U N I V E R S I D A D N A C I O N A L “ H E R M I L I O V AL D I Z A N ” F A C U LTA D D E I N G E N I E R Í A C I V I L Y A R Q U I T E C T U R A ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO ESCALONADO: ESCALONADO: SEMANA 3
DOCENTE
:
ING. PAUCAR Y
MONTENEGRO, C!"#
%$CURSO
:
ALUMNO
HIDROLOG&A HIDROLOG&A GENERAL
:
'ALENT&N 'AL'ERDE,
E()*+
%$SEMESTRE
:
2015-II
HUÁNUCO - PERÚ - 2015
ÍNDICE 1.
INTRODUCCIÓN..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ............................................. ................................... 3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU A.
CUESTIONARIO..................... ................................ ..................... ..................... .................................................. ....................................... 4
B.
MARCO TEÓRICO..................... ............................... ..................... ..................... ............................................. ................................... 30
C.
PROC PROCE ESO DE IDE IDENTIF NTIFIC ICA ACIÓN CIÓN DEL DEL PRO PROBL BLEM EMA A.........................................31
D.
ANÁLI ANÁLISI SIS S CON CON SOPO SOPORT RTE E DOCU DOCUME MENT NTA AL, EST ESTA ADÍST DÍSTIC ICO, O, M MA ATERIA ERIAL, L,...........31
E. ENSAYE ENSAYE LA HIPÓTESIS HIPÓTESIS DE COMPROBACIÓN COMPROBACIÓN DE SUS SUS CONCLUS CONCLUSIONES IONES...........32 F.
CONC CONCLU LUSI SION ONES ES Y RECO RECOME MEND NDAC ACION IONES ES..................... ............................... ..................... ......................... ..............33 33
G.
............................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................... ........ 34 BIBLIOGRAFÍA....................
H.
ANEXOS.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................ 35
1. INTRODUCCIÓN En el presente trabajo, se realiza la delimitación de la cuenca y el cálculo de todos los parámetros hidrológicos del expediente técnico denominado CONSTRUCCIN DEL
2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU PUENTE PUE NTE 'EH 'EHICU ICULAR LAR PR PRIMA IMA'ER 'ERA A EN LA LO LOCA CALID LIDAD AD DE YANA ANAHU HUANC ANCA, A,
PROV!"# $E $#!E% "#RR&! ' P#("O) El estudio hidrológico realizado para la ejecución de esta in*raestructura, no posee todo los parámetros necesarios para calcular los caudales máximos para la correcta construcción del puente, por+ue no se estima correctamente arios parámetros para no tener problemas con la in*raestructura durante su tiempo de sericio(e realizará la delimitación de la cuenca utilizando el #R".( /0-1, y las hojas Excel +ue nos *acilita la determinación de todos los parámetros de una cuenca, como el proyecto es para la elaboración de un puente puente necesita el estudio estudio de toda la cuenca cuenca como área de in*luencia-
A. CU CUES ESTI TIONA ONARIO RIO 1. Usan Usand d !n "a#a "a#a d$ %!$n%as %!$n%as & '$()*$n)$ '$()*$n)$ss d$+ P$(, P$(, !-*!$ !-*!$ $+ /"-*) d$ d$ *n0+!$n%*a d$+ #(&$%) %!& $#$d*$n)$ $'a+a, $ *nd*!$ s! %+as*0*%a%*2n #( $)$ns*2n.
3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
Imagen: 1 Cuencas hidrográfcas del Perú
Imagen: 2 Área de inuencia del proyecto
Imagen: 3 Limites del rea de inuencia
CLASIFICACIÓN CUANTITATI3A4 In)$('a+ $n Ha
In)$('a+ $n 5"6
CUENCA
230,0004500,0006
2300450006
SUB CUENCA
23,000430,0006
23043006
MICRO CUENCA 73,000
730
COMENTARIO: Ya que el área de la cuenca es 814.240267 Km² esta entre los límites de 500 a 8000 se considera el objeto de estudio como cuenca el m!todo usado "ara su determinaci#n es utili$ando el %&'()* 10.+ 6. En !n $s!$"a +%a+*7ad s!-d*'*da $+ /"-*) d$ *n0+!$n%*a a n*'$+ d$ %!$n%a d$+ #(&$%) %!& $#$d*$n)$ $'a+a $n 0!n%*2n a +a a+)*)!d $ *nd*!$ +a *n)$(8($+a%*2n $n)($ $++as, d$)$("*nand $n 0("a %!a+*)a)*'a & %!an)*)a)*'a as#$%)s !$ *n0+!&$n $n 0("a d*($%)a *nd*($%)a $n +s #a(/"$)(s d$ d*s$9 d$ +a -(a :*d(/!+*%a !$ $'a+a.
4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU El puente en estudio se encuentra proyectado sobre el r8o "haupihuaranga, en el barrio primaera del distrito de 9anahuanca, de la proincia de $aniel "arrión : Pasco4 justamente en este lugar se encuentra ubicado el nueo t erminal terrestre del distrito de 9anahuanca%a localidad de 9anahuanca de la proincia de $aniel "arrión, se encuentra ubicada en la margen derecha del r8o "haupihuaranga y en la parte !or y Oriental del $epartamento de Pasco, entre las coordenadas geográ*icas /0;<=><0? de %atitud sur y @A;10>3B? de %ongitud oeste del meridiano de .renCichU!//!% G)$*4/ P)%#) P*!(6)*
PUNTO
NORTE
ESTE
Estribo derecho
8440,513.11
COTA 334,886.89 3134.62
Estribo i!uierdo
8840,500.06
334,906.86
3129."
