ANNEX NÚM. 7: CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE · Annex de Climatologia, Hidrologia i Drenatge 1 ANNEX DE CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE 1 INTRODUCCIÓ 2 CLIMATOLOGIA 2.1

Projecte Constructiu. Millora general. Desdoblament de la carretera C-55, del PK 21+500 al 24+700. Tram: Sant Vicenç de Castellet - Manresa.

Clau: DB-02125.2

ANNEX NÚM. 7: CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE


Clau: DB-02125.2

Annex de Climatologia, Hidrologia i Drenatge i

ANNEX DE CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

ÍNDEX

1 INTRODUCCIÓ ......................................................................................................... 1 2 CLIMATOLOGIA ...................................................................................................... 1

2.1 Obtenció de dades ............................................................................................ 1 2.2 Descripció de les estacions .............................................................................. 1

2.2.1 Estacions pluviomètriques ........................................................................ 1 2.2.2 Estacions termomètriques ........................................................................ 1

2.3 Dades Climàtiques ............................................................................................ 1 2.3.1 Resum de dades pluviomètriques ............................................................. 1 2.3.2 Resum de dades tèrmiques de la AEMET ................................................ 7

2.4 Vent................................................................................................................... 12 2.5 Humitat relativa ................................................................................................. 13 2.6 Número d’hores de Sol ..................................................................................... 13 2.7 Índex climàtic .................................................................................................... 13

2.7.1 Índex Pluviomètric ..................................................................................... 14 2.7.2 Evapotranspiració potencial ...................................................................... 14

2.8 Classificació climàtica ....................................................................................... 18 2.9 Estimació de dies treballables .......................................................................... 21

3 HIDROLOGIA ........................................................................................................... 24 3.1 Definició de les conques de drenatge. Característiques físiques ..................... 24

3.1.1 Llindar d’escolament (P0) .......................................................................... 24 3.1.2 Temps de concentració (Tc) ...................................................................... 24 3.1.3 Resultats obtinguts ................................................................................... 25

3.2 Estudi de la pluviometria. Precipitacions màximes diàries (Pd) ........................ 27 3.2.1 Mètode analític. Tractament estadístic de dades històriques de pluges ... 27 3.2.2 Mètode gràfic ............................................................................................ 29 3.2.3 Resultats obtinguts. Contrast entre mètodes ............................................ 30

3.3 Obtenció dels cabals de càlcul. Mètode racional .............................................. 34 3.3.1 Introducció ................................................................................................ 34 3.3.2 Desenvolupament del mètode utilitzat ...................................................... 34 3.3.3 Càlcul de cabals ........................................................................................ 35

4 DRENATGE TRANSVERSAL .................................................................................. 37 4.1 Consideracions generals i criteris bàsics .......................................................... 37

4.1.1 Normatives a emprar ................................................................................ 37 4.1.2 Períodes de retorn .................................................................................... 37 4.1.3 Resguard respecte de la plataforma ......................................................... 37 4.1.4 Velocitats màximes ................................................................................... 37

4.2 Criteris de càlcul hidràulic ................................................................................. 37 4.2.1 Q500 ≥ 200 m3/s o zona amb risc de danys catastròfics ............................ 37 4.2.2 200 m3/s >Q500 ≥ 50 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics ............ 38 4.2.3 50 m3/s >Q500 ≥ 7,5 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics ............. 38 4.2.4 Q500 ≤ 7,5 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics ............................ 39

4.3 Disseny i dimensions de les infraestructures .................................................... 39 4.3.1 Amplada lliure ........................................................................................... 39 4.3.2 Disseny de ponts i viaductes..................................................................... 40 4.3.3 Disseny d’obres de drenatge menors ....................................................... 40

4.4 Resum de condicionants que afecten a la definició de drenatge ...................... 41 4.5 Solucions adoptades ......................................................................................... 42 4.6 Comprovacions hidràuliques segons la metodologia simplificada de la Instrucció 5.2-IC (ODs amb Q500<50 m3/s) ................................................................................... 44

