Análisis Hidrológico del tramo Ancos - Tauca

Consultoría en Obras Viales -

COV SAC.

Mejoramiento de la Carretera

Ancos-Tauca (Km. 135+000 – 140+000)“Estudio de Tráfico” o

“Diseño Geométrico” etc.

HIDROLOGÍA

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS DEL ESTUDIO

El estudio hidrológico está orientado a determinar los caudales de diseño de las obras de drenaje

transversales y longitudinales, ante condiciones de lluvias extremas que caen sobre las áreas de

drenaje de los cauces que cruzan la vía del tramo en consideración. En tal sentido el estudio

hidrológico estuvo enfocado a:

Determinación de descargas de diseño para obras de cruce de quebradas (alcantarillas,

pontones, losas, badenes, etc.)

Determinación de descargas de diseño de las cunetas.

Determinación de descargas de diseño en bocacalles urbanas.

También se han ejecutado cálculos hidráulicos para evaluar los tirantes, velocidades y socavaciones

en las obras de cruce así como las capacidades de las cunetas.

UBICACIÓN DEL PROYECTO

CONSULTORIA DE OBRAS VIALES


COV SAC.




El tramo de carretera motivo del presente Estudio, se encuentra ubicado en el departamento

de Ancash entre las localidades de Ancos (Km. 00+000) y Tauca (Km. 37+040), la cual se

desarrolla entre los 3,000 y 4,000 msnm, aproximadamente.

Geográficamente, dicho tramo está comprendido aproximadamente entre las coordenadas

(8°29'22.40"S 78° 5'38.47"O)Ancos y (8°28′59″S 78°03′00″O) perteneciente a Tauca.

Políticamente, Limita por el norte, este y oeste con el Departamento de La Libertad; por el sur

con la provincia de Sihuas, la provincia de Corongo y la provincia del Santa.

ACCESOS

Desde Chimbote, en la Costa, se accede al Distrito de Pallasca a través de una carretera

afirmada cuya construcción en el tramo final, a partir de Sacaycacha, interconectado

prácticamente con todos los pueblos de la Provincia por medio de carreteras afirmadas que

debieran, porque es lo justo, encontrarse pavimentadas para lograr un acceso más rápido,

cómodo y conveniente.. Asimismo, el acceso al área del Proyecto se puede realizar desde

Lima hasta Trujillo mediante vía aérea para luego continuar hasta el punto de inicio del

Proyecto por vía terrestre según lo indicado anteriormente.

ESTUDIOS EXISTENTES

Se ha revisado la información existente referente a estudios elaborados con anterioridad en

la zona, que de alguna manera contienen información referente al Capítulo de Hidrología y

Drenaje del tramo en estudio, habiéndose revisado el siguiente expediente:

“Inventario y Evaluación y uso racional de los recursos de la Costa.

Autoridad Nacional del Agua

Tomo II: *143-171

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO

INFORMACION BASICA:

La Cuenca del río Tablachaca, está localizada en el norte del Perú y forma parte de la Cuenca Santa en la

Vertiente Occidental de los Andes. Sus coordenadas geográficas están comprendidas entre los paralelos 7°

56’ y 8° 52’ Latitud Sur, y Meridianos 77° 42’ y 78° 19’ Longitud Oeste

La cuenca del río Tablachaca pertenece a la vertiente del Océano Pacífico y limita con las siguientes

cuencas:

Por el Norte: Cuenca del Río Moche, Cuenca del Río Crisnejas, Cuenca Alto Marañon

Por el Este: Cuenca Alto Marañon, Cuenca Santa (sub-cuenca Manta)



COV SAC.




Por el Sur: Cuenca Santa (sub-cuencas Medio Bajo Santa y Medio Santa)

Por el Oeste: Cuenca del Río Virú y Cuenca del Río Chao.

Para efectos de identificación del área de estudio fue necesario utilizar las siguientes cartas nacionales

a escala 1:100,000:

17-g : Santiago de Chuco

18-g : Santa Rosa

Imagen 1. Fuente Autoridad Nacional del Agua



COV SAC.




La información hidrológica disponible ha consistido en registros pluviométricos pertenecientes a las

siguientes estaciones operadas por el Senamhi

Cuadro Nº01

Relación de Estaciones Climatológicas ubicadas en el área del proyecto.