%a zona está ubicado sobre los 1000 msnm, en una +uebrada con deterioro signi*icatio 2de*orestación, alteración de la cubierta egetal natural y erosión6 y presenta una topogra*8a irregular%os parámetros para el diseDo del puente son especiales debido a las bajas temperaturas se tendrá mayor cuidado en el uso de aditios y las consideraciones de diseDo como el galibo debe ser de < a <-3 metros sobre el niel máximo de aguas segn Infuencia proyecto de puente el manual de diseDo dedel puentes
;. D$s%(*-a $+ "a)$(*a+ !sad4 Ca()<(/0*% =IGN>, sa)$+*)a+, 0)<(/0*%, $)%. *nd*%and +a 0!$n)$ d$ #(%$d$n%*a & #(%$s d$ ad!*s*%*2n. Para la determinación de los parámetros mor*ológicos de la cuenca se utilizó #rc.( /0-1, +ue es un completo sistema +ue permite recopilar, organizar, administrar, analizar, compartir y distribuir in*ormación geográ*ica-
5
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU (ire para para crear y utilizar sistemas de in*ormación geográ*ica 2(.6, El sistema está disponible en cual+uier lugar a traés de naegadores Feb, dispositios móiles como (martphone y e+uipos de escritorio y se obtiene en *orma gratuita en la siguiente página- httpGHHCCC-esri-comHso*tCareHarcgisHexplorer: desItopHdoCnload (e utilizó material cartográ*ico 2archios de la carta nacional6 en *ormato shp +ue se obtiene de la in*ormación espacial del JE$ y se puede obtener gratuitamente de la siguiente dirección electrónica httpGHHsigmed-minedu-gob-peHdescargasH
?. D$)$("*n$ +as #(*n%*#a+$s %a(a%)$(@s)*%as 0@s*%as & d$ ($+*$'$ d$ +a !n*dad :*d(<(/0*%a $n dnd$ s$ d$sa((++a $+ #(&$%) %!& $#$d*$n)$ $'a+a. ?.1.
DELIMITACIÓN DE LA CUENCA
Kna cuenca hidrológica es la zona de la super*icie terrestre en la cual, todas las gotas de agua procedentes de una precipitación +ue caen sobre ella se an a dirigir hacia el mismo punto de salida- 2/6 (us l8mites +uedan establecidos por la diisoria geográ*ica principal de las aguas de las precipitaciones4 también conocido como ?parte aguas? 2(u contorno o per8metro se encuentra limitado por el lomo o *ilo de las montaDas, denominado parte aguas6- El parte aguas, teóricamente, es una l8nea imaginaria +ue une los puntos de máximo alor de altura relatia entre dos laderas adyacentes pero de exposición opuesta4 desde la parte más alta de la cuenca hasta su punto de emisión, en la zona hipsométricamente más baja- #l interior de las cuencas se pueden delimitar subcuentas o cuencas de orden in*erior-
6
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU %as diisorias +ue delimitan las subcuentas se conocen como parte aguas secundariasEl área de escurrimiento es el espacio de recarga de agua lluia super*icial o subterránea hacia un punto determinado- Puede ser un manantial, una +uebrada o un r8o muy grande-
COMENTARIO: %nteriormente se usaban las cur,as de ni,el de-inidas a una escala que requería la delimitaci#n a sea cuenca sub cuenca o microcuenca "ara ello se reali$aba el tra$o si/uiendo el di,ortium acuarum "arte a/uasque son los "untos de maor ni,el la cual es una línea ima/inaria que di,ide a las cuencas adacentes
?.6. ÁREA DE LA CUENCA =">4 Es el tamaDo de la super*icie de cada cuenca en Im<- (e obtiene automáticamente a partir de la digitalización y poligonización de las cuencas en el so*tCare de sistema de in*ormación geográ*ica 2#R".( /0-16 El área de la cuenca es el área proyectada en un plano horizontal, Kna cuenca tiene su super*icie per*ectamente de*inida por su contorno y iene a ser el área drenada comprendida desde la l8nea de diisión de las aguas, hasta el punto conenido 2desembocadura6- 2/6
"
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU rea3 814.240267 Km²
COMENTARIO: Ya que el área de la cuenca es 814.240267 Km² maor que 250Km² se le considera como cuenca /rande "or lo tanto "redominan las características -isio/rá-icas "endiente ele,aci#n área cauce
?.6. PERÍMETRO DE LA CUENCA El per8metro es el borde de la *orma proyectada en un plano horizontal En el #R".( /0-1, se obtiene el área y per8metro de la cuenca de *orma muy directa generando los atributos del pol8gono, el cálculo es automático- 2/6
Per8metroG /B/-3/0==1 2Lm6
8
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
COMENTARIO: l "erímetro de la cuenca es todo el borde de color rojo de -orma irre/ular que son las "artea/uas
?.;.
