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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

IRRIGACION HH413-I

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA

INTRODUCCIÓ INTRODUCCIÓN N ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................ .......................... ....2 UBICACIÓN UBICACIÓN DEL ÁREA DE RIEGO ............................ .................................................. ............................................ ......................................... ...................3 DATOS DE LA ESTACIÓN ESTACIÓN ........................................... ................................................................. ............................................ .................................. ............ 3 CÁLCULO DE LOS CAUDALES MENSUALES GARANTIZADOS AL 75% ................ ........ ................ ................ .............. ...... 10 DATOS DE LA ESTACIÓN ESTACIÓN ........................................... ................................................................. ............................................ ................................ .......... 10 ................................................................ ............................................ ............................ ...... 11 COMPLETANDO COMPLETANDO LOS DATOS.......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... 13 ANÁLISIS DE CONSISTENCIA CONSISTENCIA .......................................... ................................................................ ............................................ ................................ .......... 16 ANÁLISIS DE TENDENCIA TENDENCIA .......................................... CAUDALES DE DEMANDA DE RIEGO ................................................................................... 24 CÁLCULO DEL VOLUMEN VOLUMEN ÚTIL .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ...... 37 CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE AVENIDA ........................................................................... 38 UBICACIÓN UBICACIÓN DE LA REPRESA REPRESA ...................................... ............................................................ ............................................. .................................... ............. 49 DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DE LA PRESA (Vp) ............................................................ 62 DETERMINACIÓ DETERMINACIÓN N DEL COCIENTE COCIENTE Ve / Vp .................................................... .......................................................................... ........................ .. 67 TRÁNSITO DE AVENIDAS PARA EL CAUDAL CORRESPONDIENTE A UN PERIODO DE RETORNO DE 100 AÑOS .................................................... .......................................................................... ............................................ ........................................... ..................... 68 CÁLCULO DE NIVELES CARACTERÍSTICOS DEL EMBALSE ....................................................... 73 PLANTEAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO .......................................................................... 94 DISEÑO DEL DESARENAD DESARENADOR OR........................................................... .................................................................................. .................................... .............96 DISEÑO DE LOS CANALES PRINCIPALES Y SECUNDARIOS ................................................... 101 CÁLCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICIÓN .................................................................. 109 CONCLUSIONE CONCLUSIONESS ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................ ...................... 110 BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ .......................... .... 112


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La vida tal como la conocemos no sería posible sin el agua dado que la totalidad de los seres vivientes están constituidos predominantemente de AGUA. El contenido de agua en los vegetales varía de un 60% a un 95% de su peso, en los insectos es de un 50%, en los peces puede llegar a un 70% y en el hombre es aproximadamente de un 68%, razón por la cual se puede concluir que el AGUA es el elemento vital para todos los seres vivientes. En el proceso de su desarrollo tanto los animales como las plantas pierden agua constantemente, los primeros pueden recuperarla bebiendo directamente el agua o comiendo plantas que tengan humedad. Las plantas en cambio absorben el agua del suelo mediante finas radículas y por medio de un complicado sistema de conductos transportan el agua hasta los puntos más distantes de sus ramas y hojas. Mediante el agua contenida en el suelo la planta obtiene los elementos minerales y nutrientes que requiere, y por el fenómeno de la evapotranspiración el agua retenida en las hojas y los tallos pasa a la atmósfera, razón por la cual esta pérdida tiene su límite, si es abundante la planta se marchita y muere. En todo tiempo el hombre ha utilizado el agua para sus alimentos como para saciar la sed, luego la ha utilizado para alimentar y dar de beber a sus animales y posteriormente en el riego de las tierras con objeto de desarrollar las plantas y lograr sus frutos. Su aprovechamiento organizado se remonta a la aparición de las primeras plantas y animales domesticados por el hombre. Sin agua no puede realizarse ningún proceso vital, razón por la cual una gran parte de las plantas y animales vive en el mar. Para desarrollar sus procesos vitales todos los organismos vivientes necesitan agua por lo que una gran deshidratación puede ocasionarles hasta la muerte. El presente trabajo escalonado que se realiza consiste en plantear una irrigación a una zona la cual carece de ella, para ellos se nos asignó una zona de trabajo en la l a cual debíamos buscar una estación con datos por un mínimo de 20 años consecutivos. Se eligió la estación La Capilla, ubicada en el río Mala (Cañete – Lima) a una altura de 424 m y se procedió con los cálculos presentados a continuación. Luego se procederá con el diseño de las diferentes estructuras hidráulicas del proyecto como son: la presa, canales y desarenador.

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

HH413-I


ESTACIÓN DEPARTAMENTO PROVINCIA DISTRITO LATITUD LONGITUD ALTITUD

LA CAPILLA LIMA CAÑETE CALANGO 76º29'46.6" 12º31'18.9" 424

Ubicación en el software Google Earth


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Para realizar esta operación se utilizó el programa ArcGis y así poder realizar un mapa de pendiente partiendo desde las curvas de nivel de las cartas nacionales 25j, 25k, 26j y 26k.

Software utilizado

Descarga gratuita de los archivos de las cartas nacionales


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Se procede a hacer el procesamiento de información:

Curvas de nivel de las cartas nacionales H: Ubicación de la estación La Capilla

Seguimos una serie de pasos en el software ArcGis y logramos obtener el mapa de pendiente.

Mapa de pendientes


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Se recomienda seleccionar como áreas de cultivo los terrenos con 10% de pendiente como máximo. Entonces en decisión conjunta del grupo se optó por la siguiente propuesta de área de riego:

Propuesta del grupo para el área de riego


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Ampliación de la imagen Área de cultivo = 210 Ha Otro punto importante para la elección de nuestra área de cultivo es que debemos corroborar nuestra selección con el Mapa de capacidad de uso del suelo del Perú.

Mapa de capacidad de uso del suelo del Perú


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Observamos en nuestra zona elegida:

Ubicación de nuestra zona de riego en el mapa de capacidad de uso de suelos del Perú.

Se observa que nuestra zona se encuentra en la clasificación “X”. Ahora observamos en la

leyenda del mapa:


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X: Tierras de Protección Representan las tierras de características inapropiadas para el desarrollo agropecuario y explotación forestal dentro de márgenes económicos. Pueden prestar gran valor económico para otros usos como el desarrollo de la actividad minera, suministro de energía, vida silvestre y áreas de interés paisajístico y turístico, entre otros. De ambos mapas se concluye que no es recomendable realizar una irrigación en ese lugar pero por fines académicos obviaremos la recomendación del mapa de capacidad de uso de suelos. Lo ideal es que ambos mapas nos den la aprobación para continuar con el proyecto.

Ubicación de zona de riego: Coordenada Este:

328445.89 m

Coordenada Norte:

8609604.16 m

Sistema de coordenadas: WGS-1984-Zona-18S Área:

114.97 Ha

Cota aproximada:

400 m


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Para el cálculo de los caudales mensuales garantizados, se usó información de la página del ANA, en la cual ubicamos nuestra estación “LA CAPILLA”.

ESTACIÓN DEPARTAMENTO PROVINCIA DISTRITO LATITUD LONGITUD ALTITUD

LA CAPILLA LIMA CAÑETE CALANGO 76º29'46.6" 12º31'18.9" 424

De dicha estación sacamos los caudales medios mensuales:


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Teniendo un total de 24 años del 1939 al 1963. Nuestra información contaba son datos incompletos los cuales se tuvieron que completar, así también se tuvo que verificar saltos o tendencias.

Cuadro de datos- incompletos Se quiere completar el dato faltante del mes de diciembre (1943), se debe aplicar la siguiente relación:


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XD= XPD + SD δD Donde: XD: Dato mensual que se quiere completar XPD: Promedio de los valores del mes a completar SD: Desviación estándar de los valores del mes a completar δD: Variable pseudo aleatoria del mes a compl etar

δD=

Xp S

+ 

δN=

+ 

δE=

+ 

NOVIEMBRE DICIEMBRE 6,05 12,47 7,86 12,97

ENERO 34,52 18,23

Además:

δNov=

,−6, = -0.4122 7,6

,−,=-0.19034 , −.−.=-0.30127 δDic=  δEner=


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XDic= 12,47 + 12,97 x -0.30127 =8.563

Las inconsistencias en la medición de información hidrometeorológica pueden ocurrir debido al cambio de estación de medición o al cambio de las condiciones de medición. Graficamos los caudales versus el tiempo (mes) para poder observar algunas inconsistencias.


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SEPARAMOS EN EL MES 84 SE OBSERVA UNA POSIBLE INCONSISTENCIA:

N Xp S

1ERA SERIE 84 15,57 19,93

CONSISTENCIA EN LA MEDIA

Usamos la siguiente formula.

Sp=10,65

Sd =1,381

2DA SERIE 204 17,87 26,25


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Con este valor calculamos el estadístico: tc: “t” de Student calculado, aplicando:

Tc= 1,666 Nivel de significación: α (α = 5%) 

Grados de libertad: 286 por tabla tT=1,96

1,666<1,96



Consistencia en la Desviación Estándar

FC =1,67



Grados de libertad: # Datos del numerador menos 1 = 203 # Datos del denominador menos 1=83

FT =1.73 Vemos que: FC < FT La información es consistente en la desviación estándar para el nivel de significación del 5%.


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TENDENCIA EN LA MEDIA La media y la desviación estándar de estos valores son:

XP = 17,20 m3/s

S = 24,56 m3/s

Tmt = -0,0199t + 20,08 r = 0,068

tc= 1,153 El valor teórico (tT) lo obtenemos de la tabla de distribución “t” de Student, con:



Nivel de significación: 5%



Grados de libertad: 288 – 2 = 286

tT= 1,96 Como: tC > tT: La tendencia en la media No

es significativa para α = 5%

TENDENCIA EN LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR Calculamos la dispersión para cada serie anual:

t

St

1

22,79 18,81 16,83 17,91 24,13 23,53 18,62 57,11 17,41 15,27

2 3 4 5 6 7 8 9 10


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HH413-I


11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

16,02 20,62 25,18 27,11 41,90 31,23 19,02 25,75 18,23 7,71 23,11 8,62 17,59 23,30

GRAFICO DE LA DISPERCÍON VS CADA AÑO Se puede observar que la ecuación de la línea St es: St = -0,1709t + 24,544 r = 0,119

tc= 0.562


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HH413-I


El valor teórico (tT) lo obtenemos de la tabla de distribución “t” de Student, con: 

Nivel de significación: 5%



Grados de libertad: 24 – 2 = 22

Obtenemos: tT = 2,0739 Como: tC < tT: La tendencia en la desviación estándar No

es significativa para α =

5%

Una vez ya completados nuestros datos y analizados podemos pasar al cálculo de los caudales mensuales garantizados al 75% de persistencia.