Donde:

CO : Estación Climatológica Ordinaria.

Pr : Estación Pluviográfica.

1. ESTUDIO DE PRECIPITACIONES

El estudio de precipitaciones tuvo como objetivo a determinar:

Los valores de precipitaciones máximas en 24 horas.

La intensidad de la lluvia para duraciones cortas, es decir la relación Intensidad - Duración -

Frecuencia (IDF) para fines de utilizarla en la aplicación del método racional para la determinación

de descargas en cuencas pequeñas y la utilización del hidrograma unitario para la evaluación de

descargas en cuencas medianas.

1.1. Precipitaciones Máximas en 24 horas

Se hicieron análisis estadísticos de las distribuciones probabilísticas de las precipitaciones

máximas en 24 hrs. de las estaciones Chuquicara, Corongo, Huacamarcaga y Rio Vado, donde

se disponía de estos tipos de datos en una longitud de registro apropiada (24 a 36 años).



COV SAC.




Con estos datos se efectuó el análisis de frecuencias de las precipitaciones máximas de 24

horas. En este análisis se aplicó ajustes a distribuciones Gumbel, Lognormal, Lognormal de 3

parámetros, Log Pearson III por el método de máxima verosimilitud. El método de momentos

también se aplicó a la distribución Logpearson III (Ver gráficos y cuadros del Anexo 1.1 al

Anexo 1.4 de Hidrología).

En los cuadros AH 1.1.5, AH 1.2.5, AH 1.3.5 y AH 1.4.5 de los Anexos de Hidrología, se

presentan los resultados de los cálculos para diferentes períodos de retorno Tr. El período de

retorno Tr representa el número de años que transcurre en promedio para que un evento sea

igualado o excedido. Previamente los valores de las precipitaciones máximas fueron corregidos

por el factor 1.12, para corregir los efectos sesgados hacia la subestimación de las mediciones

discretizadas cada 24 horas, según recomendación de instituciones hidrológicas de prestigio.

Para los tiempos de retorno que van a ser utilizados en el proyecto (10 a 100 años), todos los

modelos probabilísticos ofrecen cantidades muy similares, no divergiendo entre ellos en no

más de 7%; siendo los modelos Gumbel y Log Normal los que mejor se ajustan a la

distribución real, sin embargo a fin de compatibilizar un modelo para todas las estaciones se ha

escogido la distribución Log Normal por ser la distribución que da mejores índices de ajuste

(error estándar de los estimados e índice Kolmogorov-Smirnov) en la mayoría de las

estaciones.

Por otra parte también se aplicó el Modelo Regional de Precipitaciones Máximas IILA-83,

comprobándose que los resultados de precipitaciones máximas con datos de estaciones

puntuales concuerdan con él, no divergiendo en no más del 15 %, siendo los estimados por el

modelo regional los más conservativos.

Las precipitaciones máximas estimadas en cada una de las estaciones, y el empleo del modelo

regional IILA-83 han permitido dibujar mapas de isoyetas de precipitaciones máximas en 24

horas para 100 años de periodo de retorno, notándose que si bien existe un incremento de las

precipitaciones con la altitud debido a la influencia orográfica, ésta variación no es muy

marcada, existiendo solamente una diferencia de 10 mm de precipitación entre las zonas

menos altas a las más altas del área de estudio, motivo por el cual se ha considerado como

suficiente zonificar a las precipitaciones de diseño a lo largo de la carretera en dos sectores;

correspondiendo el primero a los terrenos de entre los centros poblados de Ancos y Tauca y el

resto al recorrido de la carretera por cotas más bajas paralelo al valle del Rio.



COV SAC.




Cabe indicar que el mapa de Isoyetas dibujado empleando los resultados del Modelo del IILA-

83 tiene el mismo sesgo conservador que los estimados de las precipitaciones puntuales, es

decir del orden de 15%

Finalmente para propósitos del presente estudio se han adoptado conservativamente las

precipitación máximas estimadas mediante el modelo regional IILA-1983, zonificándolas por el

efecto orográfico en las siguientes áreas:

Tauca – Quebrada gatito

Quebrada gatito - Ancos

Cuadro N°02

Valores de Precipitación Máxima en 24 horas en la Zona del Proyecto

IILA – SENAMHI – UNI

1.2. Curva IDF Regional

Las precipitaciones máximas e intensidades máximas de tormentas han sido estudiadas

regionalmente por el “Estudio de la Hidrología del Perú” hecho por el IILA-SENAMHI-UNI,

1983, cuyas fórmulas que tienen la siguiente forma:



COV SAC.




