Informe Hidrologico Final Uchiza

HIDROLOGIA DEL PROYECTO: CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE – SAN MARTIN "

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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

1.00.0 INTRODUCCIÓN En el

estudio Hidrológico Hidrológ ico del proyecto “CONSTRUCCION DEL CAMINO

VECINAL CAMPO VERDE – VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA , DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE – TOCACHE – SAN MARTIN” MARTIN” se tendrá que tener en cuenta datos de la zona y así poder realizar un análisis que se debe tomar en cuenta, como fuente elemental los datos hidrológicos en la estación que se encuentra sobre su entorno y que esto nos darán una visión acerca del comportamiento de los procesos que son sumamente complejas porque se encuentran en función de las características de las micro cuencas y/o subcuenca trazadas en el eje del Proyecto que se encuentra dentro del distrito de Uchiza, que lo constituyen el sistema hídrico que refleja un comportamiento que los recursos agua, suelo y bosque, y los criterios de topografía, altitud y cobertura vegetal es importante para el cálculo del coeficiente de Escorrentía dentro del espacio del territorio delimitado de la micro cuenca del tramo del eje del Camino vecinal desde su inicio hasta su término., donde se encuentra conformado por un sistema hídrico que recorre sobre terrenos de profundidades del suelo y entorno de la línea divisoria de las aguas, existiendo entradas y salidas, dónde el ciclo hidrológico permite cuantificar el ingreso de la cantidad de agua por medio de sus precipitaciones pluviales y salida ,

aguas

superficiales, superficial es, aguas del sub. Suelo y ojos de agua con permanente vegetación, que es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de las subcuencas y micro cuencas.

2.00.00 OBJETIVOS DEL ESTUDIO El presente Estudio, en el Capítulo de Hidrología y Drenaje, persigue alcanzar los siguientes objetivos: ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


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

Evaluar las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas y/o subcuencas que interceptan la vía proyectada.



Proponer los caudales máximos con 25, 50 y 100 años de período de retorno para el diseño de diversas obras de drenaje que requieran ser proyectadas de acuerdo a la evaluación y a la exigencia hidrológica e hidrodinámica del área del Proyecto Vial, con la finalidad de garantizar su estabilidad y permanencia de las obras de arte transversal y longitudinal.



Alcances Los estudios hidrológicos e hidráulicos comprenderán lo siguiente: Reconocimiento del lugar en la zona del proyecto; identificación de



niveles alcanzados en máximas avenidas, especialmente en quebradas donde se ubican las Alcantarillas y pontón. Recolección y análisis de información hidrométrica y meteorológica



existente proporcionada por el SENAMHI. Selección y análisis de los métodos de estimación del caudal máximo



de diseño; para el cálculo máximo a partir de datos de precipitación, se efectuará un análisis de frecuencia mediante el programa de Smada y sus ajuste mediante el programa de Hidroesta esto nos permitirá obtener los valores para el caudal máximo, empleando el método racional y/o adecuado dependiendo de las características y tamaño de las subcuencas.

3.00.00 UBICACIÓN DEL PROYECTO El tramo de carretera del Camino Vecinal que es motivo del presente Estudio, se ubica en: 







Departamento: San Martín. Provincia : Tocache. Distrito : Uchiza. Localidad : Puerto Huicte.

ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


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Con coordenadas UTM de Inicio y Término: INICIO

(Progresiva 0+000)

18 L 342899.56 Este 9058110.74 Norte Altitud = 550 m.s.n.m. m.s.n.m.

TERMINO (Progresiva 9+200) 18 L 343892.48 Este 9051244.23 Norte Altitud = 460 m.s.n.m. m.s.n.m.

4.00.00 ACCESOS La vía en estudio se localiza en el distrito de Uchiza, en la región natural de Selva Baja, al Norte de la ciudad de Uchiza, El punto de inicio del tramo se encuentra en la localidad de Pampa Hermosa (progresiva 0+000); se desarrolla sobre una geografía irregular semi plana de topografía llana a ondulada, con desniveles que varían entre los 460 msnm a 550 msnm correspondiendo la cota más baja y alta de la ciudad de Uchiza, estando irrigada por el río Uchiza.

5.00.00 ESTUDIOS EXISTENTES Se ha revisado la información existente referente a estudios elaborados con anterioridad en la zona, habiéndose encontrando no existe información referente al Capítulo de Hidrología y Drenaje del tramo en estudio; pero habiéndose revisado el siguiente Perfil de Proyecto de Inversión elaborado por otras instituciones en otros estudios se encontró: 

Capítulo:

Hidrología

y

Drenaje

existiendo

para

fines

de

su

mantenimiento, de otras vías cercanas al proyecto., no habiéndose encontrado, específicamente.



"

6.00.00 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO 6.00.01 HIDROGRAFÍA El drenaje de la zona en estudio está constituido por numerosas quebradas que vierten sus aguas al río Chontayacu, el cual constituye el colector natural principal de la zona, formando un drenaje de tipo radial y dendrítico, pertenecientes a la vertiente del Atlántico. El sistema hidrográfico corresponde a la Hoya hidrográfica del atlántico, el drenaje principal de la zona lo constituye la cuenca del río Uchiza. La Cuenca del Río Chontayacu ocupa una franja con dirección NNE-SSO, está conformada por los afluentes de los ríos, Huallaga y Uchiza y otros. El río Chontayacu presenta un drenaje del tipo dendrítico en la margen izquierda y paralelo a sub paralelo en la margen derecha. Su cauce es sinuoso de origen tectónico con apariencia meandriforme. La longitud del río Uchiza es aproximadamente de 5.5 km, desde sus nacientes hasta su desembocadura en el río Huallaga. Esta confluencia delimita los sectores conocidos como bajo y Alto Ucayali. En su recorrido se aprecian rápidos de origen estructural y de origen aluvial, estos últimos producidos por materiales que acarrean sus afluentes; cuyo ancho de lecho varía entre 50 y 35 metros, con pendiente del cauce del rio muy bajo con aproximaciones de 0.4 por mil, donde se recomienda al proyectar defensas ribereñas calcular los caudales máximos en sus periodos críticos de grandes avenidas, ya que los cambios climáticos por efecto del fenómeno del niño puede afectar incrementando los caudales y esto ocasionando grandes erosiones y embalsamientos.



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6.02.00 CLIMA Y PRECIPITACIÓN El área de influencia de la vía tiene un Clima muy Húmedo y Cálido, seco en invierno y no presenta un cambio térmico bien definido. El promedio anual de temperatura es de 24ºC y la precipitación es de 2000 mm aproximadamente. En la cuenca del rio Uchiza, la estación de lluvias (época de creciente) corresponde a los meses de enero a marzo, presentando un pico mayor en el mes de febrero; mientras que la estación seca (época de vaciante) corresponde a los meses de junio a agosto, siendo julio el mes más seco. El clima de la zona varía con la altitud, es un bosque húmedo tropical (bh-T), la biotemperatura media anual máxima es de 25.7° C y la media mínima anual de 23.2°C, teniendo una precipitación máxima media anual de 3419.5 milímetros y un promedio mínimo de 1916 milímetros. Estos son indicaciones según el Diagrama de Holdridge que indica entre los bosques húmedos – tropical transicional a bosque húmedo pre-montano y sub tropical, cuya evapotranspiración potencial total por año variable entre la mitad (0.5) e igual (1.00) al promedio de precipitación total por año, lo que ubica a ésta zona de vida en la provincia de humedad: HUMEDO.

6.03.00 VEGETACIÓN Se desarrolla tanto en las planicies como en las porciones medias de las laderas suaves del sistema montañoso. Los cultivos agrícolas más importantes que se desarrollan son: Cereales (maíz amiláceo, maíz choclo y arroz); Tuberosas (yuca); Frutales (plátano, guaba, guinda). Entre los cultivos pecuarios figuran los siguientes: “pasto brachiaria”, “pasto elefante”, torurco”, “raigrás” y “gramalote”. Se incluye en esta unidad la vegetación secundaria, la cual se encuentra ocupando las áreas de cultivo abandonadas o en descanso prolongado.


HIDROLOGIA DEL PROYECTO: CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE – SAN MARTIN "

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La vegetación natural se caracteriza por un bosque alto, exuberante, tupido y cargado de bromeliáceas, toda clase de orquídeas, lianas y bejucos. Los tallos de casi todos los árboles están envueltos por abundantes epifitas y trepadores, en las que son notables las Aráceas, de hojas grandes y vistosas, y la gran variedad de helechos, líquenes y musgos que se adhieren al tronco, los cultivos varían con la altitud y el clima; la cual ostenta una vegetación natural está constituida por especies arbóreas abundante. Mientras que los cultivos lo constituyen especies vegetales tales como: Arroz, plátano, café, cacao, maíz, yuca, papaya y otros frutales con menor producción, pero sin embargo se ha conseguido la existencia de árboles como cedro, ulcumano, tornillo y otros de trabajo industrial.