El caudal garantizado se calcula mes por mes a partir del registro extenso de caudales, este no debe ser menor a 20 años. Se pide determinar los caudales mensuales garantizados al 75% de persistencia. Ordenándolos en forma descendente y calculando el porcentaje de persistencia (Criterio de Weibull), tenemos:


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m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

CAUDAL ORDENADO EN FORMA ADESCENDENTE ENERO

FEB

MAR

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOST

SEPTIE

OCTUB

NOVIE

DICIEM

76,14

110,86

179,14

67,31

16,22

5,29

3,56

2,78

2,56

13,26

28,92

47,27

62,29

108,95

121,48

43,45

12,59

4,59

3,42

2,21

2,29

3,53

26,84

40,15

58,65

83,66

87,21

38,16

10,59

3,86

2,79

2,04

2,09

3,46

16,11

28,59

51,76

79,36

80,19

35,97

10,34

3,83

2,50

2,01

1,78

3,14

11,21

27,62

50,86

74,48

78,07

35,68

10,06

3,38

2,46

1,85

1,71

2,94

9,77

21,36

46,77

63,21

74,11

30,27

9,38

3,30

2,29

1,85

1,70

2,69

6,45

20,32

41,42

53,58

70,56

28,34

8,20

3,15

2,27

1,81

1,52

2,66

6,42

18,19

39,89

51,73

70,30

27,52

7,96

2,84

2,13

1,66

1,51

2,13

4,18

15,34

39,88

50,76

63,05

27,12

7,36

2,81

2,13

1,66

1,47

2,03

3,72

10,93

38,86

49,28

62,13

25,70

7,00

2,74

2,11

1,58

1,47

1,91

2,81

9,13

38,47

48,31

57,42

25,34

6,86

2,73

1,98

1,54

1,46

1,85

2,78

8,43

33,90

45,74

56,94

23,84

5,89

2,63

1,92

1,48

1,38

1,82

2,60

6,78

32,93

41,47

56,43

23,00

5,88

2,61

1,91

1,48

1,38

1,74

2,03

6,08

31,05

39,24

48,74

22,54

5,57

2,61

1,87

1,47

1,35

1,67

2,00

5,90

28,59

37,52

47,80

21,75

5,40

2,58

1,84

1,46

1,31

1,66

1,87

5,10

25,90

37,03

47,64

21,72

5,39

2,36

1,83

1,43

1,26

1,49

1,84

4,63

25,59

32,11

47,44

21,56

5,26

2,32

1,67

1,43

1,26

1,44

1,82

4,38

25,26

32,04

46,05

19,84

5,09

2,27

1,64

1,42

1,25

1,44

1,80

3,91

21,67

31,60

41,28

17,41

4,77

2,09

1,50

1,39

1,23

1,34

1,60

2,82

19,48

28,39

41,08

16,09

4,35

1,97

1,34

1,33

1,22

1,29

1,53

2,19

14,26

28,03

32,80

14,84

4,11

1,82

1,31

1,30

1,14

1,27

1,52

2,15

10,43

27,42

32,32

11,34

3,95

1,60

1,27

1,29

1,11

1,27

1,49

2,11

9,29

21,70

24,89

5,21

2,82

1,53

1,12

1,15

1,07

1 ,19

1,38

1,64

1,74

13,31

13,36

2,89

2,07

1,39

1,07

0,99

0,95

1 ,06

1,35

0,92

A continuación se interpola para obtener los caudales (m3/s) al 75% de persistencia. MES ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

P (75%) 22,56 31,71 42,48 18,02 4,85 2,14 1,54 1,40 1,24 1,36 1,65 3,10

%P 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0 32,0 36,0 40,0 44,0 48,0 52,0 56,0 60,0 64,0 68,0 72,0 76,0 80,0 84,0 88,0 92,0 96,0


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HH413-I


La curva de persistencia para cada mes sería:

Curva Persistencia Enero y Febrero 120.00

100.00

80.00

60.00

40.00

20.00

0.00 4

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Enero

Febrero

Curva Persistencia Marzo y Abril 200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 4

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Marzo

Abril


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Curva Persistencia Mayo y Junio 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 4

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Mayo

Junio

Curva Persistencia Julio y Agosto 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 4

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Julio

Agosto


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Curva Persistencia Septiembre y Octubre 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 4

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Septiembre

Octubre

Curva Persistencia Noviembre y Diciembre 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 4

8

12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Noviembre

Diciembre


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La curva de persistencia para los meses más extremos:

Curva Persistencia Marzo y Setiembre 200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 4

8

12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 Marzo

Septiembre


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Para el cálculo de las demandas usaremos el programa CROPWAT, que aplica el método Penman – Monteith. Para lo cual se tuvo ayuda de artículos publicados en la FAO.

La ecuación anterior mostrada calcula en función a la temperatura máxima la humedad relativa, velocidad del viento y radiación, la evapotranspiración que es un factor importante para el cálculo de caudales de demanda. Lo primero que realizamos fue descargar el programa CROPWAT, de la página de la FAO (Gratuito).

Descargar el programa de la FAO

Programa Cropwat


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Para el cálculo de la demanda de riego de un cultivo, el programa CROPWAT nos pide valores de clima, lluvia, suelo y cultivo, siendo estos extraídos de distintas páginas como es el SENAMHI.

Página del SENAMHI


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Los datos obtenidos del SENAMHI son:

Datos de la estación del SENAMHI Como podemos observar estos datos son diarios, teniendo nosotros que encontrar los mensuales ya que son estos datos los que ingresaremos al CROPWAT. Para un mejor manejo de la información ingresamos a la página de la FAO (http://www.fao.org/nr/water/aquastat/quickWMS/climcropwebx.htm), donde lo único que haremos es ingresar las coordenadas de nuestra estación y nos mostrará los datos necesarios para ingresar al CROPWAT.


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DATOS USADOS – DATOS PROVENIENTES DE LA FAO

USO DEL CROPWAT Para poder encontrar la demanda, se tendrá que ingresar el climate, rain, crop y soil, con los cuales obtendremos el caudal de demanda.



EN CLIMATE: En la ventana de climate se tiene que rellenar la zona blanca, pero tenemos que tomar en cuenta que el Sun (radiación) no lo tenemos como dato, no preocupándonos por esto ya que el mismo CROPWAT nos lo genero.


IRRIGACION


HH413-I


Ventana de CLIMATE

Ventana de CLIMATE con datos


IRRIGACION


HH413-I




En RAIN:

Ingresamos los valores obtenidos de lluvia y seleccionamos el método, en nuestro caso usamos el método DEPENDABLE RAIN.

Método a usar

Ventana de RAIN

Método usado

Ventana de RAIN- seleccionamos método


IRRIGACION HH413-I


Ventana de RAIN con datos



En CROP: CULTIVO

Ahora introducimos datos de cultivo, para ello tenemos que tener en cuenta que estos datos dependerán del tipo de cultivo, en nuestro caso, la ubicación del área de sembrío es Cañete, siendo los cultivos de frutales las más importantes destacando los mazanos, vid y cítricos, además nuestro suelo en el que sembraremos es un suelo bueno para cultivos permanentes característica que corresponde a los cítricos, en este caso encontramos varios tipos de cítricos dependientes de su cobertura, escogeremos cítrico sin cobertura de suelo y 70% de cubierta vegetativa.


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Coeficiente del cultivo Etapa (días) Profundidad radicular Respuesta de productividad Altura máxima

Ventana de CROP Los valores señalados, son los que tenemos que encontrar. o

Coeficiente de cultivo:

Datos obtenidos de Estudio FAO riego y drenaje

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA o

Stage: etapa (días):

Datos obtenidos de Estudio FAO riego y drenaje o

Roothing Depth: La Profundidad radicular.


Yield response:Valores de respuesta de productividad:


Cropheight:Nuestra altura máxima será:

Datos obtenidos de Estudio FAO riego y drenaje

IRRIGACION HH413-I


IRRIGACION HH413-I


Ventana Crop – con datos



SOIL: suelo:

Como ya especificamos, en la sección de “ubicación de área de cultivo”, a sumiremos que es un suelo bueno para sembrío, es decir suelo FRANCO.

SOIL- Datos a rellenar


IRRIGACION


HH413-I


Valores para FC-WP:

FC-WP

Roothing Depth

Ventana SOIL – con datos

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Ahora una vez ingresados estos valores se podrá generar las demandas de riego:

IRRIGACION HH413-I


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HH413-I


Datos obtenidos donde la última columna es la de caudales de demanda en mm/mes. MES ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Q cultivo m3/mes 7.18 8.69 9.72 6.08 0.30 1.43 0.00 0.16 0.00 0.00 5.20 7.66


IRRIGACION


HH413-I


Para este cálculo solo se tiene que tener datos de oferta y demanda, los cuales ya los tenemos.

MES ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Q (75%)

Q cultivo

Volumen oferta

Volumen demanda

Diferencia

m3/s

m3/s

MMC

MMC

V0- Vf

22.56 31.71 42.48 18.02 4.85 2.14 1.54 1.40 1.24 1.36 1.65 3.10

7.18 8.69 9.72 6,08 0,30 1,43 0,00 0,16 0,00 0,00 5,20 7,66

60,44 76,72 113,77 46,71 12,99 5,53 4,12 3,74 3,20 3,65 4,27 8,29

19.23 21.03 26,04 15,77 0,80 3,72 0,00 0,43 0,00 0,00 13,48 20,53

41,21 55,69 87,73 30,94 12,19 1,82 4,12 3,30 3,20 3,65 -9.21 -12.24

Vu=

21.44

MMC


IRRIGACION HH413-I


1) PERIODO DE RETORNO: Para determinar el periodo de retorno de la estructura hidráulica tomaremos el periodo de retorno del siguiente cuadro:

La obra hidráulica a colocarse es una presa derivadora para zona de riego pequeña de (menor de 1000 ha) ya que nuestra área de riego borda por 114.97 ha entonces verificamos en la tabla y nos muestra un periodo de retorno entre 50-100 años. 

Para nuestro diseño optaremos un periodo de retorno de 100 años.

Luego con el periodo de retorno calculamos el riesgo: R que se define como riesgo a la probabilidad que un caudal determinado ocurre una vez en “n” años sucesivos.