4.6.1 Càlcul de la capacitat de desguàs ............................................................. 44 4.6.2 Sobreelevació del nivell de l’aigua ............................................................ 46

4.7 Estudi hidràulic dels rius Cardener i Llobregat (comprovació OF-22.0, OF-23.1.2 i OF-23.7) ....................................................................................................................... 48

4.7.1 Introducció. Característiques del programa HEC-RAS ............................. 48 4.7.2 Escenaris a estudiar .................................................................................. 48 4.7.3 Períodes de retorn considerats ................................................................. 48 4.7.4 Definició del flux ........................................................................................ 49 4.7.5 Definició geomètrica de les lleres estudiades ........................................... 49 4.7.6 Resultats obtinguts .................................................................................... 51 4.7.7 Conclusions ............................................................................................... 52

4.8 Anàlisi del risc d’erosió a la sortida de les obres menors de drenatge transversal52 4.9 Erosió en murs, piles i estreps .......................................................................... 56 4.10 Anàlisi del risc d’aterrament a les obres de drenatge menors .......................... 56

5 DRENATGE LONGITUDINAL .................................................................................. 58 5.1 Cabals de disseny ............................................................................................. 58 5.2 Elements de drenatge longitudinal. Dimensionament ....................................... 58

5.2.1 Cunetes ..................................................................................................... 58 5.2.2 Boneres contínues .................................................................................... 58 5.2.3 Col·lectors ................................................................................................. 58 5.2.4 Pous, arquetes i embornals ....................................................................... 59 5.2.5 Vorades ..................................................................................................... 59 5.2.6 Baixants..................................................................................................... 59 5.2.7 Drens ......................................................................................................... 59

APÈNDIX 1: PLÀNOLS DE CONQUES. SITUACIÓ D’ESTACIONS METEOROLÒGIQUES.

APÈNDIX 2: DADES D’ESTACIONS METEOROLÒGIQUES.

APÈNDIX 3: AJUST DE GUMBEL I SQRT-ETmax

APÈNDIX 4: DADES DE CONQUES DE SISTEMES D’INFORMACIÓ GEOGRÀFICA.

APÈNDIX 5: ESTUDIS D’INUNDABILITAT AMB HEC-RAS.

APÈNDIX 6: CÀLCUL DEL DRENATGE LONGITUDINAL

APÈNDIX 7: CORRESPONDÈNCIA AMB ORGANISMES


Clau: DB-02125.2

Annex de Climatologia, Hidrologia i Drenatge 1

ANNEX DE CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

1 INTRODUCCIÓ

2 CLIMATOLOGIA

2.1 Obtenció de dades

L’ estudi climatològic s’ ha realitzat a partir de les dades facilitades per l’ “Agencia Estatal de Meteorologia” (A.E.M.E.T.) de les estacions pluviomètriques i termomètriques situades a la zona de projecte. Amb la informació obtinguda s’ ha procedit a seleccionar les estacions més representatives, tal i com es justificarà en els punts següents. Per a la classificació climàtica s’ha utilitzat la publicació “Caracterización agroclimática de la provincia de Barcelona”, realitzada i editada pel “Mimisterio de Agricultura, Pesca y Alimentación”, de l’ any 1988.

La fase inicial de l’ estudi climatològic ha constat d’ una recollida exhaustiva de les dades existents a la AEMET de les estacions meteorològiques més representatives de l’ àrea de projecte, ja sigui per motius de proximitat a la traça o a les conques d’aportació de les lleres que la creuen, o per motius de volum d’ informació (no s’ ha seleccionat cap estació amb menys de 10 anys complets de dades).