6.04.00 RELIEVE El relieve se caracteriza por ofrecer una configuración topográfica Plana y semi plana, ondulada acolinado que es la fisonomía del penillano Amazónico. Los suelos por lo general son profundos y ácidos, de arcillas de naturaleza caolinita, que a lo largo del río Uchiza, aparecen los fluvisoles, que constituyen los suelos fértiles y de mayor interés agrícola. Dentro de estas características se emplaza el actual proyecto del camino vecinal, la cual se desarrolla generalmente en corte a media ladera, habiéndose identificado también zonas planas, principalmente al inicio del tramo pero en épocas invernales se hace intransitable la vía herradura por el exceso de lodos.

7.00.00 ANÁLISIS HIDROLÓGICO El área de estudio del proyecto no cuenta con estación de aforos, por lo que las descargas máximas se han estimado con los registros de precipitaciones máximas en 24 horas de la estación más cercana a la zona de estudio, como es: la estación Uchiza por tener las mismas características físicas de la zona.

7.01.00 INFORMACIÓN BASICA ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


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La información básica que se ha utilizado para la elaboración del análisis hidrológico del estudio correspondiente es la siguiente:

7.01.01 Información Cartográfica Se utilizó la siguiente información: 

Carta Nacional proporcionada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), a escala 1:100 000, habiéndose empleado las siguientes: Carta 20 m



Planos proporcionados por el Ministerio de Agricultura del Proyecto Especial de Titulación de Tierras y Catastro Rural (PETT), a escala 1:25 000, habiéndose empleado las siguientes: Uchiza: 17 K



Mapa físico Político del Perú.

7.01.02 Información Pluviométrica Se refiere a precipitaciones máximas en 24 horas registradas en las estaciones pluviométricas cercanas a la zona de estudio, habiéndose utilizado la siguiente información:  Información pluviométrica obtenida de la estación de Puerto Inca. período de 1981 -2005.  Información complementaria proporcionada por Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). Precipitaciones Máximas de 24 horas de la Estación Pluviométrica “Uchiza” período 1981-2000. La ubicación y características de las estaciones pluviométricas localizadas en la zona de estudio o cercanas a ella, se presentan a continuación en el cuadro N° 01. -



"

Vista de la estructura del puente ubicado en la progresiva km: 6+690 con una luz de 12 metros, que se ubica dentro del proyecto, cuya estructura será reemplazado en su totalidad.

De los trabajos de campo también se han obtenido la ubicación de las obras de arte, contando con el plano clave elaborado por los topógrafos quienes realizaron el levantamiento topográfico del eje del Camino Vecinal Puerto Huicte-Unión Cadena (Emp. - santa lucía).



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Cuadro No 01

ESTACION PLUVIOMÉTRICAS EN LA ZONA DE ESTUDIO NOMBRE DE LA ESTACIÓN

Uchiza

UBICACI N

TIPO

ENTIDAD OPERADORA

LATITUD

PLU

SENAMHI

08° 29’ S

LONGITUD

ALTITUD msnm

PROVINCIA

DPTO.

PERIODO DE REGISTRO

76°24’ W

544

Tocache

San Martin

1966- 1984

En los cuadros N° 03 y 04 se presentan las series históricas de precipitaciones máximas en 24 horas, proporcionadas por Senamhi, con 17 años de datos históricos. Asimismo, en el Anexo, se presentan los registros de precipitación proporcionados por SENAMHI.

CUADRO N° 02 SERIE HISTÓRICA DE PRECIPITACIONES MAXIMAS DE 24 HORAS (mm) – ESTACIÓN UCHIZA



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PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS ESTACION UCHIZA 19667-1984 ESTACION : UCHIZA

AÑO

LAT. : 08º 29' "S" LONG. : 76º 24' "W"

ENERO FEBRERO MARZO

DPTO. : SAN MARTIN PROV. : TOCACHE

ALT. : 544 msnm ABRIL MAYO JUNIO

3184 DIST. : UCHIZA JULIO AGOSTO SETIE MBREOCTUBRE NOVIEMBREDICIEMBRE

1,966

70.6

82.9

61.1

63.3

42.5

72.7

63.7

36.5

75.0

89.7

70.2

56.8

1,967

46.3

68

70.2

43.5

26.5

48

66.5

14.8

24.7

50

82.6

53.1

1,968

57.04248

39.6

46.1

43.2

63.8

34.2

90.6

82

72.9

159.6

1,969

80.3

91.2

64.4

82

42.2

68

14

23.8

31

70

60.5

46.5

1,970

117.8

69

77.3

90.3

73

109.7

107.2

55.9

39.8

90

61.5

69.2

1,971

99.9

87.2

58

95.5

70.6

40.8

34.6

31.5

50.2

38.4

80.1

50.7

1,972

112.5

69.7

88.2

48.3

47.6

48

71.2

49.9

29.2

111.1

137.5

59.0

1,973

54.2

84.8

75.5

75.1

62.7

65.9

53.9

51.8

51.1

125.8

89.5

36.4

1,974

46.2

124.3

53.9

39.6

26.2

35.2

68.2

46.2

36.4

139.5

87.6

149.6

1977

91.5

82.5

102.2

150.6

41.6

28

36.9

73

47.4

130.4

58.3

112.8

1978

100.8

60.6

88.5

78.2

54.9

53

42

38.9

40.7

95.4

68.8

59.2

1979

52

42.7

56.6

62.2

72

38.1

31.3

64.5

22

80

102

88.4

1980

117.3

100

104.5

68.8

77.3

63.8

19.2

50

56.5

42.8

69.2

69.3

1981

50

35.2

45.7

37.2

56.8

78

27

40.2

42.2

40

47.8

62.6

1982

68.4

81.8

87.2

81.0

29.2

6.6

39.2

23.0

36.2

92.6

93.0

66.9

1983

104.6

42.6

55.3

54.8

68.8

25.9

35.2

55.1

103.5

58.2

77.8

51.8

1984

53.7

54.9

100.9

49.6

42.7

45.2

45.2

42.9

53.7

59.0

119.1

110.4

61.81956 52.94784

Fuente : SENAMHI

Fuente: SENAMHI.

CUADRO N° 03 SERIE HISTÓRICA DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


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EN 24 HORAS (MM) – ESTACIÓN (UCHIZA) AÑO

MAXIMAS

1,966

89.70

1,967

82.60

1,968

159.60

1,969

91.20

1,970

117.80

1,971

99.90

1,972

137.50

1,973

125.80

1,974

149.60

1977

150.60

1978

100.80

1979

102.00

1980

117.30

1981

78.00

1982

93.00

1983

104.60

1984

119.10

Fuente: SENAMHI



PRUEBA DE CONSISTENCIA A LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN Para definir la confiabilidad de los datos de precipitación de la estación de Puerto Inca se contrasto por el método de doble masa, con la estación de Uchiza, de la serie de registro (1981-2000), resultando un coeficiente de correlación, r = 0.9109. tal como se demuestra en el siguiente gráfico.



"

7.01.03 INFORMACIÓN HIDROMETRICA Se han identificado numerosas quebradas que interceptan el trazo del tramo en estudio, de las cuales no cuenta con estaciones de aforo o medición de caudales, referente a los niveles medios, requeridos de la información por lo que mediante el estudio hidrológico se tendrá que calcular

los diseños de los caudales

máximos para las obras de arte mediante el métodos más adecuadas dentro de la hidrología.