Para una vida útil de 50 años tenemos lo siguiente:

 =      , reemplazando los datos    =  (   ) = .%

 = .%


IRRIGACION HH413-I


2) CALCULO DEL CAUDAL DE AVENIDA:

PRUEBAS DE BONDAD DE AJUSTE: Estas pruebas permiten establecer si la serie de caudales analizada se ajusta a una determinada función de probabilidades. Estas pruebas estadísticas tienen por objeto medir la certidumbre que se tiene al obtener resultados a partir de suponer que una variable aleatoria (caudal), se distribuye según una cierta función de probabilidad. Las funciones de probabilidad aplicables para el estudio de caudales máximos son:     

Distribución Normal Distribución Log Normal Distribución Pearson III Distribución Log Pearson III Distribución Gumbel

Con pruebas de bondad de ajuste:  

Chi cuadrado Smirnov Kolmogorov

 = ∗ Donde:

:   :   Para nuestro diseño asumiremos lo siguiente :

 = ∗  Para ello contamos con los caudales anuales obtenidos por el SENAHMI, hallaremos el caudal máximo anual para poder obtener el caudal máximo instantáneo y poder trabajar con ello.


IRRIGACION


HH413-I


DATOS DE CAUDALES ANUALES (SENAMHI) ENERO FEBRERO MARZO ABRIL Año Fuente 1939 SENAMHI 19.48 45.74 74.11 38.16 1940 SENAMHI 41.42 32.11 56.94 21.72 1941 SENAMHI 39.89 37.52 41.28 2.89

MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE 10.59

4.59

3.56

2.78

2.56

3.14

3.72

10.93

5.89

3.15

2.46

2.21

2.29

2.69

4.18

3.91

2.82

1.97

1.67

1.43

1.25

1.44

1.80

8.43

1942 SENAMHI

33.90

50.76

41.08

11.34

12.59

2.09

1.27

1.15

0.95

1.44

1.52

4.63

1943 SENAMHI

31.05

74.48

47.80

35.97

4.11

2.27

1.50

1.39

1.46

2.13

2.81

8.56

1944 SENAMHI

38.86

51.73

70.30

19.84

7.36

2.81

2.50

2.01

1.78

1.82

2.00

5.10

1945 SENAMHI

25.59

28.03

63.05

27.12

5.40

2.61

1.91

1.48

1.31

1.27

6.45

20.32

1946 SENAMHI

76.14

110.86

179.14

67.31

10.34

3.30

2.27

1.85

1.71

2.66

6.42

21.36

1947 SENAMHI

32.93

27.42

56.43

21.75

8.20

2.58

1.92

1.58

1.51

3.46

2.03

6.08

1948 SENAMHI

46.77

32.04

32.80

23.84

10.06

3.38

1.84

1.47

1.23

13.26

11.21

2.82

1949 SENAMHI

28.59

28.39

47.64

28.34

5.57

3.83

2.79

1.66

1.52

1.85

1.35

0.92

1950 SENAMHI

25.90

41.47

47.44

43.45

5.39

2.61

2.13

1.46

1.47

1.66

2.60

47.27

1951 SENAMHI

38.47

53.58

80.19

25.34

5.88

2.63

2.13

1.43

1.35

2.94

26.84

28.59

1952 SENAMHI

58.65

63.21

70.56

23.00

9.38

1.60

1.31

1.54

1.26

1.27

2.78

27.62

1953 SENAMHI

51.76

108.95

121.48

35.68

16.22

5.29

3.42

1.85

1.47

1.67

16.11

18.19

1954 SENAMHI

39.88

83.66

87.21

16.09

5.09

2.73

2.29

2.04

1.70

1.74

28.92

15.34

1955 SENAMHI

62.29

31.60

32.32

17.41

6.86

2.84

1.98

1.66

1.38

3.53

1.53

4.38

1956 SENAMHI

14.26

79.36

57.42

22.54

4.35

2.32

1.83

1.81

2.09

2.03

1.84

1.64

1957 SENAMHI

10.43

48.31

48.74

25.70

7.00

1.82

1.34

1.33

1.11

1.19

1.38

2.11

1958 SENAMHI

9.29

13.31

24.89

14.84

2.07

1.39

1.12

1.42

1.26

1.49

1.87

2.19

1959 SENAMHI

1.74

37.03

78.07

21.56

5.26

2.74

1.64

1.29

1.14

1.91

1.60

6.78

1960 SENAMHI

25.26

21.70

13.36

5.21

3.95

1.53

1.07

0.99

1.22

1.34

1.82

2.15

1961 SENAMHI

21.67

39.24

46.05

30.27

7.96

2.36

1.87

1.30

1.07

1.06

9.77

40.15

1962 SENAMHI

50.86

49.28

62.13

27.52

4.77

3.86

2.11

1.48

1.38

1.29

1.49

5.90

TRABAJO ESCALONADO – ENTREGA FINAL

40


IRRIGACION


HH413-I


Hallamos el caudal máximo anual (QMA) y con ello el caudal máximo instantáneo (QMI) obteniendo la siguiente tabla: Año 1939

Fuente SENAMHI

Q MA(m3/s)

QMI(m3/s)

74.11

741.15

1940

SENAMHI

56.94

569.45

1941

SENAMHI

41.28

412.83

1942

SENAMHI

50.76

507.64

1943

SENAMHI

74.48

744.81

1944

SENAMHI

70.30

702.95

1945

SENAMHI

63.05

630.47

1946

SENAMHI

179.14

1791.35

1947

SENAMHI

56.43

564.25

1948

SENAMHI

46.77

467.73

1949

SENAMHI

47.64

476.45

1950

SENAMHI

47.44

474.35

1951

SENAMHI

80.19

801.88

1952

SENAMHI

70.56

705.56

1953

SENAMHI

121.48

1214.78

1954

SENAMHI

87.21

872.14

1955

SENAMHI

62.29

622.89

1956

SENAMHI

79.36

793.57

1957

SENAMHI

48.74

487.41

1958

SENAMHI

24.89

248.90

1959

SENAMHI

78.07

780.70

1960

SENAMHI

25.26

252.59

1961

SENAMHI

46.05

460.53

1962

SENAMHI

62.13

621.34

Utilizaremos la prueba de bondad de ajuste SMIRNOV-KOLMOGOROV Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia entre la función de distribución de probabilidad observada: Δc, con un valor teórico (Δt) que depende del número de datos y el nivel de significación α.

 =  | | Donde:

Δc: Estadístico de Smirnov calculado : Función de distribución de probabilidad de ajuste : Función de distribución de probabilidad observada


IRRIGACION


HH413-I


1) Entonces a partir del registro de caudales máximos instantáneos, ordenamos los datos de mayor a menor: 2) Se calcula la probabilidad empírica de los caudales ,aplicando :

 =  +

3) Se calcula la variable estandarizada (Z),como paso previo para el cálculo de la función de distribución normal de probabilidades

∑ ,  =  ∑− ,  =  = −   −

4) Luego de la tabla se obtiene la función de distribución normal de probabilidades F (Z).

5) Se calcula el estadístico de Smirnov aplicando: Δc=máx.|F(Q)-P(Q)| Tabla 1: Valores de Δt

N

α: NIVEL

DE SIGNIFICACION

0.2

0.1

0.05

0.01

5

0.45

0.51

0.56

0.67

10

0.32

0.37

0.41

0.49

15

0.27

0.3

0.34

0.4

20

0.23

0.26

0.29

0.36

25

0.21

0.24

0.27

0.32

30

0.19

0.22

0.24

0.29

35

0.18

0.2

0.23

0.27

40

0.17

0.19

0.21

0.25

45

0.16

0.18

0.2

0.24

50

0.15

0.17

0.19

0.23

>50

Se muestra los valores de Δt con el

nivel de significación de ajuste.


IRRIGACION


HH413-I

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA Año (Qi-Qm)^2 QMI (m3/s)

1

2

3

4

5

6

1939

741.15

741.15

5888.78

m

Q

P(Q)

Z

F(Z)

Abs(F-P)

1940

569.45

569.45

9017.71

1

1791.35

0.9600

3.550

0.999

0.039

1941

412.83

412.83

63292.99

2

1214.78

0.9200

1.734

0.958

0.038

1942

507.64

507.64

24577.05

3

872.14

0.8800

0.654

0.742

0.138

1943

744.81

744.81

6464.27

4

801.88

0.8400

0.433

0.666

0.174

1944

702.95

702.95

1485.70

5

793.57

0.8000

0.407

0.655

0.145

1945

630.47

630.47

1151.64

6

780.70

0.7600

0.366

0.644

0.116

1946

1791.35

1791.35

1270004.65

7

744.81

0.7200

0.253

0.598

0.122

1947

564.25

564.25

10031.06

8

741.15

0.6800

0.242

0.594

0.086

1948

467.73

467.73

38682.11

9

705.56

0.6400

0.130

0.551

0.089

1949

476.45

476.45

35330.77

10

702.95

0.6000

0.121

0.547

0.053

1950

474.35

474.35

36120.99

11

630.47

0.5600

-0.107

0.460

0.100

1951

801.88

801.88

18897.28

12

622.89

0.5200

-0.131

0.448

0.072

1952

705.56

705.56

1693.43

13

621.34

0.4800

-0.136

0.444

0.036

1953

1214.78

1214.78

302904.25

14

569.45

0.4400

-0.299

0.385

0.055

1954

872.14

872.14

43152.53

15

564.25

0.4000

-0.316

0.378

0.022

1955

622.89

622.89

1723.62

16

507.64

0.3600

-0.494

0.312

0.048

1956

793.57

793.57

16682.92

17

487.41

0.3200

-0.558

0.291

0.029

1957

487.41

487.41

31329.10

18

476.45

0.2800

-0.592

0.277

0.003

1958

248.90

248.90

172651.21

19

474.35

0.2400

-0.599

0.277

0.037

1959

780.70

780.70

13524.11

20

467.73

0.2000

-0.620

0.268

0.068

1960

252.59

252.59

169592.83

21

460.53

0.1600

-0.642

0.261

0.101

1961

460.53

460.53

41567.47

22

412.83

0.1200

-0.793

0.215

0.095

1962

621.34

621.34

1855.41

23

252.59

0.0800

-1.297

0.098

0.018

24

248.90

0.0400

-1.309

0.097

0.057

Qm

664.41

2317621.88

TRABAJO ESCALONADO – ENTREGA FINAL

Por Tablas Estadísticas

43


IRRIGACION


HH413-I


Obteniendo los siguientes resultados: Nro. de datos 24 Qm 664.41 S 317.44 Δc Δt

0.174 0.274

Δc < Δt

El registro de caudales se ajusta a la distribución normal de probabilidades con un nivel de significación del 5%.