Les estacions consultades han estat les indicades a la taula següent:

Nº Nom Província Longitud Latitud Altitud

0149 Manresa Barcelona 1,5018ºE 41,4357º 250 m

0149D Manresa (La Culla) Barcelona 1,5021ºE 41,4316º 280 m

0155V Castellbell i el Vilar Barcelona 1,5159ºE 41,3740º 170 m

0163A Esparraguera Barcelona 1,5158ºE 41,3220 206 m

0189A Terrassa (Pl. de la Creu) Barcelona 2,0113ºE 41,3415 310 m

0189C Terrassa ETSII Barcelona 2,0120ºE 41,3347 290 m

0189E Terrassa (Les Fonts) Barcelona 2,0222ºE 41,3201º 210 m

2.2 Descripció de les estacions

2.2.1 Estacions pluviomètriques

Les estacions pròximes a la zona de projecte amb dades pluviomètriques les recull la següent taula, a la qual s’ indiquen la magnitud i longitud de les series de dades corresponents a cada estació.

Nº Nom Nº anys complets

Serie més llarga

Nº anys serie més

llarga

0149 Manresa 52 1919-1937 19

0149D Manresa (La Culla) 25 1990-2011 22

0155V Castellbell i el Vilar 17 1978-1989 12

0163A Esparraguera 33 1980-2012 33

0189A Terrassa (Pl. de la Creu) 34 1975-2008 34

0189C Terrassa ETSII 10 1975-1982 8

0189E Terrassa (Les Fonts) 9 2003-2011 9

D’aquestes estacions es consideren en el present Projecte només les que disposen de series més llargues, per tal de tenir més fiabilitat dels resultats. Així doncs, es seleccionen per l’estudi les estacions 0149, 0149D, 0163A i 0189A.

2.2.2 Estacions termomètriques

Les estacions utilitzades son les següents:

Nº Nom Nº anys complets

Serie més llarga

0149D Manresa (La Culla) 25 1990-2011

0149 Manresa 28 1960-1968

0163A Esparraguera 27 1980-1992

0189A Terrassa (Pl. de la Creu) 33 1976-2008

2.3 Dades Climàtiques

2.3.1 Resum de dades pluviomètriques

Les precipitacions a la zona de projecte son considerables, amb una mitja anual de 575 mm. El Règim pluviomètric posa de manifest la existència de dos períodes de pluges compresos entre el mesos de Març – Maig i Setembre – Novembre, amb precipitacions mensuals màximes superiors a 60-70 mm. Els valors mínims corresponen als mesos de Febrer i Juliol, amb precipitacions mitges no superiors als 30mm. Per tant, es pot afirmar que les precipitacions a l’ àrea de projecte son significativament superiors a la primavera i a la tardor.

Pel que fa a les precipitacions en forma de neu, la seva freqüència és escassa, amb valors que van dels 0,6 als 1,7 dies de neu anuals, i concentrats als mesos de Gener i Febrer; pel motiu del qual, la incidència d’ aquest fenomen a la zona es pot considerar pràcticament menyspreable.


Clau: DB-02125.2


De la mateixa manera, la calamarsa es produeix amb molt baixa freqüència. D`altra banda, la presència de tempestes sí té més rellevància, enregistrant-ne major intensitat als mesos d’ estiu amb una mitja de 11,2 dies anuals.

A continuació, es presenta un resum de les dades pluviomètriques obtingudes de les diferents estacions meteorològiques:


Clau: DB-02125.2


Estació de Manresa (0149)

Mes Precipitació mitjana (mm)

Precipitació diaria màxima

(mm) Dies de

Pluja Dies de

Neu Dies de

CalamarsaDies de

Tempesta

Gener 18,9 52,0 3,1 0,2 0,0 0,0 Febrer 22,7 36,6 3,4 0,3 0,1 0,1 Març 52,9 50,0 7,5 0,0 0,0 0,1 Abril 37,7 43,0 5,7 0,0 0,1 0,0 Maig 67,4 40,0 8,5 0,0 0,2 0,3 Juny 47,7 61,0 5,7 0,0 0,1 0,6 Juliol 29,8 76,4 3,2 0,0 0,0 0,6 Agost 27,3 56,0 3,6 0,0 0,0 0,7 Setembre 64,7 80,0 5,3 0,0 0,1 1,0 Octubre 57,1 78,0 6,1 0,0 0,0 0,3 Novembre 68,1 53,0 7,2 0,0 0,0 0,1 Desembre 32,9 35,0 4,2 0,2 0,0 0,0 Anual 527,2 661,0 63,4 0,6 0,5 3,6

