamayo para un tr = 500 años:

272.94 m 3/s 346.60 m 3/s 424.06 m 3/s 504.16 m 3/s 615.31 m 3/s

En el anexo GENERACION DE CAUDALES (Método del Soil Conservation Service) y GENERACION DE CAUDALES (Método del Hidrograma sintético de Snyder) se presentan los cálculos realizados.


4.8

CALIB RACIÓN DE CAUDAL ES Ante la ausencia de una estación hidrométrica en la zona de estudio se evaluaron las huellas de nivel de agua dejadas por las avenidas extraordinarias recientes. Los niveles fueron tomados de la visita de campo desarrollada por el especialista y simulados en los programas HEC – RAS y FLOWMASTER, tomando como resultado el valor de aguas máximas obtenido en los programas. Con estos niveles se dio inicio a los estudios hidráulicos.


ESTUDIO HIDRÁUL ICO 5.

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN EN SITIOS DE INTERÉS El proceso erosivo de la corriente de agua en los ríos, provoca la socavación del lecho móvil de los mismos en función básicamente a las características hidráulicas del río y las características granulométricas del material que conforma el cauce. La socavación resulta más intensa a medida que se incrementa el caudal y las velocidades del flujo del agua superan la velocidad crítica de erosión del material del lecho del río. Para efectos del cálculo de la socavación sea general o local se ha utilizado los métodos de Lisctvan Lebediev, Artamonov, etc,, asumiendo las características hidráulicas en función de las Curvas de calibración de los ríos.

5.1

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN GENERAL La socavación general de un río es aquella que se produce sobre el lecho en condiciones naturales; es decir, cuando las condiciones del cauce y flujo del río no han sido alterados por efectos de la instalación de alguna estructura. Para efectos del cálculo de la socavación general se ha utilizado la fórmula propuesta por L.L. Lischtvan - Ledeviev, comúnmente conocida y cuya formulación matemática se puede encontrar en el Libro: Mecánica de Suelos Tomo III. Juárez Badillo; con un resumen descriptivo que se presenta a continuación:



1

1 x  0.28  0.68  d m   

ds  

 

zg = Hs – Ho En donde: Q: Caudal (m3/s) do: Tirante medio del agua

  do 5/3

Qd y m 5/3  Be  


u: Coeficiente de contracción igual a 1 para el presente caso dm: Diámetro medio de las partículas del lecho del río b: Constante que depende de la probabilidad de ocurrencia del caudal 1 / 1+ x: Exponente que depende del diámetro medio de las partículas del lecho del río Hs: Tirante medio de socavación zg: Profundidad de socavación general Los resultados de socavación general en el talweg del río Aynamayo y al pie de los estribos del puente calculados mediante la aplicación del Método de Lischtvan – Lebediev, se presentan en los CUADROS Nº 99 y 100

5.2

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN LOCAL

5.2.1 CAUCE DE EQUILIBRIO DEL RÍO La teoría de régimen evalúa las características de un cauce natural que presente las condiciones de equilibrio es decir de un lecho que no sea erosionado y que no deposite para un caudal determinado. En ríos de cauce divagante conviene reconocer las condiciones de equilibrio del cauce, puesto que al ser comparadas con la sección real puede dar información sobre la posibilidad de creación de procesos erosivos. Para el caso particular del puente Aynamayo que se encuentran sobre el río del mismo nombre, la construcción del puente srcinará un estrechamiento u angostamiento que pueden alterar las condiciones del cauce si es que se escapan de las dimensiones del cauce en equilibrio. Para efectos del cálculo de la sección de equilibrio se ha utilizado la Teoría de Lacey cuya formulación matemática para el presente caso es la siguiente:

B = C (Q) ½ En donde: B: Ancho del cauce en m. Q: Caudal del río en m3/s C: Coeficiente de Lacey que depende del tipo de material del lecho del río y que para el presente caso se estima igual a 1.80 Utilizando la expresión anterior se calculó el ancho de equilibrio del cauce del río Aynamayo ante la ocurrencia de diversos caudales. Los resultados se presentan en el CUADROS N° 101


5.2.2 DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN LOCAL AL PIE DE LOS ESTRIBOS La socavación local de un río es aquella que se produce cuando las condiciones del cauce y flujo del río se alteran por efectos de la instalación de alguna estructura sobre el lecho del mismo, llámese esta: pilares, estribos, gaviones, muros de encauzamiento, espigones, barrajes, etc. La construcción del puente Aynamayo no srcinará una socavación local al pie de los estribos, ya que los estribos descansan sobre roca y no tienen influencia sobre los niveles máximos de agua en la sección del puente.