En conclusión haremos uso de la DISTRIBUCIÓN NORMAL para realizar el cálculo del caudal de avenida Y

 

Entonces de los caudales máximos instantáneos determinaremos el caudal de avenidas para un periodo de retorno de 50 años y 100 años. Año 1939

QMI (m3/s)

Qi

(Qi-Qm)^2

741.15

741.15

5888.78

1940

569.45

569.45

9017.71

1941

412.83

412.83

63292.99

1942

507.64

507.64

24577.05

1943

744.81

744.81

6464.27

1944

702.95

702.95

1485.70

1945

630.47

630.47

1151.64

1946

1791.35

1791.35

1270004.65

1947

564.25

564.25

10031.06

1948

467.73

467.73

38682.11

1949

476.45

476.45

35330.77

1950

474.35

474.35

36120.99

1951

801.88

801.88

18897.28

1952

705.56

705.56

1693.43

1953

1214.78

1214.78

302904.25

1954

872.14

872.14

43152.53

1955

622.89

622.89

1723.62

1956

793.57

793.57

16682.92

1957

487.41

487.41

31329.10

1958

248.90

248.90

172651.21

1959

780.70

780.70

13524.11

1960

252.59

252.59

169592.83

1961

460.53

460.53

41567.47

1962

621.34

621.34

1855.41

Qm

664.41

2317621.88


Sabemos que:

 =    

Para T=50 años P=0.98= F (Z50) De las tablas estadísticas de distribución normal: Z50=2.06 Reemplazando en:

 =   Hallamos



Q50= 1318.54 m3/s

Para T=100 años P=0.99 = F (Z100) De las tablas estadísticas de distribución normal: Z100=2.33 Reemplazando en:

 =   Hallamos

Q100= 1404.25 m3/s

IRRIGACION HH413-I


IRRIGACION HH413-I


Ahora realizando la distribución GUMBEL también llamada distribución extrema tipo I. La función de probabilidades viene dado por:

Ahora considerando que el registro de caudales se ajusta a la distribución de probabilidades GUMBEL: Sabemos que:


IRRIGACION


HH413-I


Hallando la función de probabilidad Gumbel y evaluando obtenemos lo siguiente: 1

2

3

5

6

m

Q

P(Q)

F(Q)

Abs(F-P)

1

1791.35

0.9600

0.9876

0.0276

2

1214.78

0.9200

0.9142

0.0058

3

872.14

0.8800

0.7487 0.7487

0.1313 0.1313

4

801.88

0.8400

0.6921

0.1479

5

793.57

0.8000

0.6848 0.6848

0.1152 0.1152

6

780.70

0.7600

0.6732 0.6732

0.0868 0.0868

7

744.81

0.7200

0.6393 0.6393

0.0807 0.0807

8

741.15

0.6800

0.6357 0.6357

0.0443 0.0443

9

705.56

0.6400

0.5995 0.5995

0.0405 0.0405

10

702.95

0.6000

0.5968

0.0032

11

630.47

0.5600

0.5161

0.0439

12

622.89

0.5200

0.5072

0.0128

13

621.34

0.4800

0.5054

0.0254

14

569.45

0.4400

0.4427

0.0027

15

564.25

0.4000

0.4362

0.0362

16

507.64

0.3600

0.3654

0.0054

17

487.41

0.3200

0.3400

0.0200

18

476.45

0.2800

0.3262

0.0462

19

474.35

0.2400

0.3236

0.0836

20

467.73

0.2000

0.3154

0.1154

21

460.53

0.1600

0.3064

0.1464

22

412.83

0.1200

0.2485

0.1285

23

252.59

0.0800

0.0899

0.0099

24

248.90

0.0400

0.0872

0.0472

Qm

664.41

Δc Δt

0.1479 0.274

Δc < Δt

El registro de caudales se ajusta a la distribucion Gumbel de probabilidades con un nivel de significacion del 5%

Como N=24 se trata de una muestra pequeña, hallando σy; μy de la tabla mostrada para ello

interpolamos obteniendo lo siguiente: μy= 0.5294 σy= 1.0857

Luego hallando los parámetros de la función gumbel α y β:

−  =  = . = .   .

. = .  =     =  .   .  −

OK


IRRIGACION HH413-I


Hallando el Q 50 Y 50 Y Q100: Q100: Sabemos que:

 = 1   = 0.98 .  < 50 50 = 0.98 = −. Para T=50:

Despejando:

Q50=1650.55 m3/s

 = 1   = 0.99 .  < 100 100 = 0.99 =  −. Para T=100:

Despejando:

Q100=1854.64 m3/s

De ambas distribuciones notamos que la función que mejor se asemeja a nuestros datos es la distribución de Gumbel. Por lo tanto tomaremos Q100 = 1854.64 m3/s.


IRRIGACION HH413-I


UBICACIÓN DE LA REPRESA La ubicación de la represa se hizo en función a la topografía. Del primer informe se poseía información del mapa de pendientes, obtenidas en el software ArcGis, al ver este mapa observamos que nuestro río (El río Mala) está rodeado en su mayoría por pendientes altas, además que en casi todo el trayecto del río se posee zonas angostas, lo cual hará que nuestra represa tenga mayor altura y en planta planta se vea alargada. También se trató de ubicar ubicar la zona más angosta el eje de la represa.

R

MAPA DE PENDIENTES: H (estación hidrográfica), R (represa) Coordenadas de la ubicación de la presa: Zona:

18L

Coordenada Norte:

8 615 446.14 m

Coordenada Este:

339 861.77 m

Sistema de coordenadas:

UTM-WGS-1984


IRRIGACION HH413-I


Ubicación del embalse Ubicación en el software Google Earth

Imagen de cómo quedaría el embalse

Para poder determinar las curvas características: Área vs altitud, Fetch vs altitud y volumen vs altitud, se tuvo que obtener las curvas de nivel cada metro. Para ello utilizaron el software GOOGLE EARTH, AUTOCAD, y GLOBAL MAPPER.


IRRIGACION


HH413-I


Lo que se hizo primero fue delimitar un área, en nuestro caso es la zona de nuestro embalse.

Trazará una referencia sobre nuestra zona

R

Google earth En el google earth se traza un polígono que abarca toda la zona del embalse, es de esta zona y un poco más que se obtiene las curvas de nivel, lo más recomendable es que la zona seleccionada, además de envolver la zona del embalse deberá ser grande ya que así podremos obtener mayor cantidad de curvas de nivel.


IRRIGACION HH413-I


Área de abarca zona del embalse

Se guardó esta ZONA, para luego poder trabajar con el GLOBAL MAPPER, el formato en el que se guarda es formato Kmz. Una vez en el GLOBAL MAPPER, se actualizará la pantalla con las unidades respectivas, para ello hacemos click en Display setting – projection, actualizamos el sistema en el que trabajamos (UTM) y la zona (18).

Programa GLOBAL MAPPER- actualizamos datos de pantalla


Ahora abriremos nuestro archivo referencia, obtenido del google earth.

Programa GLOBAL MAPPER- abrimos archivo

CLICK

Programa GLOBAL MAPPER- archivo ZONA

IRRIGACION HH413-I


Programa GLOBAL MAPPER- generando la superficie

Programa GLOBAL MAPPER- superficie generada

Ahora generaremos las curvas de nivel.

IRRIGACION HH413-I


Programa GLOBAL MAPPER- Generando curvas de nivel

Programa GLOBAL MAPPER- datos de curvas (especificamos cada 1 m

IRRIGACION HH413-I


Programa GLOBAL MAPPER- guardaremos las curvas en formato DWG.

Ya estas curvas de nivel las escalaremos y las referenciaremos en el AUTOCAD.

IRRIGACION HH413-I


IRRIGACION HH413-I


Curvas de nivel generadas en Autocad

Imagen georeferenciada


IRRIGACION


HH413-I


En función a estas curvas de nivel se obtuvo las gráficas: Área vs Altitud, Volumen vs. Altitud y Fetch vs. Altitud.

El siguiente cuadro muestra los valores obtenidos de la medición del Autocad, así como de la aplicación de la formula siguiente, para el cálculo del volumen.

∆ = ∆3    √  ×  FORMULA PARA EL VOLUMEN

Z (m.s.n.m) 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484

A (Km2) 0.0049 0.0087 0.0128 0.0174 0.0226 0.0273 0.0318 0.0369 0.0415 0.0461 0.0506 0.0552 0.0600 0.0647 0.0741 0.0833 0.0931 0.1022 0.1104 0.1185 0.1274 0.1363 0.1445 0.1680 0.1815 0.1935

ΔV

V(MMC)

(MMC) 0.0067 0.0107 0.0151 0.0199 0.0249 0.0295 0.0343 0.0392 0.0438 0.0483 0.0529 0.0576 0.0623 0.0693 0.0786 0.0882 0.0976 0.1062 0.1144 0.1230 0.1318 0.1404 0.1561 0.1747 0.1875

0.0067 0.0174 0.0325 0.0524 0.0773 0.1068 0.1411 0.1803 0.2241 0.2724 0.3253 0.3829 0.4452 0.5145 0.5931 0.6813 0.7789 0.8851 0.9996 1.1225 1.2544 1.3947 1.5508 1.7255 1.9129

FETCH (m) 169.3552 179.6680 210.3030 248.2696 284.5616 311.0490 330.9506 357.7706 375.3552 395.5154 406.9093 427.9210 448.2196 475.3773 577.9620 635.6629 675.0019 698.1202 720.8975 738.8442 772.7705 804.2690 830.6139 1137.8162 1169.1091 1195.8294

FETCH (KM) 0.1694 0.1797 0.2103 0.2483 0.2846 0.3110 0.3310 0.3578 0.3754 0.3955 0.4069 0.4279 0.4482 0.4754 0.5780 0.6357 0.6750 0.6981 0.7209 0.7388 0.7728 0.8043 0.8306 1.1378 1.1691 1.1958


IRRIGACION


HH413-I


485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527

0.2052 0.2162 0.2274 0.2378 0.2489 0.2592 0.2704 0.2808 0.2914 0.3021 0.3118 0.3220 0.3326 0.3433 0.3649 0.3813 0.3959 0.4119 0.4258 0.4492 0.4662 0.4813 0.4974 0.5114 0.5253 0.5428 0.5627 0.5787 0.5952 0.6121 0.6288 0.6450 0.6591 0.6751 0.6916 0.7105 0.7269 0.7443 0.7599 0.7759 0.7915 0.8062 0.8213