Taula 1: Dades pluviomètriques de l’estació Manresa (0149)

Figura 1: Dades pluviomètriques de l’estació Manresa (0149)


Clau: DB-02125.2


Estació de Manresa (La Culla) (0149D)



(mm) Dies de

Pluja Dies de

Neu Dies de

CalamarsaDies de

Tempesta Dies de

boira Dies de rosada

Dies de Gebre

Gener 30,7 40,0 6,3 0,4 0,0 0,5 4,0 7,4 13,2 Febrer 22,3 43,4 4,9 0,5 0,0 0,1 3,9 8,0 10,9 Març 34,1 51,6 6,3 0,1 0,1 0,6 2,7 16,0 5,1 Abril 48,5 50,8 9,5 0,0 0,3 1,5 1,5 15,3 0,6 Maig 58,4 55,0 9,7 0,0 0,3 2,2 0,9 14,1 0,0 Juny 56,9 125,5 7,1 0,0 0,1 2,8 0,5 9,2 0,0 Juliol 24,9 46,5 4,6 0,0 0,3 3,0 0,3 7,5 0,0 Agost 61,5 88,5 6,1 0,0 0,3 4,0 0,7 14,1 0,0 Setembre 62,4 69,0 7,3 0,0 0,0 2,4 1,9 17,6 0,0 Octubre 75,1 89,8 8,6 0,0 0,0 1,4 4,0 20,7 0,6 Novembre 52,4 169,4 6,5 0,0 0,1 0,7 5,1 16,0 5,9 Desembre 38,7 40,4 6,1 0,3 0,0 0,3 4,8 8,8 13,3 Anual 565,8 869,9 83,0 1,4 1,6 19,4 30,2 154,8 49,7

Taula 2: Dades pluviomètriques de l’estació Manresa (La Culla) (0149D).

Figura 2: Dades pluviomètriques de l’estació Manresa (La Culla) (0149D).


Clau: DB-02125.2


Estació de Esparraguera (aigües) (0163A)



(mm) Dies de

pluja Dies de

neu Dies de

calamarsaDies de

tempesta

Gener 36,8 71,0 5,7 0,3 0,0 0,1 Febrer 32,2 56,0 5,0 0,2 0,0 0,0 Març 39,6 79,0 5,8 0,1 0,0 0,2 Abril 48,6 51,5 8,2 0,1 0,0 0,8 Maig 60,4 65,2 7,2 0,0 0,0 0,8 Juny 40,3 160,0 6,4 0,0 0,0 1,1 Juliol 20,3 75,0 4,2 0,0 0,1 0,8 Agost 53,0 108,0 6,4 0,0 0,1 1,5 Setembre 64,1 100,0 5,7 0,0 0,0 1,5 Octubre 76,8 105,8 7,3 0,0 0,0 0,7 Novembre 56,3 84,9 6,1 0,0 0,0 0,3 Desembre 39,2 67,6 5,3 0,1 0,0 0,2 ANUAL 567,8 1024,0 73,2 0,8 0,2 8,2

Taula 3: Dades pluviomètriques de l’estació d’Esparraguera (0163A)

Figura 3: Dades pluviomètriques de l’estació d’Esparraguera (0163A)


Clau: DB-02125.2


Estació de Terrassa (Pl. de la Creu) (0189A)

MES Precipitació mitjana (mm)