7.02.00 HIDROLOGÍA ESTADÍSTICA El análisis de frecuencias referido a precipitaciones máximas diarias, tiene la finalidad de estimar precipitaciones máximas para diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticos, los cuales pueden ser discretos o continuos, cuya estimación de parámetros se ha realizado mediante el Método de Momentos. Los métodos probabilísticas que mejor se ajustan a valores extremos máximos, utilizados en la formulación del presente Estudio son: 

Distribución Log Normal de 2 parámetros



Distribución Log Normal de 3 parámetros



Distribución Valor Extremo Tipo I o Ley de Gumbel



Distribución Log – Pearson Tipo III

DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL DE 2 PARAMETROS La función de distribución de probabilidad es:

P  x  xi  

xi

1

S

2  

e

  x  X 2   2  2 S  

dx

(1)





"

Donde X y S son los parámetros de la distribución. Si la variable x de la ecuación (1) se reemplaza por una función y = f(x), tal que y = log(x), la función puede normalizarse, transformándose en una ley de probabilidades denominada log – normal, N(Y, Sy). Los valores originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados a y = log x, de tal manera que: n

Y

  log xi / n

(2)

i 1

Donde Y es la media de los datos de la muestra transformada. n

 y  Y 

2

i

S y



i 1

(3)

n 1

Donde Sy es la desviación estándar de los datos de la muestra transformada. Asimismo; se tiene las siguientes relaciones:

Cs  a / S 3 y n a n  1n  2 

(4)

n

  y i 1

i

 Y 3

(5)

Donde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra transformada. (Monsalve, 1999). El análisis para la distribución Log Normal de 2 parámetros la Estación Uchiza calculado con el apoyo de la del programa Smada. Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.



"

El análisis para la distribución Log Normal de 2 parámetros de la Estación UCHIZA Distribution Analysis: Log Normal de 2 parametros Distribution ESTACION UCHIZA Distribution Analysis: 2 Parameter Log Normal ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 114.789 Second Moment = 5.795e02 Skew = 2.57e-01 --------------------------------------------------------Point

Weibull Actual Predicted Standard

Number Probability Value

Value

Deviation

--------------------------------------------------------1

0.0500

78.0000

79.8590

6.7918

2

0.1000

82.6000

86.1139

6.0728

3

0.1500

89.7000

90.6096

5.6542

4

0.2000

91.2000

94.3499

5.3845

5

0.2500

93.0000

97.6814

5.2143

6

0.3000

99.9000 100.7728

5.1214

7

0.3500 100.8000 103.7238

5.0945

8

0.4000 102.0000 106.6023

5.1273

9

0.4500 104.6000 109.4608

5.2164

10

0.5000

117.3000 112.3458

5.3608

11

0.5500

117.8000 115.3064

5.5613

12

0.6000

119.1000 118.3984

5.8213

13

0.6500

125.8000 121.6841

6.1470

14

0.7000

130.5000 125.2474

6.5492

15

0.7500

131.4000 129.2113

7.0459

16

0.8000

137.5000 133.7738

7.6691

17

0.8500

149.6000 139.2958

8.4805

18

0.9000

150.6000 146.5679

9.6187

19

0.9500

159.6000 158.0477

11.5232

------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------Exceedence Return Probability Period

Calculated Standard Value

Deviation

--------------------------------------------------------0.9950

200.0

191.7222

17.4807

0.9900

100.0

182.0528

15.7357

0.9800

50.0

172.0429

13.9532

0.9600

25.0

161.5573

12.1237

0.9000

10.0

146.5679

9.6187

0.8000

5.0

133.7738

7.6691

0.6670

3.0

122.8593

6.2745



"

0.5000

2.0

112.3458

5.3608

---------------------------------------------------------

2 Parameter Log Normal 200

150

Value

Actual Data 100

50 Distribution 0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Weibull Probability

El análisis para la distribución Log Normal de 3 parámetros de la Estación Uchiza calculado con el apoyo de la del programa Smada. Datos de Precipitación Máxima de 24 horas Distribution Analysis: 3 Parameter Log Normal ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 114.789 Second Moment = 5.795e02 Skew = 2.57e-01 --------------------------------------------------------Point



Value

Deviation

--------------------------------------------------------1

0.0500

78.0000

77.0161

8.1138

2

0.1000

82.6000

84.6975

6.7678

3

0.1500

89.7000

90.0176

6.2345

4

0.2000

91.2000

94.3264

5.9945

5

0.2500

93.0000

98.0804

5.8900

6

0.3000

99.9000 101.4971

5.8552



"

7

0.3500 100.8000 104.7013

5.8583

8

0.4000 102.0000 107.7755

5.8833

9

0.4500 104.6000 110.7805

5.9222

10

0.5000 117.3000 113.7667

5.9721

11

0.5500 117.8000 116.7846

6.0335

12

0.6000 119.1000 119.8881

6.1110

13

0.6500 125.8000 123.1342

6.2131

14

0.7000 130.5000 126.5968

6.3557

15

0.7500 131.4000 130.3811

6.5663

16

0.8000 137.5000 134.6533

6.8957

17

0.8500 149.6000 139.7106

7.4459

18

0.9000 150.6000 146.1939

8.4573

19

0.9500 159.6000 156.0538

10.7289

------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------Exceedence Return

Calculated Standard

Probability Period

Value

Deviation

--------------------------------------------------------0.9950

200.0

182.7484

21.1456

0.9900

100.0

175.3869

17.6964

0.9800

50.0

167.5195

14.4797

0.9600

25.0

158.9834

11.5765

0.9000

10.0

146.1939

8.4573

0.8000

5.0

134.6533

6.8957

0.6670

3.0

124.2828

6.2560

0.5000

2.0

113.7667

5.9721

---------------------------------------------------------

3 Parameter Log Normal 200

150

Value

Actual Data 100


0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Weibull Probability



"

El análisis para la distribución Gumbel Tipo I de la Estación Uchiza calculado con el apoyo de la del programa Smada.

DISTRIBUCIÓN GUMBEL La distribución de Valores Tipo I conocida como Distribución Gumbel o Doble Exponencial, tiene como función de distribución de probabilidades la siguiente expresión:

F ( x)  e

e ( x  )

(6)

Siendo: 

1.2825



    0.45

(7) (8)

Donde:  :

Parámetro de concentración.

 :

Parámetro de localización.

Según Ven Te Chow, la distribución puede expresarse de la siguiente forma:

x

 x  k  x

(9)

Donde: x :

Valor con una probabilidad dada.

x :

Media de la serie.

k :

Factor de frecuencia.



"

El análisis para la Distribución Gumbel de la Estación Uchiza que se presenta: Con el apoyo del programa Smada. Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación. Datos de Precipitación Máxima de 24 horas Estacion Uchiza Distribution Analysis: Gumbel Extremal Type I ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 114.789 Second Moment = 5.795e02 Skew = 2.57e-01 --------------------------------------------------------Point



Value

Deviation

--------------------------------------------------------1

0.0500

78.0000

79.8241

6.6606

2

0.1000

82.6000

85.5077

5.7750

3

0.1500

89.7000

89.6911

5.2361

4

0.2000

91.2000

93.2429

4.8812

5

0.2500

93.0000

96.4663

4.6600

6

0.3000

99.9000

99.5118

4.5527

7

0.3500 100.8000 102.4708

4.5499

8

0.4000 102.0000 105.4090

4.6463

9

0.4500 104.6000 108.3806

4.8382

10

0.5000 117.3000 111.4367

5.1236

11

0.5500 117.8000 114.6316

5.5021

12

0.6000 119.1000 118.0287

5.9774

13

0.6500 125.8000 121.7094

6.5583

14

0.7000 130.5000 125.7866

7.2624

15

0.7500 131.4000 130.4295

8.1213

16

0.8000 137.5000 135.9162

9.1921

17

0.8500 149.6000 142.7631

10.5865

18

0.9000 150.6000 152.1237

12. 5604

19

0.9500 159.6000 167.6703

15.9382



Deviation

---------------------------------------------------------



"

0.9950

200.0

217.8983

27.1830

0.9900

100.0

202.8736

23.7915

0.9800

50.0

187.7939

20.4061

0.9600

25.0

172.6019

17.0258

0.9000

10.0

152.1237

12.5604

0.8000

5.0

135.9162

9.1921

0.6670

3.0

123.0442

6.7827

0.5000

2.0

111.4367

5.1236

---------------------------------------------------------

Gumbel Extremal Type I 200

150 Actual Data

Value

100


0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Weibull Probability

DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON TIPO III Esta distribución es una de las series derivadas por Pearson. La función de distribución de probabilidades es:

 1 F( x )  e ()



(Lnx   )



(Lnx  ) 1



dx

(10)

Asimismo; se tiene las siguientes relaciones adicionales:



"

μ = αβ + 

(11)

2   2 

(12)

2

(13)



Siendo  el sesgo. El análisis para la Distribución Log Pearson III de la Estación Uchiza y las precipitaciones correspondientes a diferentes periodos de retorno se presentan en los cuadros Nº 09 y 10 respectivamente. Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación. El análisis para la distribución Log Pearson tipo III de la Estación Uchiza calculado con el apoyo de la del programa Smada, Datos de Precipitación Máxima de 24 horas Distribution Analysis: Log Pearson Type III Estacion Uchiza Distribution Analysis: Log Pearson Type III ------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 114.789 Second Moment = 5.795e02 Skew = 2.57e-01 --------------------------------------------------------Point