0.1993 0.2107 0.2218 0.2326 0.2433 0.2541 0.2648 0.2756 0.2861 0.2967 0.3069 0.3169 0.3273 0.3379 0.3540 0.3731 0.3885 0.4038 0.4188 0.4374 0.4577 0.4737 0.4893 0.5044 0.5183 0.5341 0.5527 0.5707 0.5870 0.6036 0.6204 0.6369 0.6520 0.6671 0.6833 0.7010 0.7187 0.7356 0.7521 0.7679 0.7837 0.7989 0.8137

2.1122 2.3229 2.5447 2.7772 3.0206 3.2746 3.5395 3.8151 4.1012 4.3979 4.7048 5.0217 5.3490 5.6869 6.0409 6.4140 6.8025 7.2064 7.6252 8.0626 8.5203 8.9940 9.4833 9.9877 10.5060 11.0401 11.5929 12.1636 12.7505 13.3541 13.9745 14.6114 15.2634 15.9305 16.6138 17.3149 18.0335 18.7691 19.5212 20.2891 21.0728 21.8717 22.6854

1220.5738 1240.9684 1264.3267 1290.6603 1316.3371 1345.9675 1372.2752 1391.7552 1413.9414 1432.7005 1451.8634 1472.1659 1494.8448 1521.2697 1751.2502 1778.1156 1815.0243 1876.0376 1897.0603 2122.1029 2143.1359 2166.9947 2188.1098 2206.2648 2232.8168 2276.8569 2398.4098 2423.4319 2451.9360 2552.3757 2567.4761 2587.5799 2603.8221 2635.7907 2717.4394 2759.6824 2799.8517 2839.7018 2864.0368 2884.5010 2898.4047 2914.6080 2932.5986

1.2206 1.2410 1.2643 1.2907 1.3163 1.3460 1.3723 1.3918 1.4139 1.4327 1.4519 1.4722 1.4948 1.5213 1.7513 1.7781 1.8150 1.8760 1.8971 2.1221 2.1431 2.1670 2.1881 2.2063 2.2328 2.2769 2.3984 2.4234 2.4519 2.5524 2.5675 2.5876 2.6038 2.6358 2.7174 2.7597 2.7999 2.8397 2.8640 2.8845 2.8984 2.9146 2.9326


IRRIGACION


HH413-I


528 529 530 531 532 533 534 535

0.8354 0.8503 0.8650 0.8808 0.8947 0.9167 0.9324 0.9486

0.8283 0.8428 0.8576 0.8729 0.8877 0.9057 0.9246 0.9405

23.5137 24.3566 25.2142 26.0870 26.9748 27.8804 28.8050 29.7455

2941.9440 2966.1615 2994.5921 3020.9828 3054.5078 3234.3198 3240.6161 3267.9171

2.9419 2.9662 2.9946 3.0210 3.0545 3.2343 3.2406 3.2679

Cuadro de valores obtenidos del Autocad

Se procede a realizar los gráficos respectivos con los resultados de la tabla anterior:

ÁREA VS ALTITUD 540 530 520 ) 510 m . n . s . 500 m D U490 T I T L A480

470 460 450 0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50 ÁREA (KM2)

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00


IRRIGACION


HH413-I


VOLUMEN VS ALTITUD 540 530 520 ) 510 m . n . s . 500 m ( D U490 T I T L 480 A

470 460 450 0

5

10

15

20

25

30

35

2.5

3.0

3.5

VOLUMEN (MMC)

FETCH VS ALTITUD 540 530 520 ) m . 510 n . s . 500 m ( D490 U T I T 480 L A

470 460 450 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

FETCH (KM)


IRRIGACION


HH413-I


DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DE LA PRESA (Vp) Para determinar el volumen de la presa se tomaron en cuenta los siguientes puntos: TALUD: Para la determinación de los taludes de nuestra presa de tierra, se utilizaron las siguientes tablas:

Esta primera tabla se nos hace difícil utilizar ya que no contamos con la información acerca del tipo de suelo predominante en la zona de la presa.

Esta segunda tabla está en función de la altura de la presa, la cual presenta un inconveniente: nuestra presa supera los 60m de altura. Sin embargo, se decidió asignar los siguientes taludes:


IRRIGACION


HH413-I


Talud aguas arriba: Talud aguas abajo:

3 2.5

ANCHO DE CORONACIÓN: Para determinar el ancho de coronación de nuestra presa, se utilizó la siguiente tabla:

Se observa que debido a la altura estimada de nuestra presa, no es posible utilizar las recomendaciones de USA ni de Italia ya que solo son para presas de hasta 45 metros de altura. Utilizaremos los criterios de Knappen y de Preece. Método Knappen: b = 1.65 x H1/2 Aproximadamente, nuestra presa tendrá una altura de 70 metros. 

b = 13.80 m

Método Preece: b = 1.1 x H 1/2 + 1 

b = 10.20 m

Teniendo en cuenta estos dos métodos para determinar el ancho de coronación, se determinó utilizar un valor intermedio para la corona. Por lo tanto consideraremos un ancho de coronación b = 12m.


IRRIGACION


HH413-I


Una vez ya identificada nuestras pendientes, aguas arriba 3 y aguas abajo 2.5, trabajamos con las curvas de nivel en el Autocad y en 3D usaremos el comando mirror 3D para poder encontrar los límites de la presa con el terreno.

La imagen muestra límites del terreno con la presa, respetando sus pendientes. Calcularemos áreas cada metro y según la fórmula que sigue calcularemos el volumen.

∆ = ∆3    √  × 


IRRIGACION


HH413-I


Cálculo del área cada metro con el comando AREA.

El siguiente cuadro nos muestra las áreas cada metro y el volumen final encontrado de la presa.

ALTURA 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51

ÁREA (M2) 26452.0564 28234.7331 30021.8824 31686.0171 33335.5648 34930.2444 36483.6794 38263.6127 39808.9338 41331.0927 42759.555 44119.1985 45538.8424 46663.9855 48135.4285 49520.8121 50968.5007 51920.4192 53134.4714 54351.3428

ÁREA (KM2) 0.02645 0.02823 0.03002 0.03169 0.03334 0.03493 0.03648 0.03826 0.03981 0.04133 0.04276 0.04412 0.04554 0.04666 0.04814 0.04952 0.05097 0.05192 0.05313 0.05435

MMC

VOLUMEN MMC

0.01823 0.01942 0.02057 0.02167 0.02276 0.02381 0.02492 0.02602 0.02705 0.02803 0.02896 0.02989 0.03074 0.03160 0.03255 0.03350 0.03430 0.03502 0.03583

0.01823 0.03765 0.05822 0.07989 0.10265 0.12645 0.15137 0.17739 0.20444 0.23247 0.26143 0.29132 0.32206 0.35366 0.38621 0.41971 0.45401 0.48903 0.52486

ΔV


IRRIGACION


HH413-I


50 49 48 47 46 45 44 43 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7

55569.1697 56626.5135 57767.4585 58709.2084 59977.969 61008.9171 61996.072 62567.7483 64575.8676 65443.713 66281.1317 67092.6623 67870.4468 68227.8647 69005.5059 69441.313 69732.0624 70168.4568 70536.3981 71052.0235 71092.7669 71240.2548 71161.768 70836.4485 70844.3957 70883.1002 70704.9023 70121.1167 69683.2096 69460.9611 68826.2239 67993.4569 66704.8728 65787.6864 64754.6109 63519.3779 61744.9175 59797.2124 57766.068 55878.8813 52422.3242 49837.6668 46228.1687

0.05557 0.05663 0.05777 0.05871 0.05998 0.06101 0.06200 0.06257 0.06458 0.06544 0.06628 0.06709 0.06787 0.06823 0.06901 0.06944 0.06973 0.07017 0.07054 0.07105 0.07109 0.07124 0.07116 0.07084 0.07084 0.07088 0.07070 0.07012 0.06968 0.06946 0.06883 0.06799 0.06670 0.06579 0.06475 0.06352 0.06174 0.05980 0.05777 0.05588 0.05242 0.04984 0.04623

0.03664 0.03740 0.03813 0.03883 0.03957 0.04033 0.04101 0.04153 0.08477 0.04335 0.04391 0.04446 0.04499 0.04537 0.04575 0.04616 0.04640 0.04664 0.04691 0.04720 0.04739 0.04745 0.04748 0.04734 0.04724 0.04725 0.04720 0.04695 0.04661 0.04639 0.04610 0.04561 0.04491 0.04417 0.04352 0.04276 0.04176 0.04052 0.03919 0.03789 0.03610 0.03409 0.03202

0.56151 0.59891 0.63704 0.67587 0.71544 0.75577 0.79678 0.83830 0.92308 0.96642 1.01034 1.05480 1.09980 1.14517 1.19092 1.23708 1.28348 1.33012 1.37703 1.42423 1.47162 1.51908 1.56655 1.61389 1.66113 1.70838 1.75558 1.80253 1.84914 1.89553 1.94164 1.98725 2.03216 2.07633 2.11985 2.16261 2.20437 2.24489 2.28408 2.32197 2.35807 2.39216 2.42418


IRRIGACION


HH413-I


6 5 4 3 2 1

42473.1741 36449.9756 29745.1257 22927.1852 15587.3076 340.3175

0.04247 0.03645 0.02975 0.02293 0.01559 0.00034

Volumen presa

0.02957 0.02631 0.02207 0.01756 0.01284 0.00531

2.45375 2.48006 2.50212 2.51968 2.53252 2.53783

2.54 MMC

DETERMINACIÓN DEL COCIENTE Ve / Vp Para el nivel de volumen útil tenemos que el volumen de la presa es igual a: 2.54 MMC además tenemos que nuestro volumen útil es 21.44 MMC, entonces tenemos:

 = 21.44 = 8.44  2.54


IRRIGACION HH413-I


TRÁNSITO DE AVENIDAS PARA EL CAUDAL CORRESPONDIENTE A UN PERIODO DE RETORNO DE 100 AÑOS La función de los vertedores de demasías en la presas de almacenamiento y en las reguladoras es dejar escapar el agua excedente o de avenidas que no cabe en el espacio destinado para almacenamiento, y en las presas derivadores dejar pasar los excedentes que se envían al sistema de derivación. Ordinariamente, los volúmenes en exceso se toman de la parte superior del embalse creado por la presa y se conducen por un conducto artificial de nuevo al rio o algún canal de drenaje natural. En la figura muestra un vertedor pequeño en operación. La importancia que tiene un vertedor seguro no se puede exagerar, muchas de las fallas de las presas se ha debido a vertedores mal proyectados o de capacidad insuficiente. La amplitud de la capacidad insuficiente. La amplitud de la capacidad es extraordinaria importancia en las presas de tierra y en la de enrocamiento, que tienen riesgo de ser destruidas si son rebasadas, mientras que las presas de concreto pueden soportar un rebasamiento moderado. Generalmente, el aumento en el costo no es directamente proporcional al aumento de capacidad. Con frecuencia el costo de un vertedor de amplia capacidad es solo un poco mayor que el de uno que evidentemente es muy pequeño.