Donde pt,T , it,T son la precipitación y la intensidad de tormenta para una duración “t” (en horas)

y de período de retorno “T” (en años) dados; a, K y n son constantes regionales. Según la

metodología empleada por el IILA las fórmulas son válidas para 3 t 24 horas.

Para t 3 horas se usa: 1. log1 nTt btTKai

con parámetro b = 0.4 hrs, determinado en base a estudios de pluviógrafos en las estaciones

de Abancay y Chuquibamba.

Como puede apreciarse en el plano n. 2 - C del mencionado estudio la zona del proyecto

pertenece a la región hidrológica denominada 12310. La cual se considera una relación

creciente de la precipitación con la altitud. Es por esta razón que se ha zonificado el área de

estudio, tomándose los siguientes parámetros:

Cuadro N°03

Las intensidades para cada una de las zonas anteriormente mencionadas se muestra en los

cuadros N º04 y 05

Cuadro N °04

Intensidades Máximas para Tr = 100 años

Tauca - Quebrada gatito



COV SAC.




P I

minutos horas mm mm/h

5 0.083 3.7 44.1

10 0.167 6.5 39.2

15 0.250 8.8 35.4

60 1.0 20.0 20.0

120 2.0 26.7 13.3

180 3.0 30.9 10.3

360 6.0 38.5 6.4

720 12.0 47.1 3.9

1440 24.0 56.8 2.4

Duración

Gráfico 1

Cuadro N°05

Intensidades Máximas para Tr = 100 años

Quebrada gatito - Ancos



COV SAC.




P I

minutos horas mm mm/h

5 0.083 3.4 41.4

10 0.167 6.1 36.7

15 0.250 8.3 33.2

60 1.0 18.7 18.7

120 2.0 25.0 12.5

180 3.0 29.0 9.7

360 6.0 36.1 6.0

720 12.0 44.1 3.7

1440 24.0 53.3 2.2

Duración

Gráfico 2

2. COBERTURA DEL TERRENO



COV SAC.




Las quebradas tributarias al río Tablachaca y Ancos que cruzan la carretera, poseen las siguientes

formaciones ecológicas o zonas de vida según la clasificación de Holdrigde:

a) La formación Estepa Montano (e-EM) se encuentra en las proximidades de la mayor parte

de los centros poblados a partir de la cota 3100 hasta los 3700 o 3850 msnm.

aproximadamente.

b) La formación Bosque Húmedo Montano Subtropical (bh-MS) se encuentra en el piso

inmediato superior hasta los 4000 - 4200 msnm,

c) La formación páramo muy húmedo SubAlpino Subtropical (pmh-SaS) hasta 4500 msnm.

Estas formaciones tienen las siguientes propiedades:

Estepa Montano (e-EM)

Suelos

Morfológicamente, la formación es muy accidentada, pudiendo señalarse dos áreas bien

definidas: un sector de montañas sub-húmedas de relieve abrupto y otra conformada por áreas

agrícolas de ladera de tamaño variable, con un relieve semi-accidentado más o menos suave,

que las hace adecuadas para la actividad agrícola y con suelos de buena fertilidad.

Relieve

Topografía abrupta, se encuentran pequeñas áreas de terreno plano y de gradiente moderada

dispersas sobre la larga falda de los cañones, los estrechos terraplenes y los abanicos

aluviales que bordean los ríos y sus afluentes, presentando en determinados lugares faldas

peñascosas donde sólo hay precipicios y rocas desnudas sobre grandes extensiones.

Cobertura vegetal

Matorrales y sabanas con árboles y arbustos bajos y espinosos esparcidos rodeados de

hierbas leñosas mezclados con cactáceas columnares, tupiéndose en las gargantas y otros



COV SAC.




lugares húmedos como en zona de neblinas. Estepa de gramíneas con arbustos dispersos.

Las laderas menos empinadas son zonas bajo cultivo.

