REF|UPN 2014; 1(1): 1 – 13
Comparación de cauda
COMPARACION COMPARACION DE CAUDAL UTIIIZANDO EL METODO RACIONAL Y METODO RACIONAL MODIFICADO EN LA CUENCA DEL RIO TRES RIOS- CAJAMARCA 2014 Comparison of wealth using the rational method and rational method modified in the basin of the river San Lucas - Cajamarca 2014. atiana !banto Cabellos 1" Lesl# Chinga# $aredes 1" %ennis &uam'n Segura 1. 1
!utor de correspondencia( correspondencia( )niversidad )niversidad $rivada del *orte" +acultad de ,ngeniera"
Carrera $rofesional de ,ngeniera Civil" Cajamarca" $er.
RESUMEN /sta investigacin tiene como objetivo determinar el caudal m'imo en la cuenca del ro San Lucas en la ciudad de Cajamarca" bas'ndonos para ello en las formulas descritas tanto en el mtodo racional como mtodo racional modificado. $ara tal efecto se reali3ara la salida a campo para reali3ar la inspeccin del tipo de suelo" pendiente # de esta manera obtener algunos factores necesarios en la formula" asi mismo tambin se reali3ara la delimitacin de la cuenca para poder obtener algunos par'metros geomorfolgicos necesarios" una ve3 obtenidos los datos necesarios" aplicaremos en las formulas correspondientes obteniendo as los resultados para luego reali3ar la comparacin PALABRAS CLAVES: Caudal" mtodo racional" mtodo racional modificado
ABSTRACT his investigation San Lucas has as aim determine the maimum flow in the basin of the river in Cajamarcas cit#" basing for it on the formulae described so much in the rational method as rational modified method. +or such an effect the eit was reali3ed to field to reali3e the inspection of the t#pe of soil" earring and hereb# to obtain some necessar# factors in the formula" li5ewise also the delimiting of the basin was reali3ed to be able to obtain some geomorphologic necessar# parameters" once obtained the necessar# information" we will appl# in the corresponding formulae obtaining this wa# the results then to reali3e the comparison. KEYWORDS: 6ealth" rational method" rational modified method
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INTRODUCCIÓN La importancia de la medicin de agua de rio o de cual7uier curso de agua importante desde diferente puntos de vista son saber la disponibilidad de agua con 7ue se cuenta" distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada" saber el volumen de agua con 7ue se riegan los cultivos # poder determinar la eficiencia de uso # de manejo del agua 8+ran7uet" 2009: )n aspecto importante en el estudio hidrolgico de una cuenca de aportacin es la capacidad 7ue tiene de interceptar o infiltrar el agua de lluvia" 7ue para el caso de la hidrologa de superficie" sera la definicin de la cantidad de lluvia en eceso" es decir la complementaria de la lluvia total # 7ue es la 7ue no se pierde # genera el escurrimiento tanto por la superficie del terreno" como su concentracin por medio de cauces naturales 8arro#os # ros:. La determinacin de la cantidad de agua de lluvia en eceso es funcin directa de las caractersticas fisiogr'ficas de la cuenca" # del uso del suelo" cobertura vegetal" tetura # condicin hidrolgica de esta. /stos ltimos factores son utili3ados para definir lo 7ue se conoce como coeficiente de escurrimiento ;C< los cuales son utili3ados para el c'lculo del gasto 7ue puede escurrir en una cuenca hidrolgica a partir de la intensidad de la lluvia o la altura de precipitacin m'ima en 24 horas. 8=orales" 2009: abla *> 1( Coeficientes de escorrenta mtodo racional PENDIENTE DEL TERRENO COBERTURA
TIPO DE
VEGETAL
SUELO
PRONUNCIA
ALT
MEDI
SUA
DESPRECIA
DA
A
A
VE
BLE
> 50%
!in "e#e$ación
Cu$i"o-
Pa-$o-' "e#e$ación i#era
.ier&a' #rama
%mpermea& e !emipermea &e Permea&e %mpermea& e !emipermea &e Permea&e %mpermea& e !emipermea &e Permea&e %mpermea& e !emipermea &e Permea&e
> 20%
> 5% > 1%
< 1%
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01 2
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/o-ue-' den-a "e#e$ación
%mpermea& e !emipermea &e Permea&e
Comparación de cauda
0++
0+
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03
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02+
02
01+
01
00+
Fuente:
$ara la estimacin de crecientes en cuencas rurales se han propuesto frmulas empricas # diversos mtodos basados en la relacin lluvia?escurrimiento" denominados mtodos hidrolgicos. @ui3's el m's simple # conocido sea el mtodo Aacional 8!randa" 200B: ! pesar de 7ue el mtodo racional se comen3 a utili3ar para el diseo de drenaje urbano # agrcola hace #a m's de cien aos" actualmente continua siendo uno de los mtodos m's utili3ados mundialmente para el c'lculo de estructuras de drenaje pluvial. /l motivo de esta difusin # persistencia radica en su simplicidad # facilidad con la 7ue es posible obtener los datos para su aplicacin 8Lpe3" 199D: El !"#$# $% l& '#()l& (&*+#,&l: permite hacer estimaciones de los caudales m'imos de escorrentas usando las intensidades m'imas de precipitacin. /l tiempo de concentracin representa el tiempo 7ue demora una partcula de agua para trasladarse del punto m's remoto de la cuenca hasta el punto de desagEe. Cuando ha#a transcurrido este tiempo toda la cuenca estar' contribu#endo a formas el caudal de la escorrenta 7ue tendr' en consecuencia un valor m'imo. 8Lpe3" 199D: La frmula es( Q =C ∗i∗ A
D,$%: ./ caudal m'imo de escorrenta C/ coeficiente de escorrenta 8 tablas: +/ intensidad m'ima de la lluvia para un periodo de duracin igual al tiempo de concentracin" # para la frecuencia deseada en el diseo. A/ 'rea de la cuenca
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Si + esta en mFseg # ! en m2" @ resulta en mGF seg. Si + esta en mmFh # ! en &a" entonces @ en mGF seg viene dado por(
Q=
C ∗i∗ A 360
El !"#$# $% l& '#()l& (&*+#,&l #$+'+*&$#: Es el método racional según la formulación propuesta por Témez (1987, 1991) adaptada para las condiciones climáticas de Espaa! " permite estimar de forma sencilla caudales punta en cuencas de #1drena$e naturales con áreas menores de 77% &m' con tiempos de concentración (Tc) de entre %!'# ' *oras, la fórmula es la siguiente+ - %,'78 ./0 2onde+ + 2escarga má3ima de diseo (m45s) . + .oeficiente de escorrent6a para el interalo en el ue se produce /! / + /ntensidad de precipitación má3ima *oraria (mm5*)0 + rea de la cuenca (m') + .oeficiente de :niformidad
DETERMINACION DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN: /isten varias formas de hallar el tiempo de concentracin c" de una cuenca. 1 USANDO LAS CARACTERSTICAS IDR3ULICAS DE LA CUENCA: %ividir la corriente en tramos" segn sus caractersticas hidr'ulicas o o Hbtener la capacidad m'ima de descarga de cada tramo" utili3ando el o
mtodo de seccin # pendiente Calcular la velocidad media correspondiente a la descarga m'ima de cada
o
tramo. )sar la velocidad media # la longitud del tramo para calcular el tiempo de
o
recorrido de cada tramo. Sumar los tiempos de recorrido para obtener T*
2 ESTIMANDO VELOCIDADES
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o
Calcular la pendiente media del curso principal" dividiendo el desnivel
o
total entre la longitud total %e la tabla se escoge el valor de la velocidad media )sando la velocidad media # la longitud total encontrar c.
o
abla *> 2( PENDIENTE EN
VELOCIDAD MEDIA +%56 5%7 B#58)%5 9 %, l& P&5"+;&l%5 9 %, l& C&)*% ,&")(&l ,#
PORCENTAJ
#(*+, 5)%(+#(
#(*+, 5)%(+#(
)< =+%, $%'+,+$#
E 0-> 4?@ ? 11 12 - 1
$% l& *)%,*& 1.0 2.0 G.0 G.D
$% l& *)%,*& 1.D G.0 4.0 4.D
1.0 G.0 D.0 B.0
Fuente:
> USANDO FORMULAS EMPRICAS ambin como vimos en la primera parte" tenemos formulas empricas 7ue nos a#udan a calcular el c" dependiendo de la pendiente" la longitud del cauce principal" el 'rea de la cuenca" entre otras. Ieremos algunas de ellas. 1 SEN KIRPIC( tenemos la siguiente formula" 7ue vara segn el autor 7ue hemos visto( /n el libro de Aosendo Ch've3" lo encontramos de la siguiente manera(
tc= 0.000325
L S
0.77
0.385
%nde( L( Longitud del cauce principal. S( /s la pendiente del cauce principal.
/n el libro de ='imo Iillon" nos da un pe7ueo despeje 7ue se puede arreglar para calcular su coeficiente # sus factores" segn l encontramos la frmula 8tc J min:(
+
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tc = 0.0195 K donde : K =
S=
L
√ S
H L
Luego( K =
L . √ L √ H
( ) 3
tc = 0.0195
L H
0.385
%onde( L( m'ima longitud del recorrido" en m. & J %iferencia de elevacin entre los puntos etremos del cauce principal en m.