D$)$("*na( +a %!('a :*#s")(*%a & +a %!('a d$ 0($%!$n%*a d$ a+)*)!d$s. Ca+%!+a( +a $+$'a%*2n "$d*a. C"$n)$ s!s ($s!+)ads
CUR'A HIPSOM7TRICA
Es la cura +ue puesta en coordenadas rectangulares, representa la relación entre altitud y la super*icie de la cuenca +ue +ueda sobre esa altitud Para la obtención de la eleación media se utiliza un plano topográ*ico altimétrico, +ue permite obtener la cura área:eleación conocida como cura hipsométrica, en esta
9
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU cura el área puede expresarse también en porcentaje, correspondiendo al 30M del área la eleación media de la cuenca 2/6 El proceso se realiza, seleccionando el interalo ertical de las curas de niel con +ue se desea trabajar 2cada <0, B0, A0, 50 , /00 m, etc-6, luego se determina el área +ue está encerrada entre los contornos de las curas de niel y se acumulan dichas áreas iniciando la acumulación por a+uellas áreas +ue tienen las m ayores eleaciones hasta *inalizar con las de menor eleación, lo cual se llea a un eje de coordenadas N,9), colocando en el eje de las N9) las eleaciones de la cuenca en orden ascendente y en el eje de las N) las áreas acumuladas o los porcentajes de las áreas acumuladas respecto al área total de la cuenca, con lo cual se obtiene la "ura ipsométricaPROCEDIMIENTO DE DETERMINACIÓN DE LA CURVA HIPSOMÉTRICA CON ARCGIS 10.
"omo sabemos el #R".( nos permite obtener con gran *acilidad todo lo necesario para determinar los parámetros geomor*ológicos de una cuenca, para determinar la cura hipsométrica la cuenca se reclasi*ica en /< interalos de áreas, cada interalo de un color di*erente y con esto se determina +ue cantidad de área tiene cada interalo con la herramienta Qonal stadistics as table-y se genera la tabla +ue se muestra a continuación- 2<6 $e esta tabla se extrae los alores necesarios como son las cotas, y las áreas acumuladas para calcular la cura hipsométrica utilizando el programa Excel y realizar la grá*ica correspondiente 2<6
10
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
"uenca reclasi*icada en interalos
abla de cantidad de área por interalo en m<
11
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
CUADRO DE CANTIDADES ACUMULADAS DE AREAS N* $.
1 2 3 4 5 6 " 8 9 10 11 12
COTA 8(+%(9 M&NIM MÁ;I PROME O MO DIO 3150.0 0 332".3 5 3504.0 " 3681.0 9 3858.1 1 4035.1 4 4212.1 5 4389.1 8 4566.2 1 4"43.2 5 4920.2 6 509".5 2
INTER'. M2 131"500.0 0 48"0000.0 0 12900000. 00 28985000. 00 598""500. 00 112"40000 .00 18194"500 .00 26302"500 .00 88"92500. 00 4604"500. 00 13002500. 00
3326."8
3238.39
3504.04
3415."0
3681.08
3592.5"
3858.09
3"69.59
4035.12
3946.62
4212.15
4123.64
4389.1"
4300.66
4566.21
44"".69
4"43.20
4654."1
4920.24
4831."4
509".22
5008."4
52"4.31
5185.92 "62500.00 #$#%&
ÁREA 8(29 INTER'. ACUMULA = =
814.2"
100.00
0.16
4.8"
812.95
99.84
0.60
12.90
808.08
99.24
1.58
28.99
"95.18
9".66
3.56
59.88
"66.20
94.10
".35
112."4
"06.32
86."4
13.85
181.95
593.58
"2.90
22.34
263.03
411.63
50.55
32.30
88."9
148.61
18.25
10.90
46.05
59.81
".35
5.66
13.00
13.""
1.69
1.60
0."6 >1?.2@
0."6
0.09
0.09
CUR'A: HIPSOMETRICA DE LA CUENCA
50 E
ALTITUD MSNM )E%
'()*%+ I-$/E#)I'% 0 10 20 30 40 50 60 "0 80 90 100
PORCENTAGE DE AREA ACUMULADA
CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA
12
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU CUR'A DE RECUENCIA DE ALTITUDES
0.00 20.00 LTURA (+%( '()*% E )E'(E'I% E %&#I#(E
40.00
AREA ACUMULADA EN =
CURVA DE FRECUENCIA DE ALTITUDES
'ura+ ,ipso67trica recuencia de %ltitudes %ltura =en 6sn6< -ol:ono de ;recuencia de altitudes<
'ura ,ipso67trica<%rea acu6ulada =en < 9.4830283300511553
CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA VS FRECUENCIA DE ALTITUDES
COMENTARIO: a cur,a i"som!trica "ermite caracteri$ar el relie,e. na "endiente -uerte en el ori/en acia cotas in-eriores indica llanuras o "enillanuras si la "endiente es mu -uerte a "eli/ro de inundaci#n. 'uando tenemos /ran "arte de la su"er-icie de la cuenca a /ran altitud estamos ante una cuenca de meseta. 'uando el río desciende mu rá"idamente en altitud tenemos una cuenca de ,alle -lu,ial. % continuaci#n se muestra los di-erentes ti"os de cur,as i"som!tricas de cuencas en base a esto se clasi-ico la cuenca como una -ase jo,en de /ran "oder erosi,o
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
CALCULO DE ELE3ACIÓN MEDIA APLICANDO LA FORMULA
n
Cota Media Intervalo ( ei) ∑ =
Em = i
ix
Areai
1
n
( Área ) ∑ = i
i
1
!onde: Em: ele"aci#n media de la cuenca$ en msnm% ai: la i&sima área entre dos cur"as de ni"el consecuti"as% ei: la i&sima ele"aci#n media entre dos cur"as de ni"el consecuti"as% A: área de la cuenca$ en 'il#metros cuadrados n: número de inter"alos de clase
N*$ MB%!($ 1 3150 2 332".3532" 3 3504.06543 4 3681.08"4 5 3858.1106 6 4035.13525
C$#8(+%(9 A*) 8(29 M!($ P*$( 8)!9 I%#)*6$ 8!9 3326."8369 3238.39185 1.31"5 3504.03809 3415.69568 4.8" 3681.0""15 3592.5"129 12.9 3858.08911 3"69.58826 28.985 4035.123"8 3946.61"19 59.8""5 4212.15381 4123.64453 112."4
Em =ai x e i
4266.581256 16634.43"95 46344.16963 109261.5156 236313.5"06 464899.6845
14
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU " 8 9 10 11 12
4212.154"9 4389.18115 4566.21436 4"43.24951 4920.26416 509".52295
Em =
4389.1"236 4566.20508 4"43.2011" 4920.239"5 509".22412 52"4.3095"
3542857.618 814.27
?.?.