Imagen referencial

El tránsito de avenidas es un procedimiento que sirve para determinar el hidrograma de salida en embalses y cauces naturales a partir de un hidrograma de entrada. Entre sus aplicaciones podemos mencionar: 

 

Conocer las variaciones de nivel de agua en un embalse y los caudales de salida por el vertedero de excedencias, de modo que al presentarse una avenida no se ponga en peligro la estabilidad de la presa, bienes materiales o vidas humanas ubicadas aguas abajo de esta. Dimensionar el vertedero de excedencias. Verificar el borde libre en cauces naturales


IRRIGACION


HH413-I


La relación entre elevación del agua y caudal de salida se obtiene de la ecuación de descarga del vertedero que relaciona la carga de agua y caudal, por ejemplo, la ecuación de descarga de un vertedero tipo Creager viene dado por la siguiente expresión:

Donde: Q: Caudal de descarga por el vertedero, en m3/s, en este caso lo denominamos Caudal de Salida. C: Coeficiente de descarga del vertedero, usualmente varía entre 1,8 a 2,2. Para nuestro trabajo C=2. L: Longitud de la cresta del vertedero, en m. H: Carga de agua sobre la cresta del vertedero incluyendo la carga de velocidad, en m.

De la primera parte del trabajo escalonado, se obtuvo el caudal máximo para un período de retorno de 100 años. La distribución que mejor se ajusta a nuestros datos fue la distribución de Gumbel. Por lo tanto:

Qmáx: 1854.64 m3/s


IRRIGACION


HH413-I


Obtenemos el siguiente hidrograma de entrada: t (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Q (m3/s) 185.464 370.928 741.856 1112.784 1483.712 1669.176 1854.64 1483.712 1298.248 1112.784 927.32 741.856 556.392

Realizando los cálculos necesarios para el tránsito de avenida: H 66,5 67 68 69 70 71

t 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Z(msnm) 525,5 526 527 528 529 530

IJ (m3/s) 185,464 370,928 741,856 1112,784 1483,712 1669,176 1854,64 1483,712 1298,248 1112,784 927,32 741,856 556,392

Vacu 21,44 21,8717 22,6854 23,5137 24,3566 25,2142

J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Q(m3/s) 0,00 233,35 1212,50 2608,88 4321,61 6300,32

2S/Δt + Q

35733,3333 36686,1360 39021,5225 41798,4503 44915,8783 48323,9377

Q(m3/s) 0,00 233,35 1212,50 2608,88 4321,61 6300,32

Ij + I j+1

2Sj/Δt-Qj

2SJ+1/Δt+QJ+1

556,392 1112,784 1854,64 2596,496 3152,888 3523,816 3338,352 2781,96 2411,032 2040,104 1669,176 1298,248

35733,3333 36017,20003 36291,11127 36455,12166 36596,35604 36592,3778 36590,28526 36591,35481 36594,52155 36593,94924 36533,96511 36464,38808 36393,26214

36289,7253 37129,9840 38145,7513 39051,6177 39749,2440 40116,1938 39928,6373 39373,3148 39005,5535 38634,0532 38203,1411 37762,6361

QJ (m3/s) 0 136,263 419,436 845,315 1227,631 1578,433 1762,954 1668,641 1389,397 1205,802 1050,044 869,377 684,687


IRRIGACION


HH413-I


De esta manera se obtienen los caudales de salida, los cuales se observan de una mejor manera en el siguiente hidrograma.

los caudales de entrada (I) y salida (Q) versus el tiempo (t): I(m3/s)

Q(m3/s)

2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0

2

4

Se consideró h0=0, porque se calculó:

6

8

10

12

14


IRRIGACION


HH413-I


Qmax de salida = C= L(m)=

1762,64 2,2 300

h=

1,924921946

q=2,2*1,92493/2=5,875

,7 66,+ℎ  ,  7 ha= ∗,∗66,+ℎ Va=

Resolviendo:

 ,  7 h0+ ∗,∗66,+ℎ -1,9249=0 Se obtuvo que h0=1,9249 mientras ha aproximadamente igual a cero.


IRRIGACION


HH413-I


CÁLCULO DE NIVELES CARACTERÍSTICOS DEL EMBALSE 1. Cálculo del Volumen Útil

Qreg= 9,72 m3/s

t

Q75% (m3/s)

Qcultivo (m3/s)

Vol MMC

Vol. Embal.

Dif

1

22,56

7,18

60,44

19,23

41,21

2

31,71

8,69

76,72

21,03

55,69

3

42,48

9,72

113,77

26,04

87,73

4

18,02

6,08

46,71

15,77

30,94

5

4,85

0,30

12,99

0,80

12,19

6

2,14

1,43

5,53

3,72

1,82

7

1,54

0,00

4,12

0,00

4,12

8

1,40

0,16

3,74

0,43

3,30

9

1,24

0,00

3,20

0,00

3,20

10

1,36

0,00

3,65

0,00

3,65

11

1,65

5,20

4,27

13,48

-9,21

12

3,10

7,66

8,29

20,53

-12,24

Vol. Util=

21,44 MMC

-21,44


IRRIGACION


HH413-I


2. Altitud vs Area vs Vol Acumulado Z (msnm)

A (km2)

459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499

0,005 0,009 0,013 0,017 0,023 0,027 0,032 0,037 0,042 0,046 0,051 0,055 0,060 0,065 0,074 0,083 0,093 0,102 0,110 0,119 0,127 0,136 0,144 0,168 0,182 0,193 0,205 0,216 0,227 0,238 0,249 0,259 0,270 0,281 0,291 0,302 0,312 0,322 0,333 0,343 0,365

V. Acumulado (MMC) 0,00 0,01 0,02 0,03 0,05 0,08 0,11 0,14 0,18 0,22 0,27 0,33 0,38 0,45 0,51 0,59 0,68 0,78 0,89 1,00 1,12 1,25 1,39 1,55 1,73 1,91 2,11 2,32 2,54 2,78 3,02 3,27 3,54 3,82 4,10 4,40 4,70 5,02 5,35 5,69 6,04

500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535

0,381 0,396 0,412 0,426 0,449 0,466 0,481 0,497 0,511 0,525 0,543 0,563 0,579 0,595 0,612 0,629 0,645 0,659 0,675 0,692 0,710 0,727 0,744 0,760 0,776 0,792 0,806 0,821 0,835 0,850 0,865 0,881 0,895 0,917 0,932 0,949

6,41 6,80 7,21 7,63 8,06 8,52 8,99 9,48 9,99 10,51 11,04 11,59 12,16 12,75 13,35 13,97 14,61 15,26 15,93 16,61 17,31 18,03 18,77 19,52 20,29 21,07 21,87 22,69 23,51 24,36 25,21 26,09 26,97 27,88 28,80 29,75


IRRIGACION


HH413-I


3. Calculo del NEM VU= 21,44 MMC VM=VNEM=10%Vu= 2,14 MMC

INTERPOLANDO:

NEM= 485,15 msnm Z (msnm) 485 486

V. Acumulado (MMC) 2,11 2,32

CURVA ALTITUD VS VOL. ACUMULADO 539 529 519 509 499 489 479 469 459

Curva Altitud vs Vol

TRABAJO ESCALONADO – PRIMERA ENTREGA

NEM

75


IRRIGACION


HH413-I


4. Primera Aproximación 4.1. Calculo del NMOE: Para la primera aproximación se debe asumir un valor inicial para la cota de la cresta de la presa. Cota de Cresta(Cc): Altura de Presa(P):

Cc= 530.00 msnm P= 71.0 m

<------------VALOR ASUMIDO

Dimensionamiento:

b= D= Z1= Z2=

12.00 m 0.60 m 3 2.5

L= 257 m Calculo del H Para el cálculo de H se tuvo en cuenta el valor de rugosidad absoluta de la tubería de la siguiente tabla:


76


IRRIGACION


HH413-I


Se consideró tubería de fundición nueva con ε = 0.25 mm

Calculando H Q reg=V*A= 9.72 m3/s V= 34.39 m/s Q max= 0.57 m3/s Numero de tuberias: Velocidad media:

> Vmax= 2.00 m/s n= 17.19 ≈ Vmed=Q reg/n*A= 1.91 m/s

18

ν= 1.0E-6 m2/s Re= 1146177.6 ε= 0.25 mm f= 0.016 H= 1.47 m

NMOE = NEM + H + D/2 =


486.92 msnm

77


IRRIGACION


HH413-I


Z (msnm)

V. Acumulado (MMC)

486

2.32

487

2.54

VNMOE= 2.53 MMC



NEM

NMOE

4.2. Calculo del NAMO 1° ITERACION VNAMO= 23.97 MMC Z (msnm) 528 529

V. Acumulado (MMC) 23.51 24.36

NAMO= 528.54 msnm


78


IRRIGACION


HH413-I


2° ITERACION Perdida por evaporacion(Ve)

NAMO= 528.54 msnm Z (msnm) 528 529

NMOE= 486.92 msnm

A (km2) 0.835 0.850

Z (msnm) 486 487

ANAMO= 0.84 Km2

A (km2) 0.216 0.227

ANMOE= 0.23 Km2 A= 0.53 Km2 200.00 Ev= mm/mes C= 2 Ve= 0.21 MMC

Perdida por Infiltración(Vi)

K= Vu= C= Vi=

0.016 21.44 MMC 2 0.69 MMC

VNAMO= 24.87 MMC CUADRO DE ITERACIONES ITERACION(i) 1 2 3 4 5 6

Ve(i) MMC 0.00000 0.21399 0.21717 0.21718 0.21718 0.21718

VI(i) MMC 0.00000 0.68622 0.68622 0.68622 0.68622 0.68622

VNAMO(i) MMC 23.97169 24.87190 24.87508 24.87509 24.87509 24.87509

FINALMENTE


79


IRRIGACION


HH413-I


VNAMO= 24.88 MMC Z (msnm) 529 530


NAMO= 529.60 snm



NEM

NMOE

NAMO

4.3. Calculo del NAME

Qs= 1.762,6 m3/s

<--------- Caudal de avenida laminada o Caudal de salida

C= 2,2 L= 300,0 m H0= 1,92 m

V^2/2g= 0 h0= 1,92 m NAME= NAMO+h0= 531.53 msnm


80


IRRIGACION


HH413-I


Z (msnm)