Value

Deviation

--------------------------------------------------------1

0.0500

78.0000

77.9497

6.7457

2

0.1000

82.6000

84.5437

5.9597

3

0.1500

89.7000

89.3000

5.6704

4

0.2000

91.2000

93.2672

5.5798

5

0.2500

93.0000

96.8081

5.5901

6

0.3000

99.9000 100.0997

5.6577

7

0.3500 100.8000 103.2468

5.7606

8

0.4000 102.0000 106.3210

5.8871



"

9

0.4500 104.6000 109.3784

6.0317

10

0.5000 117.3000 112.4680

6.1927

11

0.5500 117.8000 115.6430

6.3725

12

0.6000 119.1000 118.9632

6.5772

13

0.6500 125.8000 122.4962

6.8182

14

0.7000 130.5000 126.3331

7.1157

15

0.7500 131.4000 130.6074

7.5057

16

0.8000 137.5000 135.5351

8.0564

17

0.8500 149.6000 141.5098

8.9098

18

0.9000 150.6000 149.3947

10.4169

19

0.9500 159.6000 161.8777

13.8196



Deviation

--------------------------------------------------------0.9950

200.0

198.7110

31.2742

0.9900

100.0

188.1047

25.1529

0.9800

50.0

177.1493

19.7439

0.9600

25.0

165.7020

15.1223

0.9000

10.0

149.3947

10.4169

0.8000

5.0

135.5351

8.0564

0.6670

3.0

123.7611

6.9116

0.5000

2.0

112.4680

6.1927

---------------------------------------------------------

Log Pearson Type III 200

150

Value

Actual Data 100


0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Weibull Probability

PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE En la teoría estadística, las pruebas de bondad del ajuste más conocidas son la 2

 y la Kolmogorov – Smirnov. A continuación se describen brevemente.



"

Resultados ESTACION UCHIZA Ajuste de una serie de datos a la distribución lognormal de 2 parámetros Serie de datos X: ---------------------------------------N° X ---------------------------------------1 79.85 2 86.11 3 90.61 4 94.34 5 97.68 6 100.77 7 103.72 8 106.61 9 109.46 10 112.34 11 115.31 12 118.39 13 121.68 14 125.24 15 129.21 16 133.77 17 139.29 18 146.56 19 158.04 ----------------------------------------

Cálculos del ajuste Smirnov Kolmogorov:

1

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------m X P(X) F(Z) Ordinario F(Z) Mom Lineal Delta ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------79.85 0.0500 0.0319 0.0376 0.0181 2 86.11 0.1000 0.0743 0.0829 0.0257 3 90.61 0.1500 0.1215 0.1313 0.0285 4 94.34 0.2000 0.1714 0.1814 0.0286 5 97.68 0.2500 0.2238 0.2331 0.0262 6 100.77 0.3000 0.2775 0.2855 0.0225 7 103.72 0.3500 0.3323 0.3387 0.0177 8 106.61 0.4000 0.3880 0.3925 0.0120 9 109.46 0.4500 0.4439 0.4461 0.0061 10 112.34 0.5000 0.5000 0.5000 0.0000 11 115.31 0.5500 0.5563 0.5540 0.0063 12 118.39 0.6000 0.6121 0.6077 0.0121 13 121.68 0.6500 0.6677 0.6613 0.0177 14 125.24 0.7000 0.7225 0.7144 0.0225 15 129.21 0.7500 0.7763 0.7670 0.0263 16 133.77 0.8000 0.8285 0.8185 0.0285 17 139.29 0.8500 0.8785 0.8687 0.0285 18 146.56 0.9000 0.9256 0.9171 0.0256 19 158.04 0.9500 0.9681 0.9623 0.0181 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------ Ajuste con momentos ordinarios: ------------------------------------------------------Como el delta teórico 0.0286, es me nor que el delta tabular 0.3120. Los datos se ajustan a la distribución logNormal 2 parámetros, con un nivel de significación del 5% -----------------------------------------------------------Parámetros de la distribución logNormal: -----------------------------------------------------------Con momentos ordinarios: Parámetro de escala (µy)= 4.7215 Parámetro de forma (Sy)= 0.1841 Con momentos lineales: Parámetro de escala (µyl)= 4.7215 Parámetro de forma (Syl)= 0.1919



"



El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov para la Estación Pluviométricas utilizada en el presente Estudio se muestra a continuación.



De la Estación Uchiza observamos:

Con apoyo del programa Hidroesta fueron calculados los ∆máx.

* Distribución Gumbel

teórico=0.0399 < tab.= 0.3041

Se dice que se ajusta a la distribución Gumbel Tipo I * Distribución Log Normal 2 parámetros

teórico=0.0286 < tab.= 0.3120

Se dice que se ajusta a la distribución Log Normal de 2 Paràmetros. * Distribución Log Normal 3 parámetros

No se ajusta según el

programa de hidroesta * Distribución Log Pearson Tipo III,

No se ajusta según el programa de

hidroesta Se dice que no se ajusta a la distribución Log Pearson tipo III Por tanto tenemos que: 0.0286 0.0339 0.3041 Teórico

tab.

Se aceptan las tres Distribuciones, con un nivel de significación del 5 % Podemos concluir que los datos se ajustan mejor a una Distribución Log Normal de 2 parámetros por tener el menor Teórica=0.0277, comparado con los demás distribuciones. Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido los resultados de la Distribución Log Normal de 2 parámetros, dado que según la prueba de bondad Kolmogorov – Smirnov dicha distribución de probabilidades se ajusta ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


"

satisfactoriamente a los datos de la muestra de las precipitaciones máximas de 24 horas de la estación Uchiza, luego le sigue el Log Pearson Tipo III.

7.03.00 INTENSIDAD DE LLUVIAS Se cuenta con registros de precipitaciones máximas de 24 horas y mensuales en la estación de Uchiza y Puerto Inca, con la finalidad de que en el presente estudio se tenga resultados más consistentes y confiables en cuanto concierne en el tramo en estudio de la “REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL CAMINO VECINAL PUERTO HUICTE-UNIÓN CADENA (EMP. - SANTA LUCÍA), DISTRITO DE

UCHIZA -TOCACHE-SAN MARTÍN”, donde la intensidad

máxima horaria ha sido estimada a partir de la precipitación máxima anual para el mismo periodo de retorno, registrada en la estación que componen las áreas de las micro cuencas que interceptan al eje del Camino vecinal. La intensidad en forma general es representada por la siguiente relación:

i

k 

d

n

Donde: i

-

intensidad en mm/hora

d

-

duración de la lluvia

kyn -

parámetros que dependen de la zona.

Para el presente caso se van a estimar los parámetros k y n para periodos de retorno de 2, 3,10, 25, 50, 100 y 200 años. Posteriormente se elabora la curva de intensidad –duración - frecuencia y se calculan las intensidades de diseño, para lo cual mostraremos los cuadros de las intensidades máximas para diferentes puntos de controles de las subcuencas y/o áreas consideradas. Para el cálculo del tiempo de concentración se utiliza la siguiente ecuación: Donde:



"

T c

 0.0195 * K 0.77

K  L * H 3

Finalmente las intensidades máximas caídas en una hora para diferentes periodos de retorno y un tiempo de concentración de los diferentes puntos de control de las micro cuencas trazadas.

7.04.00 DRENAJE SUPERFICIAL 

Cunetas longitudinales Para la protección de la plataforma se ha considerado la construcción de cunetas longitudinales a lo largo de la “REHABILITACIÓN Y MEJORAMIENTO DEL CAMINO VECINAL PUERTO HUICTE-UNIÓN CADENA (EMP. - SANTA LUCÍA), DISTRITO DE

UCHIZA -TOCACHE-SAN MARTÍN”,

Estas cunetas son básicamente de dos tipos: -

Cuneta en tierra

Este tipo de cuneta se ha adoptado donde el suelo es suficientemente compacto y el agua no provoca erosión en la superficie de la cuneta, siendo de sección triangular donde el ancho de la plataforma es apropiado y de sección rectangular en los sectores donde el ancho es reducido o se tiene la presencia de viviendas. La longitud total de este tipo de cuneta, principalmente de sección triangular, representa la mayoría del tramo -

Cuneta revestida

Estas se han previsto para los sectores que presentan cunetas erosionadas, filtración de agua, cruce con otros caminos y presencia de viviendas.