(mm) Dies de

pluja Dies de

neu Dies de

calamarsaDies de

tempesta Dies de

boira Dies de rosada

Días de gebre

Gener 46,4 63,2 6,7 0,7 0,0 0,1 3,2 5,5 5,8 Febrer 37,2 92,8 6,3 0,6 0,0 0,1 4,6 4,5 2,3 Març 38,0 73,6 7,0 0,2 0,4 0,7 3,3 3,6 0,3 Abril 56,9 89,6 8,9 0,0 0,5 1,1 1,8 1,7 0,2 Maig 67,4 76,2 10,4 0,0 0,4 1,8 1,6 1,7 0,0 Juny 44,9 86,3 6,8 0,0 0,2 1,4 0,8 0,9 0,0 Juliol 25,4 49,5 4,5 0,0 0,1 1,4 0,5 1,3 0,0 Agost 55,5 83,1 6,1 0,0 0,4 2,6 0,9 0,3 0,0 Setembre 74,2 92,8 7,7 0,0 0,2 2,1 2,2 4,6 0,0 Octubre 79,1 90,5 7,8 0,0 0,1 1,2 2,7 6,1 0,0 Novembre 65,2 220,0 7,2 0,1 0,1 0,7 3,7 7,0 2,1 Desembre 47,8 87,8 7,1 0,2 0,0 0,3 3,2 5,3 4,1 ANUAL 638,1 1105,4 86,7 1,7 2,6 13,5 28,4 42,5 14,6

Taula 4: Dades pluviomètriques de l’estació de Terrassa (Pl. De la Creu) (0189A).

Figura 4: Dades pluviomètriques de l’estació de Terrassa (Pl. De la Creu) (0189A).


Clau: DB-02125.2


2.3.2 Resum de dades tèrmiques de la AEMET

En funció de les dades obtingudes, s’observa que el règim tèrmic de la zona es caracteritza per un hivern bastant fred, amb una mitja mensual entorn els 8,0ºC i molts registres sota zero entre els mesos de Desembre i Març. El valor mig de les mínimes es troba entorn el 2,0ºC, mentre que el de les màximes puja als 12,0ºC.

Els estius són càlids, amb mitges mensuals de 22ºC i registres molt alts entorn als 35-40ºC centralitzades als mesos de Juliol i Agost. El valor mig de les mínimes està entre els 15-20ºC, en quant les màximes puja als 28ºC.

La temperatura mitja anual es situa en els 14,1ºC, variant entre els 6,1ºC al mes de Gener i els 24,3ºC al Juliol.

Per últim, la oscil·lació tèrmica anual, entesa com la diferència entre la mitja de les màximes del mes més càlid (Juliol), i la mitja de les mínimes del mes més fred (Gener), és de 30,4ºC.

Les següents taules reflecteixen les dades a partir de les quals s’han obtingut les característiques tèrmiques de la zona de projecte:


Clau: DB-02125.2


Tª màxima Tª mínima Tª màxima mitjana

Tª mínima mitjana

Tª mitjana mensual

Dies Tª mín. < 0ºC

(dies de gelada)

Dies Tª mín. < -5ºC

Dies Tª mín. >20ºC

(nits tropicals)

Dies Tª máx. >25ºC

Dies Tª màx. >30ºC

Gener 22,5 -9,8 11,2 1,0 6,1 13,3 1,2 0,0 0,0 0,0 Febrer 23,5 -7,2 14,1 1,7 7,9 9,2 0,9 0,0 0,0 0,0 Març 29,4 -6,0 17,7 4,2 11,0 4,3 0,2 0,0 0,7 0,0 Abril 30,4 -2,0 20,0 6,6 13,3 0,2 0,0 0,0 2,9 0,0 Maig 34,9 2,2 24,1 10,7 17,4 0,0 0,0 0,0 13,4 2,1 Juny 38,5 6,2 28,3 14,5 21,4 0,0 0,0 0,3 24,1 10,7 Juliol 42,5 9,0 31,4 17,2 24,3 0,0 0,0 3,2 29,9 22,1 Agost 39,0 9,6 31,2 17,4 24,3 0,0 0,0 3,3 29,8 21,3 Setembre 36,0 1,0 26,6 14,1 20,4 0,0 0,0 0,1 20,6 4,8 Octubre 33,2 -1,0 21,6 10,3 16,0 0,0 0,0 0,0 5,4 0,7 Novembre 24,0 -6,6 15,1 4,7 9,9 4,2 0,1 0,0 0,0 0,0 Desembre 20,0 -11,1 11,0 1,5 6,2 12,1 1,3 0,0 0,0 0,0

Taula 5: Dades termomètriques de l’estació Manresa (La Culla) (0149D).