V. Acumulado (MMC)

531 532

26.09 26.97

VNAME = 26.56 MMC



NEM

NMOE

NAMO

NAME

4.4. Cálculo de la Cota de Coronación Para calcular la cota de cresta debemos tener en cuenta:


81


IRRIGACION HH413-I


Mapa eólico del Perú Por lo tanto:

Fetch: Velocidad del viento:

F= 3 Km V= 100 Km/h

Calculo de Altura de Ola(h0) : 1. Formula de Diakon

Fetch: Velocidad de Viento: Altura de la Presa:

F= 3 Km V= 27.8 m/s P= 71.0 m


82


IRRIGACION


HH413-I


2.Formula de Stevenson-Molitor

Fetch: Velocidad de Viento:

F= 3 Km V= 100 Km/h

3.Bureau of Reclamation 1987-USBR Fetch(Km) <1.6 1.6 4.0 8.0 16.0

Borde Libre(m) Normal Minimo 1.2 0.9 1.5 1.2 1.8 1.5 2.4 1.8 3 2.1

4.ASCE

Fetch(Km) 1.6 4.0 8.0 16.0

METODO Diakom Stevenson USBR ASCE Usar el mayor:

Velicidad dek Viento(Km/h) 80 120 160 h0 (m) 0.82 0.92 ----0.98 1.10 1.20 1.13 1.31 1.47 1.37 1.65 1.86

h0 (m) 2.56 0.96 1.68 0.97 h0= 2.56 m Be=2*h0= 5.13 m


83


IRRIGACION HH413-I


Finalmente: C.C= 536.66 msnm 5. Segunda Aproximación 5.1. Cálculo del NMOE En la segunda aproximación se hará el mismo cálculo para aproximar más el valor de la cota de la cresta de nuestra presa. Cota de Cresta(Cc): Altura de Presa(P):

Cc= 536.66 msnm P= 77.7 m


<------------VALOR CALCULADO DE LA 1° ITERACION

84


IRRIGACION


HH413-I


b=

12.00 m D= 0.60 m Z1= 3 Z2= 2.5 L= 294 m Calculando H

Q reg=V*A=

9.72 m3/s V= 34.39 m/s Q max= 0.57 m3/s Numero de tuberias: Velocidad media:


18

ν= 1.0E-6 m2/s Re= 1146177.6 ε= 0.25 mm f= 0.016 H= 1.65 m

NMOE = NEM + H + D/2 = Z (msnm) 487 488

487.11 msnm


VNMOE= 2.57 MMC 5.2. Cálculo del NAMO 1° ITERACION VNAMO= 24.01 MMC Z (msnm)


V. Acumulado (MMC)

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IRRIGACION


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528 529

23.51 24.36

NAMO= 528.59 msnm 2° ITERACION Pérdida por evaporación(Ve)

NAMO= 528.59 msnm Z (msnm) 528 529

NMOE= 487.11 msnm

A (km2) 0.835 0.850

Z (msnm) 487 488

ANAMO= 0.84 Km2

A (km2) 0.227 0.238


Pérdida por Infiltración(Vi)

K= Vu= C= Vi=

0.016 21.44 MMC 2 0.69 MMC

VNAMO= 24.91 MMC CUADRO DE ITERACIONES ITERACION(i) 1 2 3

Ve(i) MMC 0 0.2145383 0.2177163


VI(i) MMC 0 0.6862209 0.6862209

VNAMO(i) MMC 23.9716852 24.9145419 24.9177200

86


IRRIGACION


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4 5 6

0.2177275 0.2177276 0.2177276

0.6862209 0.6862209 0.6862209

24.9177312 24.9177312 24.9177312

FINALMENTE

VNAMO= 24.88 MMC Z (msnm) 529 530


NAMO= 529.60 msnm 5.3. Calculo de NAME NAME= NAMO+h0= 531.58 msnm Z (msnm)

V. Acumulado (MMC)

531 532

26.09 26.97

VNAME= 26.60 MMC


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HH413-I




NEM

NMOE

NAMO

NAME

5.4. Cálculo de Cota de Cresta METODO Diakom Stevenson USBR ASCE Usar el mayor:

h0 (m) 2.56 0.96 1.68 0.97 h0= 2.56 m Be=2*h0= 5.13 m

Finalmente: C.C= 536.66 msnm


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6. Tercera Aproximación 6.1. Cálculo NMOE Cota de Cresta(Cc): Altura de Presa(P): b= D= Z1= Z2=

Cc= 536.96 msnm P= 78.0 m

<------------VALOR CALCULADO DE LA 2° ITERACION

12.00 m 0.60 m 3 2.5

L= 295 m Calculando H Q reg=V*A= 9.72 m3/s V= 34.39 m/s Q max= 0.57 m3/s Numero de tuberias: Velocidad media:


18

ν= 1.0E-6 m2/s Re= 1146177.6 ε= 0.25 mm f= 0.016 H= 1.66 m

NMOE = NEM + H + D/2 =

Z (msnm)

V. Acumulado (MMC)

487 488

2.54 2.78

487.11 msnm

VNMOE= 2.57 MMC


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IRRIGACION


HH413-I


6.2. Cálculo de NAMO 1° ITERACION VNAMO= 24.01 MMC Z (msnm) 528 529


NAMO= 528.59 msnm 2° ITERACION Pérdida por evaporación(Ve)

NAMO= 528.59 msnm Z (msnm) 528 529

NMOE= 487.11 msnm

A (km2) 0.835 0.850

Z (msnm) 487 488

ANAMO= 0.84 Km2

A (km2) 0.227 0.238


Pérdida por Infiltración(Vi)

K= Vu= C= Vi=


0.016 21.44 MMC 2 0.69 MMC

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IRRIGACION


HH413-I


VNAMO= 24.92 MMC CUADRO DE ITERACIONES ITERACION(i) 1 2 3 4 5 6

Ve(i) MMC 0 0.2145527 0.2177268 0.2177380 0.2177380 0.2177380

VI(i) MMC 0 0.6862209 0.6862209 0.6862209 0.6862209 0.6862209

VNAMO(i) MMC 23.9716852 24.9145564 24.9177304 24.9177416 24.9177416 24.9177416

FINALMENTE

VNAMO= 24.92 MMC Z (msnm) 529 530


NAMO= 529.65 msnm 6.3. Cálculo del NAME NAME= NAMO+h0= 531.58 msnm Z (msnm)

V. Acumulado (MMC)

531 532

26.09 26.97

VNAME = 26.60 MMC


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IRRIGACION


HH413-I




NEM

NMOE

NAMO

NAME

6.4. Cálculo de la Cota de Cresta METODO Diakom Stevenson USBR ASCE

h0 (m) 2.70 0.96 1.68 0.97 h0= 2.70 m

Usar el mayor:

Be=2*h0= 5.39 m Finalmente: C.C= 536.97 msnm

RESPUESTA FINAL DE CC

Por lo tanto la altura de la presa es: 536.97 – 459 = 77.97 m


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IRRIGACION HH413-I



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IRRIGACION


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PLANTEAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO El sistema de riego que se planteó para la irrigación fue un sistema de riego por gravedad.

Esquema del planteamiento de la irrigación Para el canal principal se cuenta con los siguientes datos: Inicio: Coordenada este:

337209.77 m

Coordenada norte:

8615106.90 m

Coordenada este:

327072.45 m

Coordenada norte:

8610656.83 m

Fin:

Longitud total:

12 585.94 m

Desnivel:

75 m

Pendiente del canal:

75/12585.94  s=0.006


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En la distribución se consideró plantear lotes de 5 Ha cada uno dispuestos a ambos lados de 4 canales secundarios.

Esquema de la distribución de los lotes en el área de riego De esta manera se tenían que ubicar 42 lotes para cubrir las 210 Ha de la zona de riego. Debe notarse al ver las curvas de nivel que el canal principal se encuentra ubicado en ladera, criterio que se utilizará para el posterior diseño del mismo. El primer canal secundario abastece 40 Ha. El segundo canal secundario abastece 50 Ha. El tercer y cuarto canal secundario abastece 60 Ha cada uno.


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IRRIGACION HH413-I


DISEÑO DEL DESARENADOR 1. Diámetro de las partículas a sedimentar En este caso el material sólido a sedimentar consiste en partículas de arena fina: • Arena fina - gruesa  d = 0.2 mm.

2. Cálculo de la velocidad del flujo “ν” en el tanque: Utilizamos la fórmula de Camp: ν = a*

√

Donde: d = Diámetro (mm) a = constante en función del diámetro

Para: d = 0.2 mm a = 44 Luego: ν = 44*√0.2 ν = 19.67 cm/s = 0.2 m/s

De acuerdo a lo anterior vemos que la velocidad del flujo determinada es adecuada.

De la velocidad se obtiene el valor del parámetro: K=1,25 3. Cálculo de la velocidad de caída w Para este aspecto existen varias fórmulas empíricas, tablas y nomogramas, entre las cuales consideramos: - Arkhangelski Tabla en la cual determinamos w (cm/s) en función del diámetro de partículas d (mm). Para un diámetro de d = 0.2 mm.


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IRRIGACION HH413-I


El w será (según la tabla mostrada): w = 2.16 cm/s = 0.0216 m/s

Velocidades de sedimentación w calculado por Arkhangelski (1935) en función del Diámetro de partículas

Nomograma Sudry Permite calcular w (cm/s) en función del diámetro d (mm)

• Según Sudry: w = 3 cm/s = 0.03 m/s aprox

Owens Propone la fórmula: w = k*[d*(ρs – 1)] ^0.5 TRABAJO ESCALONADO – PRIMERA ENTREGA

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IRRIGACION


HH413-I


Donde: ρs = 1.65 gr./cm3

k = Constante que varía de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos se tomará un valor ubicado entre 9.35 y 1.28 ; para un diámetro de 2mm  k = 4.8 Luego: w = 4.8*[0.0002*(1.65 – 1)] ^0.5 w = 0.0547 m/s.