5.2.3 DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN TOTAL AL PIE DE LOS ESTRIBOS La socavación total en un curso de agua se determina sumando a la socavación general la socavación local impuesta por una estructura determinada; por lo cual, en un Puente se puede reconocer el siguiente tipo de socavación total: Con los resultados encontrados anteriormente referentes a socavación general y socavación local se ha calculado la socavación total al pie de estribos tanto para el puente. Los resultados se presentan en los CUADROS Nº 102 y 103.

6.

CONSIDERACIONES SOBRE HIDRÁULICA FLUVIAL

6.1

MECÁNICA FLUVIAL DEL RÍO Se efectuó un reconocimiento de campo a la zona de emplazamiento del puente Aynamayo sobre el río del mismo nombre tanto aguas arriba como aguas abajo, con el objeto de identificar su comportamiento fluvial y su influencia en los procesos de mecánica fluvial del río. El puente Aynamayo sobre el río del mismo nombre se ubicó en un tramo sensiblemente recto del río y en una zona en donde la pendiente es relativamente alta e igual a 5.00%, lo que posibilita la ocurrencia de un flujo de características uniformes en estado crítico, totalmente confinado y con velocidades medias que llegan hasta 6.08 m/s. El eje del puente proyectado es perpendicular al eje principal del río. No se detectó en campo la posibilidad de la profundización del flujo del agua y cambios imprevistos del curso de agua, sin embargo, se recomienda el encauzamiento mínimo del puente en aleros que formen 45º con la dirección principal del río con la finalidad de permitir un adecuado pase del agua por debajo del puente.


6.2

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE ARRASTRE La capacidad de arrastre del río permitió cuantificar el diámetro de piedras o cantos rodados que posiblemente arrastrará la corriente de agua por el fondo del río para diferentes caudales, siempre y cuando exista la disponibilidad de dicho material en el cauce natural. El cálculo de la capacidad de arrastre se basa en el concepto de la Fuerza tractiva desarrollada por un flujo de agua sobre el lecho del río, el cual se aplicó al río Aynamayo. Los resultados se presentan en el CUADRO N° 95

6.3

DETERMINACIÓN DE LOS VAL ORES DE DISEÑO

6.3.1 LONGITUD DE LA LUZ DEL PUENTE El criterio para seleccionar la longitud de la luz del Puente desde el punto de vista hidráulico es que la luz del Puente debe ser tal que permita la circulación del caudal del río en avenidas ordinarias y extraordinarias con cauce hidráulicamente estable y sin peligro de obstrucción por presencia de huaycos o grandes piedras, con la finalidad de que dicha luz trabaje a capacidad plena la mayor parte del tiempo y permita aún en época de estiaje considerarla una estructura aparente. Acorde al criterio fundamental antes expuesto y de acuerdo a los resultados encontrados en el presente desprende longitud recomendada para la luz del puente desde el punto Estudio de vista se hidráulico es deque 35 lametros. Los resultados se presentan en el CUADRO Nº 101.

6.3.2 NIVELES DE AGUAS MÁXIMAS EN EL PUENTE Los niveles de agua de diseño en el río para cada uno de los caudales de diseño calculados se determinaron mediante el programa HEC – RAS. Esta simulación se realizó con la ubicación del puente sobre la sección del río en el programa. Los resultados son los siguientes: Caudal (m3/s)

Cota de fondo

Tirante (m)

272.94

1 021.58

4.26

Cota de nivel de agua 1 025.840

346.60 424.06 504.16 615.31

021.58 11 021.58 1 021.58 1 021.58

4.77 5.28 5.77 6.43

026.350 11 026.860 1 027.350 1 028.010


6.3.3 NIVEL DE CIMENTACIÓN DE ESTRIBOS POR EFECTOS DE SOCAVACIÓN El nivel de cimentación de la subestructura del Puente por efectos de la socavación total al pie de estribos debe ser tal que permita soportar con un factor de seguridad adecuado el caudal de avenidas extraordinarias, con la finalidad de que en presencia probable de la misma, el Puente nunca colapse, debido a asentamientos o desplazamientos producidos por socavación intensa de los estribos. Acorde al criterio fundamental antes expuesto y a los resultados encontrados en el presente Estudio con consideraciones adicionales de seguridad recomendadas por el Consultor de acuerdo a su experiencia y juicio ingenieril es que se recomienda considerar los resultados de las exploraciones diamantinas.