4300.6635" 44"".69312 4654."0""6 4831."4463 5008."4414 5185.91626
181.94"5 "82494.9856 263.02"5 11"""56.426 88."925 413303.1391 46.04"5 222489."608 13.0025 65126.19569 0."625 3954.261148 > 35?2>5@.1> %rea =?2< >1?.2@ (m ?33.>51@?2
= 4363.85
Ca+%!+a( $+ @nd*%$ d$ 0("a & $+ @nd*%$ d$ %"#a%*dad. C"$n)$ s!s ($s!+)ads.
ÍNDICE DE FORMA =F>. Expresa la relación entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud, es decirG 216
15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
ANCHO =B F = LONGITUD L
)n/. 9á:imo ;illon 30.7069 ANCHO = = 0.7032 F = LONGITUD 43.6632
COMENTARIO: índice de -orma se utili$a "ara com"arar la "osibilidad de tormentas o llu,ias entre ,arias cuencas es decir que mientras < es maor e:iste maor "osibilidad de tener una tormenta intensa simultánea sobre la e:tensi#n de la cuenca =or el contrario si la cuenca tiene un < menor tiene menos tendencia a concentrar las intensidades de llu,ias que en una cuenca de i/ual área de un < maor
?..
EL ÍNDICE DE COMPACIDAD
16
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU Esta caracter8stica tiene *undamental importancia en la cantidad de escorrent8a para una misma área y una misma intensidad de lluia, dado +ue una cuenca pe+ueDa y redondeada, tenderá a concentrar con mayor rapidez sus escurrimientos, en contra de una alargada +ue tardará más tiempo en llearlos a su punto de salida%as cuencas pe+ueDas y redondas suelen ocasionar inundaciones, sobre todo si presentan *uertes pendientes +ue les imprima gran elocidad a las aguasEl caudal de salida depende directamente de la *orma de la hoya, la cual puede expresarse por un *actor NL) adimensional, llamado 8ndice de compacidad o coe*iciente de .raelius y +ue se expresa comoG K c =
0.282 P
A 0.5
$E+ ): Coefciente de compacidad o de *ra"elius$ adimensional P: Per+metro de la cuenca en )il#metros : Área de la cuenca$ en )m2 K c =
(0.282 ) x (141.559569 ) ( 814.715013 ) 0.5
K c =1.39
uente+ (%@ ,C-L.! !( /(C-/00 .-/L(0 !(L 45I(.( COMENTARIO: como el ,alor de Kc esta entre los si/uientes limites 1.26>1.+?>1.50 entonces la -orma de la cuenca es de o,al a redonda a o,al oblon/ada
1"
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
?..
G(a0*!$ $+ ($%)/n
Es una trans*ormación geométrica, +ue permite representar a la cuenca de su *orma heterogénea, con la *orma de un rectángulo, +ue tienen la misma área y per8metro 2y por lo tanto el mismo 8ndice de compacidad o 8ndice de .raelious6, igual distribución de alturas 2y por lo tanto igual cura y hipsometrica6, e igual distribución de terreno, en cuanto a sus condiciones de cobertura- En este rectángulo, las curas de niel se conierten en rectas paralelas a la zona norte, siendo estos lados la primera y ltima cura de niel tili$ando las ecuaciones del libro de idrolo/ía del in/eniero má:imo ,illon
<#rmula "ara determinar el lado maor de K √ A
L=
1.12
( √ ( )) 1
+
−
1
1.12
2
K
.1
<#rmula "ara determinar el lado menor l=
K √ A 1.12
( √ ( )) 1
−
1
−
2
1.12
K
.2
Dnd$4 @ lon/itud del lado maor del rectán/ulo l@ lon/itud del lado menor del rectán/ulo A@ índice de /ra,elious %@ área de la cuenca
$atosG IS /-1= #S 5/B-@/30/1 Im< Remplazando datos en la ecuación / para calcular la longitud mayor L=
1.39 √ 814.72 1.12
( √ ( )) 1
+
−
1
1.12 1.39
2
=56.404 Km
18
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU Remplazando datos en la ecuación < para calcular la longitud menor l=
1.39 √ 814.72 1.12
( √ ( )) 1
−
1
−
1.12 1.39
2
=14.44 Km
"on los resultados de las ecuaciones / y < se dibuja un rectángulo de base l y de altura %, después de hallar los cocientes para cada diisión A A A L1= 1 ! L2= 2 ! L3 = 3 " l l l
Estas magnitudes se llean en el lado mayor del rectángulo a continuación se muestra una tabla con los cálculos para cada área 5.?0?2? ( 1?.???30 2?(
&A lA
COTA 8(+%(9 N*$. M&NIMO
1 2 3 4 5 6
3150.00 332".35 3504.0" 3681.09 3858.11 4035.14
"
4212.15
8 9 10 11 12
4389.18 4566.21 4"43.25 4920.26 509".52
MÁ;IMO
ÁREA 8(29 INTER'.