2 FÓRMULA AUSTRALIANA: /n los estudios reali3ados en !ustralia 819KK:" el tiempo de concentracin se calcula de la siguiente manera(
tc=
58 L
A
0.1
S
0.2
%onde( c J tiempo de concentracin" en min. L J longitud de la corriente" en m. ! J !rea de la cuenca" en m2. S J pendiente del perfil de la corriente" en =F5m.
,
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> FORMULA DE EORE RIVERO: Segn Aivero" el tiempo de concentracin se puede calcular con la siguiente formula(
tc =
16 L
( 1.05 L
p ) ( 100 S )
−0.2
0.04
%onde( c J tiempo de concentracin" en min. L J longitud del canal principal" en m. p J relacin entre el 'rea cubierta de vegetacin # el 'rea total de la cuenca" adimensional. S J pendiente media del canal principal" en mFm.
4 FORMULA DEL SCS: $ara cuencas pe7ueas" menos de 10 m2" el ).S. Soil Conservation Service" propone la siguiente frmula(
0.8
0.02872 L tc =
(
S
N
)
1.67
1000 −
9
0.5
%onde( c J tiempo de concentracin" en min. L J longitud hidr'ulica de la cuenca" en m. # se define mediante la siguiente ecuacin( L=110 A
0.6
! J Mrea de la cuenca" en has. * J nmero de curva" adimensional. S J pendiente promedio de la cuenca" en N.
*
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MATERIALES Y MÉTODOS
$ara esta investigacin nos basamos en dos bases tericas" una de ellas es la del mtodo racional # mtodo racional modificado. 1 INSPECCIÓN DE CAMPO La inspeccin de campo se reali3 el da G1 de octubre del 2014 con el fin de recolectar informacin tal como topografa # fisiografa de la cuenca. F+7)(& N 1: Fuente:
Elaboración propia 2014
Fuente:
Elaboración propia 2014
F+7)(& N 2:
F+7)(& N >:
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Fuente:
Elaboración propia 2014
Fuente:
Elaboración propia 2014
F+7)(& N4:
F+7)(& N :
Fuente:
Elaboración propia
2014
2 DELIMITACION DE CUENCA:
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)na ve3 reali3ada la visita a campo" se procede a reali3ar la delimitacin de la cuenca en estudio para determinar los siguientes valores 8ver aneo 1: ( •
Mrea de la cuenca
•
$endiente de la cuenca
•
Longitud del cauce principal
> DETERMINACIÓN COEFICIENTE DE ESCORRENTIA $ara la determinacin del coeficiente de escorrenta se proceder' a la utili3acin de tablas segn lo obtenido en la inspeccin de campo segn la topografa # caractersticas fisiogr'ficas de la cuenca. 4 DETERMINACIÓN DE TIEMPO DE CONCENTRACION: Se reali3ar' con la utili3acin de frmulas segn sea el caso dependiendo de la pendiente" la longitud del cauce principal" el 'rea de la cuenca" entre otras.
- BIBLIORAFA
randa' F (-ep$iem&re de 200) scielo Recuperado e 2* de oc$u&re de 2014' de $$p:55666-cieoor#m75-cieopp8pid9!140+ 31+200000,00002-crip$9-ci
u?man ' = (2011) INGENIERÍA AMBIENTAL. @A7ico: BF@E> 10
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Franue$' = @ (200) El caudal mínimo medioambiental del tramo inferior
del río Ebro. Bópe? (1+) Método racional en zona urbana Bases conce!tuales " a!licaci#n a ni$el de subcuencas. Cur-o de .idroo#Da ur&ana p$o de in#enierDa idruica marD$ima am&ien$a @a-Ge6 Fair ' >' Care- >eer ' =' e7ander Gun' (200)
%&RI'I(A(I)N *E AG&A+ , TRATAMIENT- , REM-(I)N *E AG&A+ RE+I*&ALE+. @A7ico: B%@U!' ! E CH >RUP NR%E> E%IRE! @ini-$erio de !aud (2011) REGLAMENT- *E LA (ALI*A* *E AG&A %ARA (-N+&M- &MAN-. Bima: ireccion >enera de !aud m&ien$a @ini-$erio e m&ien$e (2012) %ro!uesta de Est/ndares Nacionales de (alidad Ambiental !ara A0ua +ubterranea. B%@ @orae-' > P (200) A!untes de idrolo0ía +u!er1cial Nue$o %lan. @e7ico Pi#rim' . (13) 'lood runo2. In3 Maidment *. R. Ne6 JorG' U!: .and&ooG oK .droo# @c>ra6–.i' %nc
ANEGOS 11