7.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES -

Para realizar el análisis de datos hidrológicos (precipitaciones máximas en 24 horas) se han adquirido los datos de las estaciones SAN ELOY DE SINGAYAC, COMAS Y RICRAN debido a su cercanía con las áreas de ubicación del puente.

-

Se realizó el análisis de consistencia de la información, lo que permitió analizar las estaciones comprobando que las tres presentabas saltos.

-

Los datos se han completado y extendido desde el año 1964 hasta el año 2008; con la finalidad de contar con una cantidad mínima de datos que permiten un mejor análisis de los caudales máximos.

-

Para el cálculo del tiempo de concentración, se hizo uso de las características geomorfológicos del río Aynamayo, mostradas en el anexo adjunto; como se podrá notar el valor asumido entre los tres cálculos realizados para determinar el tiempo de concentración, ha sido el de Kirpich, lo que da un valor de 1.28 horas para el escenario que involucra a la estación San Eloy de Singayac y 1.13 horas para el escenario de la estación Comas.

-

Las principales características geomorfológicas son: PARAMETROS

Superficie tot

UND Km²

al de la cuenca

Co eficiente d

e Com pacida d

Longitud (// al curso más largo)

Km.

Ancho M

Km.

edi o

Factor de Forma RECTANGULO EQUIVALENTE

-

1 Lado Mayor

Km.

Lad o M enor

Km.

180.38

P Kc = 0.28 P / (At)

67.83 1/2

1.425

LB

29.13

A M=A reacuenca/LB LB A/=M Ff

6.192 0.213

L = Kc*(pi*A)1/2 /2*(1+(1-4/pi*Kc²)) L /B A= t

23.279 7.749

La curva experimental demayor ajuste fue la curva de Gumbell. A continuación se presenta los datos de precipitación calculados: San Eloy de Singayac

Comas

25 años

114.4

45.0

50 años

127.8

50.0

100 años

141.1

55.0

200 años

154.3

59.9

500 años

171.8

66.5

Período de retorno / Estación

-

1

RIO AYNAM AYO

A rea cuenca

Km.

Perímetro

C U E N C A

NOMENGLATURA

El caudal de diseño para el cálculo de los niveles máximos del río Aynamayo es 424.06m3/s


-

El caudal de diseño para el cálculo de los niveles de socavación general del río Aynamayo es 615.31m3/s

- Las velocidades medias del flujo para máximas ordinarias y máximas

extraordinarias se encuentran en el orden de 5.31 m/s y 6.68 m/s, obteniéndose Números de Froude entre 0.98 y 1.00, teniendo una velocidad de 6.08m/s para el período de diseño. -

La capacidad de arrastre del Río Aynamayo, muestra un diámetro que va en el

-

El Gasto de Sólido de fondo en el río Gramalote para máximas avenidas ordinarias y extraordinarias están en el orden de 3123 y 6933 (Kg/s).

-

La socavaciones en el puente son:

rango de 150 a 220 cm.

Estribo derecho

LUZ DEL PUENTE (m)

Tipo de S oc avac i ón

27

General(Lischtvan-Levediev)

27

Local (Artamonov)

Total

273 1.42 0.00

1 .4 2

SOCAVACION TOTAL EN PUENTE (m) Caudales en m3/s 347 424 504 615 1.81 0.00

2.16 0.00

1 .8 1

2.51 0.00

2 .1 6

2.96 0.00

2 .5 1

2 .9 6

Estribo izquierdo

LUZ DEL PUENTE (m)

Tipo de S oc avac i ón

40

General(Lischtvan-Levediev)

40

Local (Artamonov)

Total

273 1.42 0.00

1 .4 2

SOCAVACION TOTAL EN PUENTE (m) Caudales en m3/s 347 424 504 615 1.81 0.00

1 .8 1

2.16 0.00

2.51 0.00

2 .1 6

2.96 0.00

2 .5 1

2 .9 6

- El modelamiento del río Aynamayo se realizó aplicando el Software HEC – RAS River Analisys System versión 4.0 desarrollado por el U.S. Army Corps of Engineers.

-

No hay socavación local ya que los estribos descansan sobre roca y se ubican fuera de los niveles máximos de flujo.


HIDROLOGIA E HIDRAULICA AYNAMAYO

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