Precipitación

Ocupa sectores abarcados por las isoyetas de 500 - 1000 mm. de lluvia anual

Bosque Húmedo Montano Subtropical (bh-MS)

Suelos

Los suelos son normalmente profundos y retentivos de humedad, almacenan suficiente agua

para no llegar al punto de marchitez hasta Julio y Agosto.

Relieve

La proporción de terrenos planos y de declive moderado es mayor que en las formaciones

andinas inferiores. Entre el inicio y Acostambo existen extensiones locales de terreno plano o

de ligera pendiente que sirve muy bien para la agricultura sedentaria.

Cobertura vegetal

Zonas de cultivos y en descanso, praderas verdes o amarillas moteados con pequeños

campos de cultivos. La hierba y el pasto invaden rápidamente los campos de descanso. Por lo

general el límite superior de la formación coincide con el límite superior de los campos

cultivados. Contiene pastos naturales y estepa de gramíneas con arbustos dispersos.

Precipitación

Ocupa sectores abarcados por las isoyetas de 500 - 1000 mm. de lluvia anual

Páramo muy húmedo SubAlpino Subtropical (pmh-SaS) y la Tundra pluvial Alpino Subtropical

(tp-AS)

Suelos



COV SAC.




Suelos ácidos y francos a francos limosos en textura. Suelos hidromórficos y turberas de

bastante profundidad se encuentran en donde el drenaje superficial se encuentra bloqueado en

especial. Los suelo aluviales ocupan sólo una ligera proporción del área total. Donde la

pendiente excede el 60%, y también donde haya cascajos y pedregales de origen glaciar

relativamente reciente, los suelos tienden a volverse litosólicos y pedregosos con afloramiento

de la roca madre. Tal es el caso de las morrenas y las paredes superiores de los grandes

valles glaciales en el piso subalpino.

Relieve

Los pisos alpinos y subalpinos ocupan mayormente las antiguas superficies, poco orosionadas

del peneplano andino del Terciario. Entre el 20% del área total consta de terrenos con

pendientes fuertes y acantiladas. El resto, un 50% son terrenos planos, ondulados y de

moderada pendiente, de topografía variada, geomorfológicamente prematuro y bien dotado de

pequeñas lagunas o cochas.

Los terrenos de baja pendiente ocurren sobre mesas onduladas que representan las áreas

residuales del antiguo peneplano andino del terciario inferior, ya cortado por numerosos valles

glaciares y fluviales. También existen terrenos de baja pendiente sobre los pisos de los valles

más grandes de origen glaciar. Paradas asildamente sobre este peneplano o altiplano se ve

las cordilleras o serranías residuales del anterior ciclo de erosión y compuestas de pliegues de

rocas metamórficas e intrusivas más resistentes a la acción geológica.

Cobertura vegetal.

Son las llamada punas compuesta de pastos xerofíticos sujetos comúnmente a sobrepastoreo.

En donde no han quemado o pastoreado, la vegetación es frecuentemente tupida y alta.

La tundra pluvial andina, en su mejor estado preservado es bien tupida y florísticamante

diversificada. Abundan las hierbas arrosetadas hemicriptogámicas y las de porte

almohadillado, y en menor proporción las gramíneas. Las hierbas alcanzan escasamente los

30 cms de altura. formando comunidades salvo en zonas sujetas a erosión y sobrepastoreo.

Se les encuentra siempre verdes o solamente muy brevemente amarillentas durante la corta

estación seca. Contienen también una cubierta más o menos espesa de plantas arbustivas y

semiarbustivas, la mayoría con sus ramas extendidas en el suelo, que alcanzan alturas

máximas de 60 cm.



COV SAC.




Precipitación

La precipitación anual varía entre 500 y 1000 mm.

La precipitación tiende a caer en todos los meses como una mezcla de lluvia y granizo durante

los meses más cálidos; y como nieve durable, que pueda acumularse y persistir por días y

semanas, durante los días más fríos del invierno. La nieve en cualquier estación del año, ni

persiste ni se acumula sobre la superficie del suelo sino durante unas cuantas horas.