3326."8 1.31"5 3504.04 4.8" 3681.08 12.9 3858.09 28.985 4035.12 59.8""5 4212.15 112."4 181.94" 4389.1" 5 263.02" 4566.21 5 4"43.20 88."925 4920.24 46.04"5 509".22 13.0025 52"4.31 0."625 >1?.2@
LONGITU DES PARCIALE S 8(9 0.09 0.34 0.89 2.01 4.1 !.81 12."0 18.21 ".1 3.19 0.90 0.0
19
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
R$%)/n
20
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
?..
Ca+%!+a( $+ @nd*%$ d$ #$nd*$n)$. C"$n)$ s!s ($s!+)ads Es una ponderación +ue se establece entre las pendientes y el tramo recorrido por el rio- "on este alor se puede establecer el tipo de granulometr8a +ue se encuentra en el cauce #demás expresa en cierto modo, el reliee de la cuenca en el cauce además, expresa en cierto modo, el reliee de la cuenca(e obtiene utilizando el rectángulo e+uialente con la siguiente ecuaciónG Ktilizando do la *órmula para 8ndice de pendiente del libro hidrolog8a del ing Jáximo Villon n
I # =
∑ = i
$ i( ai− ai−1) "
1
1
√ L
DONDE )" 3 Bndice de "endiente adimensional 3 on/itud del lado maor del rectán/ulo equi,alente en Am n 3 CDmero de cur,as de ni,el dentro del rectán/ulo equi,alente incluendo las e:tremas E 3
C$#8(+%(9 N*$
MB%!($
1
3150
2
332".3532"
3
3504.06543
4
3681.08"4
5
3858.1106
6
4035.13525
"
4212.154"9
8
4389.18115
9
4566.21436
10
4"43.24951
11
4920.26416
12
509".52295
M!($ 3326."83 69 3504.038 09 3681.0"" 15 3858.089 11 4035.123 "8 4212.153 81 4389.1"2 36 4566.205 08 4"43.201 1" 4920.239 "5 509".224 12 52"4.309 5" >
A*) 8(29 I%#)*6$ 8!9 1.31"5 4.8" 12.9 28.985 59.8""5 112."4 181.94"5 263.02"5 88."925 46.04"5 13.0025 0."625 814.2"
INDICE DE PENDIENTEF
a=i<@a=i@ Bi 0.001 62 0.005 98 0.015 84 0.035 60 0.0"3 54 0.138 46 0.223 45 0.323 02 0.109 05 0.056 55 0.015 9" 0.000 94
1<
( 0.1"6"83 69 0.1"6684 82 0.1""011 "2 0.1""001 "1 0.1""013 18 0.1""018 56 0.1""01" 58 0.1""023 93 0.1"6986 82 0.1"6990 23 0.1"6959 96 0.1"6"86 62
0.0169126"1 0.03250"223 0.0529555" 0.0"93"635" 0.114090"46 0.156554009 0.198882"09 0.239129054 0.1389230"4 0.100044556 0.05315""66 0.012866499 1.195400234 0.151>>@1
21
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU
?..
Ca+%!+a( +a d$ns*dad d$ d($na$ d$ +a %!$n%a. O(d$n$ +a ($d d$ d($na$, !sand $+ ")d !$ s$ ad$%$ a s!s -$)*'s d$ d*s$9. C"$n)$ s!s ($s!+)ads. Esta caracter8stica proporciona una in*ormación sobre la mayor o menor *acilidad +ue presenta una cuenca hidrográ*ica para eacuar las aguas +ue proenientes de las precipitaciones +uedan sobre la super*icie de la tierra, debido al grado de saturación de las capas del subsuelo(i el suelo se encuentra saturado y la lluia contina almacenándose sobre la super*icie, llegará un momento en +ue las aguas all8 contenidas escurrirán hacia el cauce natural, produciéndose as8 el drenaje de la cuenca más real para su determinación aplicamos la *órmula del texto de Gidrolo/ía del )n/. 9á:imo ;ill#n "a/. 6+ L D d = A
$ondeG Hd@ Hensidad de drenaje @ on/itud total de las corrientes de a/ua en Am. % @ rea de drenaje de la cuenca en Km2
$rden &on:itud de la )ed en drica C 5"8.5"29 1 66 235.1994 2 84 150.5548 3 "" 58.955"8 4 8 36.81114 5 " 6 9.334559 10.?2 #otalA >>2 %rea A >1?.2?