- Scotti Calculamos w a partir de la fórmula: w = 3.8*d^0.5 + 8.3*d w = 3.8*0.0002^0.5 w = 0.0554 m/s - Guicciardi: d= 0,005*w^1,3; d en m w= 0.084 m/s De acuerdo al MANUAL DE DISEÑO DEL ANA consideraremos el promedio de los resultados Se tomará el promedio de los w obtenidos -> w = 4.914 cm/s = 0.04914m/s

Calculamos: Profundidad del desarenador, en m. Depende del espacio disponible y del tipo de suelo de fundación. Se recomienda que su valor se encuentre entre 1,5 m y 4 m. Asumiremos una altura de 4 metros para que nuestro ancho nos salga un valor razonable. • Ancho del desarenador Q = (B*h)* ν B = Q/ (h* ν)

B = 9.72/ (4*0.2) B = 12.15 m  B = 12.2 m TRABAJO ESCALONADO – PRIMERA ENTREGA

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IRRIGACION HH413-I


Por esta razón se construirán 3 naves de ancho 6.1 m cada uno. En este caso 2 funcionan y el otro funcionara cuando se haga mantenimiento a las otras. • Longitud del desarenador L = (K*h* ν)/ w

L = (1.25*4*0.2)/ 0.04914 L = 20.35 m……….. Longitud mínima

Pero se recomienda que la relación de B/L este entre 1/3 y 1/6 Entonces escogemos que L=3B=3*12.2=36.6 • Tiempo de sedimentación

t = h/w t = 4/ 0.04914 t = 81.40 s ≈ t = 81.5 s • Volumen de agua conducido en ese tiempo

V = Q*t V = 9.72*81.5 V = 792.18 m3 • Verificando la capacidad del tanque

V = b*h*L V = 12.2*4*36.6 V = 1786.08 m3 Se verifica que VTANQUE > VAGUA…………………………..CUMPLE!!!

Cálculo del borde libre El valor del borde libre será similar al utilizado en canales. Para tal caso usaremos: BL = Y/3  BL = 4/3 = 1.333 m o BL=Y/5  BL = 4/5 =0.8 Tomando un valor promedio: BL = 1 m


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Esquema del diseño del desarenador


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DISEÑO DE LOS CANALES PRINCIPALES Y SECUNDARIOS A) DISEÑO DEL CANAL PRINCIPAL: Para el diseño del canal principal se realizara el siguiente planteamiento:

Se tendrá 1 canal principal y 4 canales secundarios en donde se distribuirán los lotes de 5 ha de la siguiente manera: 1er canal secundario: 8 lotes 2do canal secundario: 10 lotes 3er canal secundario: 12 lotes 4to canal secundario: 12 lotes Tener en cuenta que el terreno por donde se van a colocar los canales es en ladera por lo que se utilizara el método de la infiltración para poder diseñar la geometría de los canales. Entonces teniendo el caudal que proviene de la captación y la pendiente procederemos a diseñar: Q = 9.72 m3/s S = 0.006 Al utilizar el método por infiltración el canal será sin revestimiento, considerando que es tierra arenosa se obtiene el siguiente coeficiente de rugosidad y el siguiente talud:


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n=0.016 Z=1.5


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Utilizando el programa H CANALES obtenemos lo siguiente:

Teniendo en cuenta para una sección de mínima infiltración se obtiene la siguiente geometría para el canal principal: Tirante (Y) Ancho de solera (b) Perímetro (P) Área hidráulica (A) Radio hidráulico (R) Espejo de Agua (T) Velocidad (V) Nro. de Froude (F)

1.03 1.25 4.97 2.88 0.58 4.34 3.37 1.32

m m m m2 m m m/s

Cálculo del borde libre: Para canales sin revestimiento: BL = y/3 

BL = 1.03/3  BL = 0.35 m

TIPO DE FLUJO: SUPERCRÍTICO


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Sección transversal B) DISEÑO DE LOS CANALES SECUNDARIOS: Teniendo en cuenta el riego por gravedad: Dotación: 1lt/s equivale a 1ha Diseño del 1er canal secundario: Tenemos lotes de 5 Ha entonces equivale a 5 lt/s por lote teniendo t eniendo 40lt/s en el 1er canal Q = 0.04 m3/s S=0.006 n= 0.016 Z=1.5


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Tirante (Y) Ancho de solera (b) Perímetro (P) Área hidráulica (A) Radio hidráulico (R) Espejo de Agua (T) Velocidad (V) Nro. de Froude (F)

0.13 0.15 0.63 0.05 0.07 0.55 0.85 0.94

m m m m2 m m m/s


BL = 0.13/3  BL = 0.05 m  Usamos BL= 0.10m

TIPO DE FLUJO: SUBCRÍTICO

Sección transversal


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HH413-I


Diseño del 2do canal secundario: Tenemos 10 lotes de 5Ha que equivale a 50lt/s Q = 0.05 m3/s S=0.006 n= 0.016 Z=1.5


0.14 0.17 0.69 0.055 0.081 0.6 0.9 0.95

m m m m2 m m m/s


BL = 0.14/3  BL = 0.05 m  Usamos BL= 0.10m



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Diseño del 3er canal y 4to canal secundario: Tenemos 12 lotes de 5Ha que equivale a 60lt/s tanto para el 3er canal y el 4to canal entonces de los datos obtendremos los siguientes resultados:

Q = 0.06 m3/s S=0.006 n= 0.016 Z=1.5


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0.15 0.18 0.73 0.064 0.086 0.64 0.94 0.96

m m m m2 m m m/s


BL = 0.15/3  BL = 0.05 m  Usamos BL= 0.10m




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IRRIGACION HH413-I


CÁLCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICIÓN

Teniendo los siguientes datos: Ancho de canal principal (b):

b = 1.25 m

Ancho de desarenador (B):

B = 18.3 m

Tipo de flujo en el canal:

Supercrítico ; Fr = 1.32

Como tenemos un flujo supercrítico:

1  = arctan3. Entonces, de la ecuación obtenemos α: α= 14.17°

Además:

−  =  Obtenemos:

Lt = 33.76 m

Esquema de la zona de transición


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CONCLUSIONES

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o

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o

o

o

o

o

o

Los datos tomados del ANA no tuvieron problemas, más que la falta de datos, ya que según los análisis estos no presentaron tendencia ni información inconsistente. Los valores asumidos en el cálculo de la demanda de riego no son exactos, ya que muestran intervalos de valores, que hacen que al asumir nuestros cálculos sean variados. Podemos observar que para el riego de frutos cítricos necesitamos regar especialmente en los meses de Noviembre – Abril, siendo nuestros requerimientos (demanda) en su mayoría mayor a los que río trae (oferta). Como podemos ver la demanda también tiene relación con la precipitación, teniendo en los meses de Noviembre – Abril la mayor cantidad de precipitación, que coincide con la los meses de mayor demanda. El volumen útil necesario es un número grande ya que, como mencionamos anteriormente, la demanda del cultivo está en el rango de la oferta teniendo meses donde la demanda es mayor que la oferta. Para la selección y ubicación de nuestra zona de riego, lo ideal es que tanto las pendientes máximas de 10% y el mapa de capacidad de uso de suelos del Perú sean compatibles. En nuestro caso no resultó como se espera pero por fines académicos continuaremos con la zona indicada. Para el cálculo de caudales de avenidas es importante identificar la prueba de bondad de ajuste ya que dependiendo a ello nosotros podemos obtener un mejor ajuste aproximándonos a lo real. En nuestro trabajo se realizaron dos distribuciones, la distribución normal y la distribución de Gumbel, resultando con mejor ajuste la distribución de Gumbel. Se hace uso de la prueba de bondad de SMIRNOV KOLMOGOROV ya que este es aplicable a datos no agrupados, no requiere de intervalos de clase y es aplicable a cualquier distribución de probabilidades. Nuestro embalse tiene una altura de 78.04 m, esto se debe a que la topografía del lugar hace que cuando trazamos la curva Altitud VS Volumen acumulado se obtengan volúmenes bajos por su forma angosta a alrededor del río. Como consecuencia, se obtiene un embalse de forma alargada. La relación Vc/Vp resultó ser de 8.44. Esto no es conveniente ya que para presas pequeñas debería ser mayor que 10. Notamos que este problema se debe fundamentalmente a la topografía de la zona, el ser muy estrecho en gran parte del embalse hizo que la presa tenga una altura elevada y que aumentemos más los taludes en cada lado de la presa para lograr la estabilidad deseada. Para tratar de solucionar el problema de la relación Ve/Vp se tendría que: 1. Plantear nuevamente la ubicación de la presa, de modo que se localice una zona más angosta para su colocación. Se tendría que revisar minuciosamente la topografía en zonas más alejadas de aguas arriba. 2. Cambiar el tipo de presa, cambiar la presa de tierra por una presa de arco. Al ser nuestra presa de concreto tendríamos la posibilidad de disminuir el volumen de nuestra presa pero a un mayor costo.


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IRRIGACION HH413-I

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA o

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o

o

o

o

A la altura de 537.04 msnm como se calculó que sería la cota de cresta se obtiene una longitud de presa de 398 m. Para calcular la cota de cresta de la presa se hicieron 4 iteraciones para lograr un error de 0.01m. El diseño del vertedero de demasías resultó una longitud de L=300 m, lo cual ocupa gran parte de la presa (teniendo en cuenta que la longitud de la presa es de398 m). Esto se debe a que se limitó la altura del vertedero a 2 m. Si no se hubiera limitado tanto la altura, hubiese sido posible obtener una longitud menor. Para realizar el planteamiento del sistema de riego se debe tener en cuenta la topografía de la zona ya que se debe evitar excesivos cortes al terreno lo cual generaría más gasto en el proyecto. Por esa razón es que se ubicó el canal principal en ladera, este factor es muy importante para el diseño próximo del canal. Para el cálculo de las longitudes del desarenador: La velocidad de sedimentación se calculó haciendo un promedio de los resultados obtenidos de las diferentes teorías disponibles ya que eran cercanos. Para el cálculo del borde libre se tomó como referencia el método de cálculo del borde libre de los canales (siendo y/3 para canales sin revestimiento y y/5 para canales revestidos), se tomó como resultado final del borde libre un promedio de ambos valores. Se consideró ubicar 3 naves en el desarenador para lograr hacer el mantenimiento sin necesidad de parar el funcionamiento del mismo. Además la altura H del desarenador se consideró 4 metros para que de esta manera nos salga un B moderado y así disminuir los cortes excesivos en el terreno.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA IRRIGACIÓN.pdf

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