El Estudio " Inventario y Evaluación de los Recursos Naturales de la Zona Altoandina del Perú

– ONERN - 1984" asignó coeficientes de escorrentía a largo plazo para cada una de éstas

zonas:

Cuadro N°06

Coeficientes de Escorrentía según zonas de vida

3. DESCARGAS DE DISEÑO PARA OBRAS DE CRUCE EN

QUEBRADAS

Para el presente estudio se determinarán las descargas de diseño para las quebradas que cruzan la

carretera con la aplicación de procedimientos Precipitación - Escorrentía, cuya selección específica de

métodos está en función del tipo de respuesta hidrológica de las cuencas involucradas, es decir la

predominancia de efectos de concentración o de difusión del flujo, y la predominancia de flujo en

correntera (Channel flow) o distribuido superficialmente (overland flow).

Tiempo de retorno de diseño



COV SAC.




En función de la importancia de las obras y del efecto de los daños que se producirían de fallar la

estructura, se estableció un período de recurrencia de entre 20 años para el diseño de estructuras

menores como alcantarillas; y de 100 años para pontones y Losas.

Descargas de diseño para cuencas pequeñas

Para cuencas pequeñas (Area < 2.5 Km2), donde predomina los fenómenos de concentración del

caudal, se aplicó:

El Método Racional

Cuya representación formal es Q = CIA, donde C es el coeficiente de escorrentía, I la

intensidad de la lluvia para una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca y A es

el área de drenaje.

Para el caso presente en que la geomorfología de la zona predominan en taludes y cauces con

pendientes pronunciados (pendientes entre 10% y 30% en las cuencas pequeñas), el tiempo

de concentración ha sido evaluado con fórmulas aplicables al predominio de flujo en forma de

flujo en canal, tales como la fórmula de Kirpich, del US Corps of Engineers. Para las cuencas

pequeñas en el área en estudio los tiempos de concentración están comprendidos entre 15 y

30 min.

El coeficiente de escorrentía para las condiciones topográficas y de cobertura vegetal, está

comprendida entre 0.20 y 0.40, según lo descrito en el Cuadro N °06

Los Cuadros N °07 y 08 indican el cálculo de los caudales de diseño con el método racional.

Los casos extremos, para la cuenca más grande y más chica, indican que los caudales pico en

cuencas pequeñas están comprendidas entre 0.65 y 2.53 m3/s para un periodo de retorno de

100 años y de 0.53 a 2.08 para un periodo de retorno de 20 años.

Cuadro N °07



COV SAC.




Cálculo del Caudal Pico ( Qp)para Cuencas pequeñas (A< 2.5 Km2) mediante el Método Racional Tr =

100 años (Estructura Tipo Pontón)

Cuadro N °08

Cálculo del Caudal Pico (Qp) para Cuencas pequeñas (A< 2.5 Km2) mediante el Método Racional Casos

Extremos

(Estructura Tipo Losa y Alcantarilla)

Tiempo de Concentración

Intensidad Tr = 20 años

Intensidad Tr = 100

añosC

Caudal Pico Tr 20 años

Caudal Pico Tr 100 años

(Km2) hora (mm/h) (mm/h) (m3/seg) (m3/seg)

1 Qda Típica Grande 1.0 0.50 21.4 26.0 0.35 2.08 2.53

2 Qda Típica Pequeña 0.2 0.25 27.2 33.2 0.35 0.53 0.65

CAUDAL METODO RACIONAL

NroCUENCA - Zona

Ladera del MantaroArea de Cuenca

Descargas de diseño en cuencas medianas

Para la determinación de descargas máximas en las cuencas medianas, donde aparecen efectos de

difusión, que atenúan el caudal pico, se aplicó:

Método del Hidrograma Unitario (en cuencas medianas 2.5 Km2 <Area < 10,000 Km2),

utilizando el programa HMS “Hydrologic Modeling System”.

La aplicación del paquete HMS se realizó utilizando las siguientes opciones

Determinación de la tormenta de diseño o hietograma usando la opción del método del bloque

alterno en base a la curva IDF.



COV SAC.




Determinación de la sustracción hidrológica usando el método de la Curva Número (CN) del

SCS

Cálculo del hidrograma con el método del hidrograma unitario sintético del SCS y de Snyder.

Las corridas se efectuaron para las siguientes condiciones de humedad antecedente :

Humedad Antecedente Tipo II, opción de condiciones normales de diseño.