Cálculo de la Curva Intensidad - Duración - Frecuencia

Los valores observados de precipitación máxima en 24 horas, fueron ajustados a la distribución teórica Log Normal de 2 paràmetros para hacer uso de ella se realizo el análisis de mejor ajuste de los datos comparándolas con las otras distribuciones teóricas Log Normal de 3 paràmetros, Log Pearson Tipo III y Gumbel, dando en la aplicaciòn del Ajuste del error cuadrático mínimo para dicha distribución (Log Normal de 2 paràmetros) ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


"

Cuadro No 04 Cálculo según Log Normal de 2 Parámetros Precipitación máxima en 24 horas (mm) Años Probabilidad Exc.

Valor Calculado

Desviación Estándar

2

0.500

112.34

5.36

3

0.667

122.85

6.27

5

0.800

133.77

7.66

10

0.900

146.56

9.61

25

0.960

161.55

12.12

50

0.980

172.04

13.95

100

0.990

182.05

15.73

200

0.995

191.72

17.48

Con las estaciones de lluvia ubicadas en la zona del proyecto de la carretera, con la finalidad de obtener la Intensidad máxima de lluvia en base al modelo Dick y Pescke P d



P 24 h

(

d

1440

) 0.25

Pd =

Precipitación total (mm)

d=

Duración en minutos

P24h =

Precipitación máxima en 24 horas (mm)

Las curvas de Intensidad-Duración y Frecuencia se han calculado mediante la ecuación:

I

KT 

t

m

n

Donde:



"

I=

Intensidad máxima (mm/min)

K, m, n =Factores característicos de la zona de estudio T=

Periodo de retorno en años

t=

Duración de la precipitación equivalente al tiempo de concentración (min)

Cuadro No 05 Lluvias máximas Calculadas en el Tramo de “CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE - CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZA-TOCACHE-SAN MARTIN”

T (años) 200 100 50 25 10 5 3 2 Estudio Hidrológico

P. Max. 24 horas

Duración Minutos

191.72 182.05 172.04 161.55 146.56 133.77 122.85 112.34

15 61.249 58.160 54.962 51.611 46.822 42.736 39.247 35.889

en 30 72.838 69.164 65.361 61.376 55.681 50.822 46.673 42.680

60 120 180 240 86.619 103.008 113.997 122.498 82.250 97.813 108.248 116.320 77.728 92.435 102.296 109.924 72.988 86.798 96.058 103.221 66.216 78.744 87.145 93.644 60.437 71.873 79.540 85.471 55.504 66.005 73.047 78.494 50.755 60.359 66.798 71.779

Proyecto tramo Uchiza

Donde: I= K= m= n=

Intensidad máxima (mm/min) 76.930 0.148 0.488



"

Cuadro No 07 Duración (t) (minutos) Periodo de Retorno (T) en años

5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Estudio Hidrológico

2

5

10

25

50

100

200

38.864 27.711 22.736 19.758 16.211 14.088 12.634 11.559 10.721 10.045 9.484 9.008 8.599 8.242

44.509 31.735 26.038 22.628 18.566 16.134 14.469 13.237 12.278 11.504 10.861 10.317 9.848 9.438

49.317 35.164 28.851 25.072 20.571 17.877 16.032 14.668 13.605 12.746 12.034 11.431 10.912 10.458

56.480 40.271 33.041 28.714 23.559 20.473 18.361 16.798 15.581 14.598 13.782 13.092 12.497 11.977

62.581 44.621 36.611 31.816 26.104 22.685 20.344 18.613 17.264 16.175 15.271 14.506 13.847 13.271

69.342 49.442 40.566 35.253 28.924 25.136 22.542 20.623 19.129 17.922 16.921 16.073 15.342 14.705

76.834 54.783 44.949 39.061 32.049 27.851 24.978 22.851 21.195 19.858 18.749 17.809 17.000 16.293

Proyecto tramo Uchiza

Cuya grafica de las curvas de la I-D-F, con períodos de 25, 50 y 100 años se muestran en la gráfica No 02 que nos sirven datos que no se encuentran en el cuadro se podrían interpolar de acuerdo al tiempo de concentración de las aguas superficiales en cada uno de las áreas de la micro cuenca.



"

Grafica No 02 CURVA INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA PARA LA CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE-CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DEL DISTRITO DE UCHIZA -TOCACHE-SAN MARTÍN

70.000 60.000 ) h / m m ( D A D I S N E T N I

50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000 0

20

40

60

80

100

120

140

DURACION (Minutos) T25

T50

T100

Proyección del caudal de escorrentía: mediante el método Racional por tener las áreas de escurrimiento muy pequeñas.

Q =

C* I* A/3.6

Q = Caudal en m 3 / seg. C = Coeficiente de escorrentía (0,48, recomendado para la zona) A = Área de las micro cuenca en Km. 2 I = Intensidad en mm/hora Q = lts / seg. Máximo para 50 años de período de retorno. CUNETAS EN EL TRAMO Las cunetas son definidas por Paraud, como Canales longitudinales que sirven para recoger y eliminar rápidamente el agua que cae sobre el firme, y que va ha ellas debido



"

a su pendiente transversal; su función es trascendental para la conservación, porque el enemigo de un firme de cualquier clase es el agua; que al proyectar un camino hay que cuidar con todo esmero su recojo y eliminación, dónde la cuneta cumple con ésta función. Las normas peruanas, refiere Paraud, se especifica que las cunetas serán de sección triangular, fijándose sus dimensiones de acuerdo con las condiciones climáticas, siendo las mínimas las siguientes: ZONA

PROFUNDIDAD

ANCHO

(m)

(m)

(m)

Seca

0.20

0.50

Sierra

0.30

0.50

Costa Lluviosa y Selva

0.50

1.00

La estimación de pos caudales máximos de diseño para las cunetas en el tramo de la CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE - CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZA-TOCACHE-SAN MARTIN, se realizó por el método racional. 

El coeficiente de escurrimiento (C) ,donde para el sistema de drenaje pluvial del camino Rural se estimó un valor de C= 0.42 de acuerdo a la tabla que se adjunta, escurrimiento para las cunetas.



El Tiempo de concentración, Tc. Para la cuenca a portante “promedio” a la cuneta, se ti ene de la cartografía disponible IGN: 1/100000 Cuya fórmula se define en los cálculos.

Por condición de la aplicación del Método Racional, se asume que Tc = Td



"



Se tomó la Intensidad de lluvia con Tc = Td en minutos del cuadro No 08 y el gráfico No 02 para un período de retorno de 25 años, y luego ajustada al 75%.



Así mismo se aplicó para las obras de arte en cada uno de las progresivas proyectadas con el área a portante, para las cunetas cada 200 metros y un imprevium de 70 – 100 metros.



Que para el tramo proyectado, se tendrá un caudal de diseño para las cunetas en lts/seg. Que se mostrará en el procedimiento analítico. 1°. El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C. Para las quebradas se calcula los caudales de diseño para un período de retorno de 25 años en donde se encuentran ubicadas una alcantarillas, con una vegetación considerada como "Pradera" y una textura "Franco amillo limosa franco limosa», y con una pendiente promedio de S (%)= 12,00, se obtuvo un coeficiente de escorrentía C igual a: C = 0,42 2°. El tiempo de concentración, Tc. Para las micro cuencas se tiene los siguientes parámetros geomorfológicos, que cuyos resultados en cada uno de los cuadros son tabulados de acuerdo a la longitud de la corriente que existe en cada quebrada, siendo variables. Fórmula de Kirpich, en minutos: Tc = 0, 01947 * L 0,77 * S - 0,385

Se asume: Tc = Td = 10 min. 3°. Tomar la intensidad de lluvia con Tc = Td = 10 min, del Cuadro Nº 08 y Gráfico Nº 02, para un periodo de retorno, P.R. = 50 años. ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777


"

I 10 10 = 44.621 mm/hr Ajustada al 75% de su valor (0,75 * 44.621): I 10 10 = 33.47 mm/hr Para nuestro caso se tomó el ajuste con la finalidad de tener datos aceptables según estipula la teoría ya que los extremos hidrológicos en la selva peruana ocurren en ciertos períodos del año, se vienen ocurriendo en diferentes temporadas es así se consideró I 10

10

= 33.47 mm/hr El área de la cuenca aportante de las quebradas del Tramo.