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Setembre Octubre Novembre Desembre

ºC

MANRESA (LA CULLA) (0149D)Temperatures mensuals de la sèrie més llarga 1990-2011

Tª min absoluta Tª màxima absoluta Tª mitjana màx Tª mitjana mínima Tª mitjana mensual

Figura 5: Dades termomètriques de l’estació Manresa (La Culla) (0149D).


Clau: DB-02125.2



Tª mínima mitjana

Tª mitjana mensual


(dies de gelada)



(nits tropicals)



Gener 18,0 -13,0 9,1 -1,7 3,8 22,4 7,3 0,0 0,0 0,0 Febrer 24,0 -12,0 12,3 -0,7 5,8 17,6 4,3 0,0 0,0 0,0 Març 25,0 -5,0 16,6 1,7 9,1 12,2 0,2 0,0 0,3 0,0 Abril 29,0 -4,0 19,8 4,4 12,1 3,2 0,0 0,0 2,1 0,0 Maig 35,0 1,0 24,7 8,7 16,7 0,0 0,0 0,0 16,9 2,2 Juny 38,0 4,0 27,8 12,5 20,2 0,0 0,0 0,0 24,1 10,3 Juliol 40,0 8,0 31,0 15,4 23,2 0,0 0,0 0,3 30,3 23,0 Agost 38,0 7,0 30,2 15,1 22,6 0,0 0,0 0,3 29,4 19,8 Setembre 39,0 4,0 27,0 12,6 19,8 0,0 0,0 0,2 22,4 6,0 Octubre 31,0 -2,0 21,5 8,3 14,9 0,3 0,0 0,0 6,9 0,1 Novembre 27,0 -7,0 13,8 2,6 8,2 8,8 1,4 0,0 0,1 0,0 Desembre 22,0 -19,0 9,0 -1,5 3,7 23,1 6,0 0,0 0,0 0,0

Taula 6: Dades termomètriques de l’estació Manresa (0149).

-25,0

-20,0

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0


ºC

MANRESA (0149)Temperatures mensuals de la sèrie més llarga 1960-1968


Figura 6: Dades termomètriques de l’estació Manresa (0149).


Clau: DB-02125.2



Tª mínima mitjana

Tª mitjana mensual


(dies de gelada)



(nits tropicals)



Gener 19,0 -12,0 9,7 2,4 6,0 6,8 0,8 0,0 0,0 0,0 Febrer 22,0 -8,0 12,4 3,7 8,1 3,6 0,4 0,0 0,0 0,0 Març 27,0 -3,0 16,9 6,1 11,5 0,7 0,0 0,0 0,6 0,0 Abril 30,0 1,0 19,8 7,9 13,8 0,0 0,0 0,0 3,3 0,2 Maig 35,0 3,0 23,9 11,3 17,6 0,0 0,0 0,1 15,0 3,2 Juny 37,0 6,5 28,4 15,7 22,1 0,0 0,0 2,1 24,2 13,2 Juliol 43,0 10,0 32,6 19,2 25,9 0,0 0,0 15,7 29,2 24,5 Agost 40,0 12,0 31,8 19,1 25,4 0,0 0,0 14,4 30,2 23,8 Setembre 36,0 7,0 27,9 16,6 22,2 0,0 0,0 2,8 26,0 9,0 Octubre 30,0 4,0 21,4 11,6 16,5 0,0 0,0 0,1 6,5 0,2 Novembre 26,0 -3,0 14,5 7,1 10,8 1,2 0,0 0,0 0,3 0,0 Desembre 18,0 -4,0 10,8 3,6 7,2 5,4 0,0 0,0 0,0 0,0

Taula 7: Dades termomètriques de l’estació Esparraguera (0163A).