En las Figuras N° 01 y N° 02 se muestra un esquema del modelamiento de las cuencas mediante el

programa HMS, asimismo el Cuadro N °09 muestra un resumen de los datos ingresados al programa

HMS.

El Cuadro N °10 muestra los resultados obtenidos.

4. DESCARGAS DE DISEÑO PARA CUNETAS

Para determinar las descargas de diseño en las cunetas se aplicó la metodología del SCS y de la onda

cinemática para franjas de ladera comprendidas entre 100 y 300 m, para la gama de pendientes del

terreno entre 5 y 50% que son las condiciones presentes en la zona.

Los resultados se presentan en los Cuadros N º11 y N º12.

Cuadro N º11



COV SAC.




5% 10% 15% 20% 30% 50%V (m/s) para L > 100 m. 0.68 0.96 1.18 1.36 1.67 2.16

Franja de LaderaLongitud de recorrido

L100 0.20 0.15 0.13 0.11 0.10 0.08150 0.22 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08200 0.26 0.19 0.16 0.14 0.12 0.10300 0.34 0.25 0.21 0.18 0.15 0.12

L100 24.7 26.3 27.1 27.7 28.4 29.2150 24.1 25.8 26.7 27.3 28.0 28.9200 23.0 24.9 25.9 26.5 27.4 28.3300 21.1 23.2 24.4 25.1 26.1 27.3

L100 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3150 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5200 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6300 0.7 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9

Parámetros Fórmula de SCS (Overton & Meadows, 1976) Parámetros CURVA IDFPrecip 24 hs. Tr=2 añosP24 31 T 5 añosn Manning n 0.05 K 0.533

n 0.254Factor escurr. k 1 a 12.26 mm

b 0.4 hrCoef. escorr. C 0.4 a*(1+Klog(T)) 16.83 mm

INTENSIDAD en mm/hora

Pendiente

CAUDAL en lt/s/m

DESCARGAS DE LADERAS HACIA LAS CUNETASMétodo del SCS

TIEMPO DE CONCENTRACION en horas

Cuadro N º12



COV SAC.




20% 30% 40% 50% 60% 70%V (m/s) para L > 100 m. 1.36 1.67 1.93 2.16 2.36 2.55

Franja de laderaLongitud de recorrido

L100 0.20 0.18 0.16 0.15 0.14 0.13150 0.21 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14200 0.23 0.20 0.18 0.17 0.16 0.15300 0.27 0.23 0.21 0.19 0.18 0.17

L100 24.6 25.4 25.9 26.3 26.6 26.9150 24.3 25.1 25.7 26.1 26.4 26.7200 23.7 24.6 25.2 25.7 26.0 26.3300 22.6 23.6 24.3 24.8 25.2 25.5

L100 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3150 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4200 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6300 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9

Parámetros Fórmula Onda Cinemática Parámetros CURVA IDFExponente de flujo m 1.67 T 5 añosn Manning n 0.05 K 0.533

n 0.254Factor escurr. k 1 a 12.26 mm

b 0.4 hrCoef. escorr. C 0.4 a*(1+Klog(T)) 16.83 mm

TIEMPO DE CONCENTRACION en horas

INTENSIDAD en mm/hora

CAUDAL en lt/s/m

DESCARGAS DE LADERAS HACIA LAS CUNETASMétodo del SCS usando la fórmula de onda cinemática

Pendiente

Puede notarse que las descargas obtenidas dependen mucho más del ancho de la franja de la ladera

que de los otros parámetros. Los cálculos fueron efectuados para Tr=5 años.

Los resultados indican que las descargas están comprendidas en el orden de 0.3 y 0.9 lt/s/m. Es decir

que para alcantarillas espaciadas cada 150 m los flujos provenientes de las cunetas estarán

comprendidos entre 45 y 135 lt/s; para alcantarillas espaciadas cada 200 m los flujos provenientes de

las cunetas estarán comprendidos entre 60 y 180 lt/s.

Estas cantidades también son los caudales de diseño de las cunetas correspondientes, éstas deberán

ser provistas de un apreciable borde libre en las zonas con riesgo de producirse obstrucciones debido

a materiales deslizados o desplomados desde los taludes de corte.



COV SAC.