22
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU D d =
%m 1.3134 %m = 2 2 814.24 %m %m
1069.42882
COMENTARIO: 'omo la densidad de drenaje es 1.+1+4AmIAm2 "odemos decir que tiene un drenaje más que "obre "orque Hd es maor que +.5 AmIAm2 "ero tam"oco es una cuenca bien drenad a que Hd es menor que +.5AmIAm2
E)$ns*2n "$d*a d$ +a $s%(($n)@a (e de*ine como la distancia media en +ue el agua de lluia tendr8a +ue escurrir sobre los terrenos de una hoya, en caso de +ue la escorrent8a se diese en l8nea recta desde donde llega la lluia cayó hasta el punto más próximo al lecho de una corriente cual+uiera de la hoya- "onsiderando +ue una hoya de area # puede ser representada por un área de drenaje rectangular, y teniendo un curso de agua de longitud % igual a la longitud total de las corrientes de agua dentro de ella, ue pasa por un centro l=
A 4 L
Dnd$4 ! " :tensi#n media de la escorrentía su"er-icial en Am. L " on/itud total de las corrientes de a/ua en la cuenca en Am. A: rea de drenaje de la cuenca en Km2
E#$%&'()& *%+(, +% !, %'-)%&$(, '/%(-(,! G%*,& M)&',!2%3
l=
814.24
4 x 1069.42882
= 0.19
SINUOSIDAD DE LA CORRIENTE DE AGUA Es %a relación entre la longitud del rio principal media a lo largo de su cauce , y la longitud del alle del rio principal medida en l8nea cura o recta %t-
23
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU Este parámetro nos da la medida de la elocidad de la escorrent8a del agua a lo largo de la corriente Kn alor de ( menor o igual a /-<3, indica una baja sinuosidad se de*ine entonces, como un rio con alineamiento recto-
'(&/)'(++ +% !,' -)(%&$%' +% ,4/, G%*,& M)&',!2%5 P,4. 603
'(&/)'(++ +% !,' -)(%&$%' +% ,4/, +(,7)'($(2, +%! I&4. C(2(! C!($)& P,/-, Y M)&$%&%4)3
&=
56.39 50.7
=1.11
COMENTARIO4 "omo la sinuosidad es menor +ue /-<3, se considera como un Rio de alineamiento RE"O
1.1
ALTURA MÍNIMA Y MÁXIMA DE LA CUENCA
J8nimaG 1/30 m JáximaG 3<@B-10=3@m
24
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SISTEMA DE DRENAE =DATOS PARA CALCULO DE PARÁMETROS> COTAS, CENTOIDE Y ALTITUDES
$E% (.KE!E "K#$RO (E OTE!E %#( #%K$E( 'ota=sn< r o. /ni /Di o o 1 2 3 4 5 6 " 8
3150 332". 35 3504. 0" 3681. 09 3858. 11 4035. 14 4212. 15 4389. 18
3326. "8 3504. 04 3681. 08 3858. 09 4035. 12 4212. 15 4389. 1" 4566. 21
-ro. 3238. 39 3415. "0 3592. 5" 3"69. 59 3946. 62 4123. 64 4300. 66 ??@@ .
Inter alo 1.32 4.8" 12.90 28.99 59.88 112." 4 181.9 5 263.0 3
rea =?2< %cuul %cu Inte ado r 100. 0.1 814.2" 00 6 99.8 0.6 812.95 4 0 99.2 1.5 808.08 4 8 9".6 3.5 "95.18 6 6 94.1 ".3 "66.20 0 5 86." 13. "06.32 4 85 "2.9 22. 593.58 0 34 50.5 32. 411.63 5 30
25
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU 4566. 21 10 4"43. 25 4920. 11 26 509". 12 52 9
4"43. 20 4920. 24 509". 22 52"4. 31
4654. "1 4831. "4 5008. "4 5185. 92
88."9
148.61
18.2 5
46.05
59.81 ".35
13.00
13."" 1.69
0."6
0."6 0.09
10. 90 5.6 6 1.6 0 0.0 9
ALTITUD MEDIA: 668.9 ALTITUD MS FRECUENTE: 66;;.<9 ALTITUD DE FRECUENCIA MEDIA: 6<.=
ORDEN DE LA CUENCA %a red de drenaje se compone de una corriente o cauce principal y una serie de a*luentes o tributarios, y para ordenar las corrientes, se e*ecta una clasi*icación, la cual considera como corrientes de primer orden a+uellos +ue no tienen tributarios4 de segundo orden, a+uellas corrientes con dos o más tributarios de primer orden4 de tercer orden, a+uellas corrientes +ue tienen dos o más tributarios de segundo orden, etc-, pero una corriente de primer orden y una corriente de segundo orden *ormarán una corriente de segundo orden, una corriente de segundo orden con una corriente de tercer orden *ormarán una corriente de tercer orden y as8 sucesiamente-
26
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COMENTARIO: Hebido a que la cuenca es dde /ran tamaJo el arc/is 10 .+ determino que la cuenca es de orden 6 l orden de una cuenca será el mismo que el de la corriente "rinci"al en su salida. =or lo tanto el orden de la corriente "rinci"al indicará la e:tensi#n de la red de corrientes de una cuenca. a clasi-icaci#n deberá e-ectuarse considerando tanto corrientes "erennes como intermitentes.
?..
G(a0*!$ $+ #$(0*+ +n<*)!d*na+ d$+ %!(s #(*n%*#a+. C"$n)$ s!s ($s!+)ads.
COMENTARIO: la cuenca es li/eramente ondulada se/Dn el libro de idrolo/ía C%F -acultad de =%)E%<
4.9. Ca+%!+$ +a #$nd*$n)$ d$+ %a!%$ #(*n%*#a+, &a pendiente del cauce principal. &a pendiente del cauce de una corriente, es la relaciFn eistente entre la di;erencia de eleaciones de los etreos de la corriente y la lon:itud horiontal del cauce, as teneos+ H ' = x 100 Lr
!onde: S: "endiente del cauce en . H: desni,el entre los e:tremos del cauce en m.
2"
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU L: lon/itud ori$ontal del cauce en m.