4° Se obtiene el área de las Micro cuencas a portante cunetas (en Ha.) Para el cálculo de la cuenca receptora, se ha asumido que las cunetas, desaguarían en alcantarillas ubicadas en promedio a una distancia entre ellas de 200 m. El ancho de las zonas aledañas se asume de 100 m, (Imprevium) que incluye la superficie de la cuneta; el área resultante sería entonces de 20,000 m 2 A = 0,0200km2 5º Aplicando la fórmula del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo: Q = C *I *A/3,6 Q = 0,42 * 33.47 * 0,0200 / 3,6 Q = 0,078086 m 3/s Q = 78.09 Lt. /seg.



"

CAUDAL MÀXIMO DE DISEÑO POR EL MÈTODO RACIONAL EN CADA MICROCUENCA Cuadro No 08 DESCRIPCIÒN 1

Longitud

FORMULA/VALOR

Cauce Lcp

m

Principal 2

Pendiente

3

Tiempo

S de Tc

m/m Tc = 0,01947 * L

,

*S-

,

Min.

Concentración I 10 10 4

Intensidad de Lluvia

(asumir) Cuadro 07 y 08 Grafico

mm/hr

02 Ajustada al 75% = 33.47 5

Coeficiente

C

0.42

Escorrentía 6

Área

A

variable

Km2 y Has.

7

Caudal Máximo

Q25

C*I*A/3,6 = 0.078086

m3 /s.

Fuente: Elaboración Propia en resumen



"

Cuadro No 09 Característica de la Superficie

Periodo de Retorno 2

5

10

25

50

100

500

Plano, 0 - 2%

0.31

0.41

0.36

0.40

0.43

0.47

0.57

Promedio, 2 - 7%

0.35

0.38

0.41

0.44

0.48

0.51

0.60

Pendiente Superior a 7%

0.39

0.42

0.44

0.48

0.51

0.54

0.61

Plano, 0 - 2%

0.25

0.28

0.30

0.34

0.37

0.41

0.53

Promedio, 2 - 7%

0.33

0.36

0.38

0.42

0.45

0.49

0.58


0.37

0.40

0.42

0.46

0.49

0.53

0.60

Plano, 0 - 2%

0.22

0.25

0.28

0.31

0.35

0.39

0.48

Promedio, 2 - 7%

0.31

0.34

0.36

0.40

0.43

0.47

0.56


0.35

0.39

0.41

0.45

0.48

0.52

0.58

Areas de Cultivos

Pastizales

Bosques

Fuente: Hidrología Aplicada, Ven Te Chow, David R. Maidment, Larry W. Mays. 1994

Para las obras de arte que se mencionan los caudales máximos para un período de 25 años de período de retorno que son tabulados en base al estudio hidrológico con datos de las precipitaciones promedios mensuales y máximas de 24 horas de la estación de Uchiza.

8.00.00 CAUDAL DE DISEÑO PARA LAS OBRAS DE ARTE La estimación del caudal de diseño se ha efectuado en base a la información hidrológica disponible y a la importancia de cada uno de los cursos comprometidos donde se proyectarán las estructuras de drenaje. Según lo informado en el ítem anterior, existen 17 micro cuencas con áreas de aportación menores de 10 Km 2

para alcantarillas, 09 micro cuencas para

pontones y 2 puentes cuyas áreas de a portación del escurrimiento superficial son menores a 10 Km2, por lo que se aplica el método racional. En conclusión, para las micro cuencas con áreas de aportación menores a 10 Km2, el caudal de diseño se ha estimado mediante el Método Racional A continuación se describen dichas metodologías. El valor del coeficiente de escorrentía se ha establecido de acuerdo a las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas cuyos cursos



"

interceptan el alineamiento de la carretera. En virtud a ello, los coeficientes de escorrentía variarán según dichas características. La intensidad o altura de lluvia por hora se ha estimado mediante la fórmula de Yance Tueros ampliamente utilizado en el medio, la cual está dada por: Ihora  C(Pmáx 24horas )n

(21)

Donde: C = 0,4202 n = 0,875

8.01.0

OBRAS DE DRENAJE PROYECTADAS

8.01.01. OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL El objetivo del sistema de drenaje transversal propuesto es permitir el paso del flujo inalterado de agua superficial presente en el ámbito de la carretera y que discurre en forma transversal a ésta. El agua superficial, principalmente proviene de fuentes tales como quebradas, acequias, canales de riego, recolección del agua que cae sobre la actual plataforma, etc. que discurren en sentido transversal a la carretera y que requieren ser evacuadas por medio de apropiadas estructuras, a fin de conducirlos adecuadamente sin afectar su estabilidad. Las estructuras de drenaje transversal establecidas en el presente Estudio, están constituidas por: Alcantarillas, pontones, y puentes en el tramo proyectado.



ALCANTARILLAS

Este tipo de obra de drenaje, se ha establecido en concordancia a las características hidráulicas de las estructuras existentes y la demanda hidrológica de



"

la zona en estudio. Las alcantarillas proyectadas serán establecidas por Ing. En diseño de estructuras. Para el diseño hidráulico de las alcantarillas se tendrá en cuenta la función que cumplirá cada una de ellas dentro del Proyecto, ya sea como pases de agua de cursos naturales (quebradas), donde se ha considerado las áreas proporcionales de aportación de las cuencas según su ubicación dentro del nuevo trazo en estudio de la carretera, las que cumplen función de pases de aguas en las zonas de quebradas. *Se prosigue con el trabajo para el informe final de la especialidad de Hidrología. Cuadro No 10 DISEÑO DE CAUDALES MÁXIMOS PARA ALCANTARILLAS TRAMO DEL CAMINO VECINAL “CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA , DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE

Tipo de Obra de Arte

Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla

Area Micro Perímetro Longitud de Desnivel H Ubicación Cuenca Micro Cuenca Cauce L (m) (m) (Has) (m) 1+180 2+190 2+256 2+424 2+505 2+850 3+004 3+117 3+280 3+320 4+330 4+463 4+548 4+700 5+028 5+125 5+285 5+830 6+111 6+146 6+281 6+618 6+641.5 6+803 6+963 7+425 7+518 7+855 8+154 8+415 8+809

6.52012 0.64233 0.74630 0.58113 0.68677 4.44544 1.41100 1.45586 2.32465 2.71758 3.49200 4.39933 2.78537 3.83465 1.20832 4.14300 2.77063 2.32740 1.87944 1.06533 3.65390 5.22740 4.93307 12.90945 11.83892 11.69270 11.47598 7.94992 12.86275 13.759536 8.192412

1245.13 447.14 538.66 370.52 418.36 994.68 610.74 619.58 900.30 951.01 1076.78 1380.41 1079.99 994.67 535.68 1192.48 765.26 942.10 792.43 635.11 1162.55 1580.19 1826.75 2432.64 2685.50 2273.62 2436.78 1598.84 2162.87

2210.86 1433.74

366.21 131.51 158.43 108.98 123.05 292.55 179.63 182.23 264.79 279.71 316.70 406.00 317.64 292.55 157.55 350.73 225.08 277.09 233.07 186.80 341.93 464.76 537.28 715.48 789.85 668.71 716.70 470.25 636.14 650.25 421.69

10.34 2.56 6.34 4.65 7.45 3.54 4.44 4.09 7.83 5.34 9.56 11.45 9.67 7.84 4.33 9.95 6.62 8.45 6.45 2.33 4.38 5.51 5.92 15.49 14.21 14.03 13.77 9.54 18.45 16.51 9.83

Intensidad Tiempo de Coeficiente de Pendiente Máxima ( i25 ) en escorrentia ( c Concentració S (m/m) n (min) ) mm/h

0.028 0.019 0.040 0.043 0.061 0.012 0.025 0.022 0.030 0.019 0.030 0.028 0.030 0.027 0.027 0.028 0.029 0.030 0.028 0.012 0.013 0.012 0.011 0.022 0.018 0.021 0.019 0.020 0.029 0.025 0.023

7.25 3.80 3.33 2.43 2.33 8.46 4.41 4.63 5.55 6.85 6.32 7.86 6.32 6.23 3.83 7.00 4.91 5.68 5.16 5.92 9.33 12.17 14.00 13.46 15.59 12.93 14.11 9.99 10.98 11.76 8.70

44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 44.62 39.45 39.45 39.45 39.45 39.45 39.45 44.62 44.62 39.45 44.62

Caudal de Diseño m3/seg

0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44 0.44

Fuente: Elaboración Propia ESPECIALISTA: ING: PEDRO CORDOVA TRUJILLO CIP. N° 44287 MSc. Ing. Recursos Hídricos, RPM: *561777