5. CAUDALES PARA DRENAJE URBANO

Los pueblos que la carretera atraviesa son del tipo lineal, donde las construcciones urbanas se

desarrollan primordialmente a lo largo de la vía principal, siendo estrechas en el sentido transversal.

En los casos presentes los anchos que tienen los pueblos hacia el lado aguas arriba están

comprendidos entre 1 y 3 cuadras, abarcando cada bocacalle entre 0.5 y 2.0 Has de área de drenaje.

Según el uso de fórmulas empíricas estas áreas tienen tiempos de concentración pequeños menores a

10 minutos; pero según indicación del Reglamento de Drenaje Urbano se ha asignada el tiempo

mínimo admisible de 10 minutos.

El siguiente cuadro muestra los factores empleados para el diseño utilizando la fórmula racional

aplicable al caso por tratarse de áreas pequeñas. Los caudales han sido estimados para 5 años de

periodo de retorno, para ser conducidas por medio de cunetas de drenaje.

Cuadro N º13

Cálculo del Caudal de Diseño para Drenaje Urbano

Pueblo Área de drenaje típica

C Intensidad(mm/h)

Caudal típico por bocacalle (l/s)

Imperial 1.0 0.6 26 43

Tauca 1.5 0.65 26 70

Ancos 2.0 0.7 26 101

6. CALCULOS HIDRAULICOS

6.1. TIRANTES MÁXIMOS Y VELOCIDADES

Para las corrientes principales los cálculos hidráulicos se han ejecutado utilizando las

descargas máximas establecidas para cada sitio en particular, al igual que las secciones

hidráulicas medidas en levantamientos topográficos puntuales. Para este caso se ha hecho

uso del programa HECRAS para evaluar los tirantes y velocidades en las estructuras de cruce,

considerando las pérdidas de carga locales.



COV SAC.




Para las corrientes menores, provenientes de cuencas inferiores a 1 Km2, se ha establecido un

cálculo común determinando condiciones típicas de ancho, rugosidad y pendientes observadas

en campo, desde el punto de vista conservativo considerando condiciones adversas,

determinándose así valores límites máximos de tirantes y velocidades.

6.1.1. Pontones y Losas

6.1.2. Alcantarillas

Las alcantarillas en el tramo son de los tipos TMC de 36” y 48” y Marco de 1.00 x 1.00,

colocadas generalmente para el paso de aguas provenientes de las cunetas, y en algunos

casos para el cruce de corrientes que no tienen capacidad de arrastrar elementos que pudieran

obstruir a la alcantarilla. Es decir estos elementos se colocarán en lugares donde el paso de

agua clara o con poca carga de sedimentos.

En tal caso la capacidad máxima de cada uno de los tipos de alcantarilla indicados es el que

corresponde a la condición de flujo supercrítico y pelo de agua a la altura de la clave en la

entrada, que es la situación esperada debido al declive de los terrenos y a la protección

deseada para la base de la carretera:



COV SAC.




Figura 3

Alcantarilla TMC 48” con Q = 1.60 m3/s

Figura 4

Alcantarilla Tipo Marco 1.0 m. x 1.0 m. con Q = 1.20 m3/s



COV SAC.




Cuadro Nº15

Capacidad Máxima en Alcantarillas

Tipo Capacidad Condición

Alcantarilla TMC 48” 1.60 m3/s Pelo de agua entrada = elevación de la clave

Marco 1 x 1 1.20 m3/s Pelo de agua entrada = elevación de la clave

6.1.3. Cunetas

Las cunetas de 1.50 m x 0.50 m permiten el transporte del flujo de diseño máximo establecido

en 180 l/s con tirantes entre 0.21 m y 0.28 m para pendientes típicas comprendidas entre 5% y

1% respectivamente (ver Gráfico 4). El borde libre le permitiría a la sección trabajar con cierto

margen en el caso de obstrucción hasta del 40 % de su sección hidráulica.

Grafico 4

Caudal vs Tirante variando la Pendiente en Cunetas



COV SAC.




6.2. SOCAVACION

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los cálculos efectuados han determinado los parámetros fundamentales para el diseño de las

estructuras de drenaje:


Análisis Hidrológico del tramo Ancos - Tauca

Documents

Transcript of Análisis Hidrológico del tramo Ancos - Tauca