%#$+ C. 46 :7289%3m C. 4I :317m L*% !( C-C( : 7%;'m<1%;=1m
'=
5298.3
−3150
50.7 x 1000
x 100 =5.23
uente+ libro de hidrolo:a (%@ =%)E%< COMENTARIO: *e/Dn el m!todo el cauce "rinci"al es "lano. ste m!todo se utili$a en tramos cortos debido a que la cuenca en estudio "ara el "uente "rima,era es de /ran dimensi#n requiere otros m!todos
?.1J. Ca+%!+$ +a #$nd*$n)$ d$ +a %!$n%a !sand E+*a $+ !$ s$ a%"da "$( a s!s ($!$(*"*$n)s d$ d*s$9. C"$n)$ s!s ($s!+)ads. MKTODO I4 UTILIANDO DATOS DEL ARCGIS 1J.; r o
)an:o -endiente =< uperi -roedio In;erior or =1<
1
0
10
5
2
10
20
15
3
20
30
25
4
30
40
35
5
40
50
45
6
50
60
55
uero =1<=2< de ocurrenci as =2< 451"5 90351 5 10980 "3201 15 1"188 68"53 25 15403 44010 50 11919 26488 60 "8"8" 14325 5
28
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU "
60
"0
65
599"
8 9 10
"0 80 90
80 90 100
"5 85 95
1895 582 106
#$#%&A -endiente edia de la cuenca
325"08
38980 5 14212 5 494"0 100"0 "3802 50 22.66
. D$)$("*n$ +a !-*%a%*2n d$ a+"a%$na"*$n)s na)!(a+$s & #s*-+$s a()*0*%*a+$s a *"#+$"$n)a( #a(a $0$%)s d$ "*)*
!onde: S: "endiente del cauce en . H: desni,el entre los e:tremos del cauce en m. L: lon/itud ori$ontal del cauce en m.
%#$+ C. 46 :7289%3m C. 4I :317m L*% !( C-C( : 7%;'m<1%;=1m
'=
5298.3
−3150
50.7 x 1000
x 100 =4.23
29
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU COMENTARIO: ste m!todo se utili$a en tramos cortos debido a que la cuenca en estudio "ara el "uente "rima,era es de /ran dimensi#n requiere otros m!todos . CALCULE LA PENDIENTE DE LA CUENCA USANDO POR ELIA EL UE SE ACOMODA MEOR A SUS REUERIMIENTOS DE DISEO. COMENTE SUS RESULTADOS.
&a pendiente de una cuenca constituye una caracterstica iportante, puesto !ue condiciona la elocidad del escurriiento superHcial y subterrDneo y en un oento dado, predice la erosiFn !ue 7ste produce en ;unciFn del uso y aneo !ue se puede dar al suelo de sus ertientes. Eisten di;erentes 7todos para deterinar la pendiente edia de la cuenca, entre los !ue se encionan los criterios de ash, %lbor y orton, pero debido a !ue el so;tGare arc:is 10.3 trabaa con iD:enes satelitales y brinda ;acilidades para la deterinaciFn de los parDetros de la cuenca y la aproiaciFn a lo real, en el presente trabao utiliareos esta herraienta para deterinar la pendiente de la cuenca.
ro
1 2 3 4 5 6 " 8 9 10
uero )an:o -endiente =< de =1<=2< uperi -roed ocurrenci In;erior or io =1< as =2< 451"5 0 10 5 90351 5 10980 10 20 15 "3201 15 1"188 20 30 25 68"53 25 15403 30 40 35 44010 50 11919 40 50 45 26488 60 "8"8" 50 60 55 14325 5 38980 60 "0 65 599" 5 14212 "0 80 "5 1895 5 80 90 85 582 494"0 90 100 95 106 100"0
30
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU #$#%& A
"3802 325"08 50
-endiente edia de la cuenca
22.66
&a cuenca analiada es de oderadaente epinado se:Jn =*illon, 2002<
B. MARCO TEÓRICO C!$n%a %a cuenca de drenaje de una corriente es el área de terreno donde toda las aguas ca8das por precipitación, se unen para *ormar un solo curso de agua, cada curso de agua tiene una cuenca bien de*inida para cada punto de su recorrido 2/6
Ca()a Na%*na+ "onsta de la in*ormación topográ*ica de todo el Per segn *ormato de la carta nacional 2todo lo +ue contenido esta página6 en escala /G/00000- %a in*ormación por cada hoja consta de las siguientes coberturasG idrogra*8a, ipsogra*8a- UormatoG (hape 2-shp6- (istema de coordenadas geográ*icasG ."(WF.(W/=5B- 216 A(%<*s
31
UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU Es un completo sistema +ue permite recopilar, organizar, administrar, analizar, compartir y distribuir in*ormación geográ*ica- "omo la plata*orma l8der mundial para crear y utilizar sistemas de in*ormación geográ*ica 2(.6 2<6
C!('as d$ n*'$+ (iguiendo la l8nea de una cura de niel determinada es posible identi*icar +ué ubicaciones tienen el mismo alor- #l obserar la separación de curas de niel adyacentes puede obtener una impresión general de la gradación de aloresEl siguiente ejemplo muestra una cuadr8cula de eleación de entrada y el mapa de curas de niel de salida- %as áreas donde las curas de niel están más cerca indican ubicaciones más pronunciadas- (e corresponden con las áreas de mayor eleación 2en blanco en la cuadr8cula de eleación de entrada6-
Imagen: > cur"as de ni"el Imagen: 7 cur"a de ni"el reclasifcada en arcgis
C. PROCESO DE IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA P(-+$"as $n +a $+a-(a%*2n d$+ $s)!d* :*d(+2<*%G Juchas eces en los proyectos no se presentan estudios hidrológicos erces, debido a +ue las personas +ue realizan estos estudios no están capacitados para realizar este tipo de trabajos, esto se mejoró con la ayuda de programas computacionales e imágenes satelitales, sin embargo, es un hecho cierto +ue los Jodelos idrológicos deben alimentarse con in*ormación de buena calidad para +ue los resultados +ue se obtengan con su aplicación sean plenamente con*iables- (i la calidad de la in*ormación +ue alimenta un modelo es mala los resultados +ue se logran al aplicar el modelo son necesariamente malaOtro de los problemas es la poca disponibilidad de estaciones meteorológicas para la obtención de datos hidrológicosP(-+$"as $n +a d$+*"*)a%*2n d$ +a %!$n%a4 #ntiguamente se realizaba la delimitación de las cuencas manualmente utilizando instrumentos de medición como el plan8metro, balanza anal8tica,