0.356 0.035 0.041 0.032 0.037 0.242 0.077 0.079 0.127 0.148 0.190 0.240 0.152 0.209 0.066 0.226 0.151 0.127 0.102 0.058 0.199 0.252 0.238 0.622 0.571 0.564 0.553 0.434 0.701 0.663 0.447


"



06 PONTONES

La fase de reconocimiento de campo permitió constatar la presencia de quebradas que interceptan la vía donde las condiciones topográficas han sido favorables para el emplazamiento de un alcantarilla y/ badén, considerando los 06 pontones por ser necesarios dentro del eje del camino vecinal en construcción nueva. Los caudales de diseño de los pontones han sido calculada de tal manera tenía que coincidir con el nivel de la rasante de la vía con el lecho de fondo de la quebrada en la zona de contacto entre ellas; permitiendo que tanto la carretera como las quebradas tengan un adecuado funcionamiento.

a Consideraciones hidrológicas Se han tomado en cuenta las siguientes condiciones hidrológicas. Precipitación de diseño, P max24horas (Según Estudio Hidrológico) Intensidad de lluvia según mm/h (Según Estudio Hidrológico) Cuadro No 19 DISEÑO DE CAUDALES MÁXIMOS PARA ALCANTARILLAS TRAMO DEL CAMINO VECINAL “CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA , DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE Tipo de Obra de Arte Ponton Ponton

Ubicación

0+186 a 0+194 0+825 A 0+833

Coeficiente Area Micro Perímetro Longitud Tiempo de Intensidad Caudal de Desnivel H Pendiente de Cuenca Micro Cuenca de Cauce L Concentrac Máxima ( i 25 Diseño (m) escorrenti S (m/m) (Has) (m ) (m) ión (min) m3/seg ) en mm/h a(c) 210.68

6228.65

2009.24

187.64

0.0934

16.97

39.45

0.42

9.70

49.00

3062.90

988.03

89.56

0.0906

9.94

44.62

0.42

2.55

Ponton

4+002 A 4+010

12.76

1463.67

472.15

25.67

0.0544

6.85

44.62

0.42

0.66

Ponton

4+882 A 4+890

22.29

2306.52

744.04

43.87

0.0590

9.43

44.62

0.42

1.16

Ponton

6+454 A 6+464

72.02

3558.75

1147.98

109.43

0.0953

10.94

44.62

0.42

3.75

Ponton

7+911 A 7+919

45.45

3439.81

1109.62

98.55

0.0888

10.96

44.62

0.42

2.37

Fuente: Elaboración Propia



"

Cuyas características hidráulicas de los pontones se dan como resultado: Cuadro No 20 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DE LOS PONTONES PROPUESTAS EN EL TRAMO: “CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA , DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE Obr a de Ar te Ubicación

Qdis eño(m 3/s eg)

Luz(m ts )

Tir ante (m )

Ar ea Hidr aul e rim .Hidr au V elocidad

No Fr oud

adio Hidr aul Ene rgia e sp.

Ponton

0+186 a 0+194

9.70

8

1.23

9.910

10.47

Ponton

0+825 A 0+833

2.55

8

0.52

4.190

9.047

0.61

0.27

0.46

0.54

Ponton

4+002 A 4+010

0.66

8

0.25

1.810

8.45

0.36

0.24

0.21

0.23

Ponton

4+882 A 4+890

1.16

8

0.32

2.560

8.64

0.45

0.26

0.30

0.33

Ponton

6+454 A 6+464

3.75

10

0.574

5.740

11.148

0.65

0.28

0.52

0.60

Ponton

7+911 A 7+919

2.37

8

0.501

4.000

9.000

0.592

0.27

0.44

0.52

0.98

0.28

0.95


9.00.00 SOCAVACIÓN GENERAL DEL CAUCE EN LAS OBRAS DE ARTE EN LAS PROGRESIVAS RESPECTIVAS DONDE SE UBICAN LOS PONTONES. Es aquella que se produce a todo lo ancho del cauce cuando ocurre una crecida debido al efecto hidráulico de un estrechamiento de la sección; la degradación del fondo de cauce se detiene cuando se alcanza nuevas condiciones de equilibrio por disminución de la velocidad a causa del aumento de la sección transversal debido al proceso de erosión. Para la determinación de la socavación general se empleará el criterio de LischtvaLevediev. La velocidad erosiva media que se requiere para degradar el fondo está dado por las siguientes expresiones: Ve == 0.60 gd1.18bH.xs m/s, suelos cohesivos Ve == 0.68 bd.0.28H.xs m/s, suelos no cohesivos En donde: Ve

= Velocidad media suficiente para degradar el cause en m/s

Gd = Peso volumétrico del material seco que se encuentra a una profundidad Hs, medida desde la superficie del agua (Ton/m 3)


1.29


"

b = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia. Ver tabla Nº 3 x = Es un exponente variable que está en función del peso volumétrico gs del material seco (Ton/m 3) Hs

= Tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que valor de Ve se requiere para arrastrar y levantar en material (m)

dm = Es el diámetro medio en (mm) de los granos obtenidos del fondo calculado con la expresión dm =0.01 ∑ di pi, En el cual: di = Diámetro medio, en mm, de una fracción en la curva granulométrica de la muestra total que se analiza. pi = Peso de esa misma porción, comparada respecto al peso total de la muestra. Las fracciones escogidas no deben ser iguales entre sí. Para el cálculo de la profundidad de la socavación en suelos homogéneos se usará las siguientes expresiones. Suelos cohesivos:

 aH o5 / 3  Hs   1.18   0.60bg d 

1 /( 1 x )

Suelos no cohesivos:

 aH o5 / 3  Hs   0.28  0 . 68 bg m  

a



1 /( 1 x )

Qd H m5 / 3 Be m



"

Donde: Qd = caudal de diseño (m 3/s) Be = ancho efectivo de la superficie del agua en la sección transversal m

= coeficiente de contracción Ver tabla Nº 1

Hm

= profundidad media de la sección = Área / Be

x = exponente variable que depende del diámetro del material y se encuentra en la tabla Nº 2 dm

= diâmetro medio (mm)

TABLA Nº 1 COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN Velocidad media en la sección en m/s Menor de 1

Longitud libre entre dos márgenes 10 13 16 18

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

0.96

0.97

0.98

0.99

0.99

0.99

1.00

1.00

1.00

1.50

0.94

0.96

0.97

0.97

0.97

0.98

0.99

0.99

0.99

2.00

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.97

0.98

0.98

0.99

2.50

0.90

0.93

0.94

0.95

0.96

0.96

0.97

0.98

0.98

3.00

0.89

0.91

0.93

0.94

0.95

0.96

0.96

0.97

0.98

3.50

0.87

0.90

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

4.00 o mayor

0.85

0.89

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

21

25

30

42

52

63

106

124

200

1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99 0.98 0.99

1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99



"

TABLA Nº 2 VALORES DE X PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS SUELOS COHESIVOS P. especifico 0.80 0.83 0.86 0.88 0.90 0.93 0.96 0.98 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.24 1.28 1.34 1.40 1.46 1.52 1.58 1.64 1.71 1.80 1.89 2.00

X 0.52 0.51 0.50 0.49 0.48 0.47 0.46 0.45 0.44 0.43 0.42 0.41 0.40 0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 0.29 0.28 0.27

SUELOS NO COHESIVOS dm (mm) 0.05 0.15 0.50 1.00 1.50 2.50 4.00 6.00 8.00 10.00 15.00 20.00 25.00 40.00 60.00 90.00 140.00 190.00 250.00 310.00 370.00 450.00 570.00 750.00 1 000.00

TABLA Nº 3 VALORES DEL COEFICIENTE b Periodo de Retorno del gasto de diseño (años)

X 0.43 0.42 0.41 0.40 0.39 0.38 0.37 0.36 0.35 0.34 0.33 0.32 0.31 0.30 0.29 0.28 0.27 0.26 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 0.20 0.19

Coeficiente b



"

2 5 10 20 50 100 500

0.82 0.86 0.90 0.94 0.97 1.00 1.05

El método que será expuesto se debe a K, F, Artamonov y permite estimar la profundidad de socavación al pie de la estructura. Esta erosión depende del gasto que teóricamente es interceptado por el margen, relacionando con el gasto total que escurre por el río, del talud que tiene los lados de la defensa y del ángulo que el eje longitudinal que la obra forma con la corriente. El tirante incrementado al pie de un estribo medido desde la superficie libre de la corriente, está dado por: St = Pa Pq Pr Ho Donde: Pa = coeficiente que depende del ángulo a que forma el eje de estructura con la corriente, como se indica en la figura siguiente; su valor se puede encontrar en la tabla Nº 4 Pq

= coeficiente que de pende de la relación Q1/Q en que Q1 es el gasto que Teóricamente pararía por el lugar ocupado por el estribo si éste no existiera y Q,

es el gasto total que escurre por el río. El valor de Pq puede encontrarse en la tabla Nº 5 Pr

= coeficiente que depende del talud que tienen los lados del río, su valor puede Obtenerse en al tabla Nº 6

Ho

= tirante que se tiene en la zona antes de la erosión TABLA Nº 4 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pa EN FUNCIÓN DE a a



"

Pa

30º

60º

150°

90º

120º

0.84

0.94

1.19

1.00

1.07

TABLA Nº 5 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pq EN FUNCIÓN DE Q1/Q

Q1/Q

0.10

0.20

0.30

0.40 0.80

0.50

0.60

0.70

Pq

2.00

2.65

3.22

3.45 4.20

3.67

3.87

4.06

TABLA Nº 6 VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pr EN FUNCIÓN DE R

TALUD r

Pr

0

0.50

1.00 3.00

1.50

2.00

1.00

0.91

0.85 0.50

0.83

0.61

Características del material del lecho de cauce El material que constituye el lecho del río es grava limosa mal graduada con 65.34, 15.33% de arena y 6.86% de Limo y arcila , bolonerias con un diámetros de 3 pulgadas tal como se encontró en el tramo de la socavación del CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE - CASCARILLA PAMPA HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZATOCACHE-SAN MARTIN, tal como se determinó en el estudio de suelos, por lo que, consideramos para el cálculo de la socavación un diámetro medio, así mismo en la



"

ubicación de los pontones que se encuentra en las progresivas correspondientes, el que tiene el mayor área y de mayor volumen de agua que escurre y un peso específico de 1.78 gr/cm3.se toma la estructura que tiene un caudal de máxima avenida mayores a 8.10 m3/seg, en un periodo de retorno de 50 años. El resultado de la socavación general y local es: Ver anexo de socavación (hoja de cálculo) SOCAVACION LOCAL Y GENERAL EN LOS PONTONES Cuadro No 21 Obra de Arte

Ubicación

Socavación General

Socavación Local (mts)

Socavación total(m)

Pontón

0+186 a 0+194

0.28

1.15

1.43

Pontón

0+825 A 0+833 4+002 A 4+010

Pontón

4+882 A 4+890

Pontón

6+454 A 6+464

Pontón

7+911 A 7+919

1.00 0.76 0.95 0.99 1.00

1.25

Pontón

0.25 0.15 0.19 0.20 0.25

0.91 1.14 1.19 1.25


10.00.0 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El tramo vial motivo del presente Estudio, Tramo HIDROLOGIA DEL PROYECTO: CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE - CASCARILLA PAMPA



"

HERMOSA, DISTRITO DE UCHIZA-TOCACHE-SAN MARTIN, corresponde desde la progresiva (Km. 00+000) hasta la progresiva (Km. 09+200), el cual se desarrolla sobre terrenos de configuración pendiente Plana, tramos con un bosque en un 90%,en sus tramos asignados. 

El régimen de precipitaciones pluviales en la zona es relativamente alto; principalmente durante los meses de Diciembre a Marzo. Para fines del presente Estudio, se han utilizado los registros históricos referentes a precipitación máxima en 24 horas, registrados en la estación de Uchiza, cercana a la ubicación del Proyecto.



A lo largo del tramo en estudio, se han observado micro cuencas hidrográficas que interceptan el alineamiento de la carretera; las mismas que han sido identificadas en la información cartográfica y cuyas superficies de aportación varían entre 0.009 Km 2 y 2.2 Km2. Asimismo, existen pequeñas quebradas con superficies de aportación de reducida magnitud menores a 0.1 Km 2, las cuales interceptan la carretera y que no han podido ser identificadas en la información cartográfica. Sin embargo, de acuerdo a la información de campo recopilada, se han evaluado integralmente dichas quebradas a fin de proponer las diversas obras de drenaje que requieran ser proyectadas.



Las descargas máximas de diseño de las obras de drenaje propuestas en el presente Estudio, fueron estimadas de acuerdo a las áreas de aportación de las Micro cuencas comprometidas, estableciéndose así que para áreas de micro cuencas menores a 10 Km2, el caudal de diseño se ha estimado mediante el Método Racional. Para las alcantarillas tenemos:

Así tenemos los caudales de diseño en alcantarillas para los distintos tramos.

Tipo de Obra Ubicación de Arte

Alcantarilla

1+180


0.356



"

Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla Alcantarilla

2+190 2+256 2+424 2+505 2+850 3+004 3+117 3+280 3+320 4+330 4+463 4+548 4+700 5+028 5+125 5+285 5+830 6+111 6+146 6+281 6+618 6+641.5 6+803 6+963 7+425 7+518 7+855 8+154 8+415 8+809

0.035 0.041 0.032 0.037 0.242 0.077 0.079 0.127 0.148 0.190 0.240 0.152 0.209 0.066 0.226 0.151 0.127 0.102 0.058 0.199 0.252 0.238 0.622 0.571 0.564 0.553 0.434 0.701 0.663 0.447

Para los Pontones:



"

Tipo de Obra de Arte


Ubicación

Ponton 0+186 a 0+194

9.70

0+825 A 0+833

2.55 0.66 1.16 3.75 2.37

Ponton

4+002 A 4+010 Ponton 4+882 A 4+890 Ponton 6+454 A 6+464 Ponton 7+911 A 7+919 Ponton



Cuyas característica Hidráulicas para los Pontones en el numero de 06 se presenta en el cuadro adjunto:

CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DE LOS PONTONES PROPUESTAS EN EL TRAMO: “CONSTRUCCION DEL CAMINO VECINAL CAMPO VERDE – CASCARILLA PAMPA HERMOSA , DISTRITO DE UCHIZA, PROVINCIA DE TOCACHE Obr a de Ar te Ubicación

Qdis eño(m 3/s eg)

Luz (m ts )

Tir ant e( m)

Ar ea Hidr aul e rim .Hidr au V elocidad

No Fr oud

adio Hidr aul Ene rgia e sp.

Ponton

0+186 a 0+194

9.70

8.0

1.23

9.910

10.47

0.98

0.28

0.95

1.29

Ponton

0+825 A 0+833

2.55

8.0

0.52

4.190

9.047

0.61

0.27

0.46

0.54

Ponton

4+002 A 4+010

0.66

8.0

0.25

1.810

8.45

0.36

0.24

0.21

0.23

Ponton

4+882 A 4+890

1.16

8.0

0.32

2.560

8.64

0.45

0.26

0.30

0.33

Ponton

6+454 A 6+464

3.75

10.0

0.574

5.740

11.148

0.65

0.28

0.52

0.60

Ponton

7+911 A 7+919

2.37

8.0

0.501

4.000

9.000

0.592

0.27

0.44

0.52




Para el diseño de caudales máximos de las cunetas tomar en cuenta los caudales que se muestran: Diseño de caudales máximos = 78.09 lts/seg. Ajustable al 75% para el tramo de la carreta cada 200 metros a ambos lados, hasta el tramo Km: 09+200 Calculado según metodología expuesta con un Premium de 100 metros lineales y cada 200 metros que va escurrir a las obras de arte transversales.



"



La Socavación General y Local en los estribos es (Trabajado con datos geotécnicos, hidrológicos é hidráulicos), tomados para la estructura del Puente que presentarían mayores riesgos y mayores caudales de diseño son. SOCAVACION LOCAL Y GENERAL EN LOS PONTONES Obra de Arte Ubicación

Socavacion Gener cavacion Local (m Socavaion total(m)

Ponton

0+186 a 0+194

0.28

1.15

1.43

Ponton

0+825 A 0+833 4+002 A 4+010

0.25 0.15 0.19 0.20 0.25

1.00 0.76 0.95 0.99 1.00

1.25

Ponton Ponton Ponton Ponton

4+882 A 4+890 6+454 A 6+464 7+911 A 7+919

0.91 1.14 1.19 1.25






Tomar en consideración la profundidad de socavación Total para el diseño de las cimentaciones. Se recomienda tomar en consideración los bordes libres en los pontones deberán ser mayores a 1.30 metros más los tirantes hidráulicos.



"

ANEXOS


Informe Hidrologico Final Uchiza

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