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU ernier, el cual re+uer8a de mucho tiempo y se obten8a datos aproximados, ya en la actualidad, generalmente toda las delimitaciones se hacen desde una computadora, utilizando imágenes satelitales y utilizando programas como el arcgis, google heart, +ue nos proporciona datos de mayor precisión Kna de las liitaciFn del uso del so;tGare %)'KI 10.3 es !ue eisten dos errores potenciales !ue pueden ocurrir durante los paso de creaciFn de la topolo:a de la herraienta &ipiar, la herraienta 'onstruir y las herraientas uperposiciFn. 'oJnente, son causados por el uso de coberturas etreadaente copleas !ue tiene coo resultado liitaciones de so;tGare D. ANÁLISIS CON SOPORTE DOCUMENTAL, ESTADÍSTICO, MATERIAL, U+$ ) *$*( ARCGIS 10.3 n el "resente trabajo se utili$# un so-tLare mu a,an$ado que es el %&'()* 10.+ que se basa en los sistemas de in-ormaci#n /eo/rá-ica *)( "ro"orcionan una /ama am"lia de a"licaciones "rocesos que con entender los conce"tos teoría se "uede reali$ar de una -orma más sencilla rá"ida el análisis delimitaci#n de una cuenca 3ENTAAS DEL USO DE ARCGIS 1J.;, RESPECTO A OTROS MKTODOS PARA LA DELIMITACIÓN DE LA CUENCA
a "rinci"al ,entaja que se tiene al utili$ar el %rc()* 10.+ es la ra"ide$ de
delimitaci#n de una cuenca obtener los "arámetros /eomor-ol#/icas en -orma directa a que ace en el /oo/le eart se locali$a el "unto de inter!s se le e:"orta al %&'()* 10.+ en base a este "unto el so-tLare %&'()* 10.+ reali$a la delimitaci#n de la cuenca en mu "oco tiem"o con /ran "recisi#n mientras que con la
utili$aci#n de m!todos clásicos necesariamente se
utili$aba un "lano "loteado a una escala de-inida se/Dn tamaJo de la cuenca ocasionando el em"leo de ,arios instrumentos la "!rdida de tiem"o la ine:actitud en los cálculos es a"reciable.
C,$, &,-()&,! IGN 'onsta de la in-ormaci#n to"o/rá-ica de todo el =erD se/Dn -ormato de la carta nacional todo lo que contenido esta "á/ina en escala 13100000. a in-ormaci#n "or cada oja consta de las si/uientes coberturas3 Gidro/ra-ía Gi"so/ra-ía.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UVAYALI-ING CIVIL UNU t!cnicas
(eo/ra-ía
*)(
(eodesia
'arto/ra-ía
&e"roducci#n scuela 'arto/rá-ica Hirecciones &e/ionales. ntre las His"osiciones com"lementarias Qransitorias
E. ENSAYE LA HIPÓTESIS DE COMPROBACIÓN DE SUS CONCLUSIONES a obtenci#n de datos ,eraces de las cuencas no tendríamos "roblemas en la ejecuci#n de obras idráulicas a que de esta manera los "arámetros obtenidos audarían a decidir el ti"o de estructura o el "roceso constructi,o a em"lear.
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F.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIÓN
*on "ocos los estudios idrol#/icos de los e:"edientes de obra que se "ueden reali$ar con in-ormaci#n adecuada re/ular o buena. n la maoría de los casos la in-ormaci#n es escasa o el "artici"ante no tiene la e:"eriencia requerida "ara este ti"o de trabajos que trae consecuencia con la ejecuci#n de las obras no estimando bien los "arámetros requeridos.
9ucas ,eces la -alta de in-ormaci#n idrol#/ica no es "osible recu"erarla deberá trabajarse con su"uestos con a"licaci#n de m!todos em"íricos al/unos de los cuales an sido calibrados con las condiciones locales.
RECOMENDACIÓN
s necesario recurrir al in/enio "ara tratar de entre/ar los mejores resultados "osibles encar/ar este ti"o de trabajos a "ersonas ca"acitadas con e:"eriencia en el manejo de datos idrol#/icos delimitaci#n de cuencas además de a"licar metodolo/ías que se adecuan al lu/ar de ejecuci#n del "roecto si es necesario acer un trabajo de cam"o en el lu/ar de la ejecuci#n del "roecto.
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G. BIBLIOGRAFÍA 1.*illFn Lear /. idrolo:ia. e:unda ed. &ia+ Editorial *illFnM 2002. 2.E)I. %rcKI Eplorer es?top. N$nlineO.M 2015 Ncited 2015 09 21. %ailable ;ro+ http+PPGGG.esri.coPso;tGareParc:isPeplorer@des?topPdoGnload. 3./E. escar:a de in;oraciFn espacial del /E. N$nlineO.M 2015 Ncited 2015 09 21. %ailable ;ro+ http+PPsi:ed.inedu.:ob.pePdescar:asP. 4.IK. N$nlineO.M 2015 Ncited 2015 09 21. %ailable ;ro+ http+PPGGG.i:n.:ob.pePQ -KAistoria. 5. /orales IR)K. #eto bDsico de idrolo:ia. priera ed. /ana:ua+ Editronic, .%.M 2010.
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H. ANEXOS
Ma#a d$ %!$n%as :*d(<(/0*%as d$+ P$(
3"