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0


ºC

ESPARRAGUERA (AIGÜES) (0163A)Temperatures mensuals de la sèrie més llarga 1980-1992


Figura 7: Dades termomètriques de Esparraguera (0163A).


Clau: DB-02125.2



Tª mínima mitjana

Tª mitjana mensual


(dies de gelada)



(nits tropicals)



Gener 21,5 -9,5 12,1 3,3 7,7 4,8 0,3 0,0 0,0 0,0 Febrer 22,8 -6,0 13,8 4,2 9,0 3,0 0,1 0,0 0,0 0,0 Març 29,5 -2,8 16,7 6,2 11,5 0,7 0,0 0,0 0,6 0,0 Abril 28,4 0,1 18,4 7,9 13,1 0,0 0,0 0,0 0,9 0,0 Maig 33,7 2,4 22,0 11,5 16,8 0,0 0,0 0,0 6,9 0,5 Juny 36,8 6,5 26,4 15,7 21,1 0,0 0,0 2,0 19,8 5,8 Juliol 42,6 11,2 29,6 18,5 24,1 0,0 0,0 9,2 28,0 15,4 Agost 40,5 10,0 29,1 18,6 23,8 0,0 0,0 10,1 28,3 12,5 Setembre 35,1 7,0 25,6 15,7 20,6 0,0 0,0 0,6 18,0 2,4 Octubre 31,0 2,5 20,9 11,8 16,4 0,0 0,0 0,0 3,7 0,1 Novembre 27,8 -3,2 15,5 6,9 11,2 0,8 0,0 0,0 0,1 0,0 Desembre 21,3 -4,2 12,5 4,4 8,5 2,7 0,0 0,0 0,0 0,0

Taula 8: Dades termomètriques de l’estació Terrassa (Pl. de la Creu) (0189A).

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0


ºC

TERRASSA (PLAÇA DE LA CREU) (0189A)Temperatures mensuals de la sèrie més llarga 1976-2008


Figura 8: Dades termomètriques de Terrassa (Pl. de la Creu) (0189A).


Clau: DB-02125.2


2.4 Vent

Els vents es produeixen per diferències de pressió atmosfèrica, atribuïdes, fonamentalment, a diferències de temperatura. Aquesta diferència de temperatura fa que l'aire es desplaci de les zones de major pressió a les de menor pressió. Les variacions en la distribució de pressió i temperatura de deuen, en gran mesura, a la distribució desigual de l'escalfament solar, al costat de les diferents propietats tèrmiques específiques de les superfícies terrestres i oceàniques. Quan les temperatures de regions adjacents difereixen, l'aire més calent tendeix a ascendir i a bufar sobre l'aire més fred i, per tant, més pesat. Els vents generats d'aquesta manera solen quedar pertorbats per la rotació de la Terra.

El vent té dues característiques fonamentals: velocitat i direcció. La primera depèn de la diferència de pressió entre dues zones i la distància existent entre elles, és a dir, a distàncies petites amb pressions altes, velocitats forts, i viceversa. Quan la velocitat del vent és inferior a 10 km / h (2,78 m/s), aquest es considera un vent suau, quan arriben als 100 km / h (27,8 m/s), es consideren forts. Es considera calma quan la velocitat del vent és nul·la. La direcció, d'altra banda, consisteix a conèixer el punt cardinal des del qual bufa el vent. Per conèixer de forma gràfica la freqüència dels vents es defineix la rosa dels vents, que és un diagrama de coordenades polars que representa la freqüència amb què bufen els vents de cada adreça. Normalment es consideren vuit, dotze o setze direccions cardinals o rumbs. Els radis projectats tenen una longitud proporcional al percentatge de freqüències dels vents en un període de temps determinat. Al seu torn, els radis poden subdividir per mostrar la freqüència de les diverses intensitats dels vents associats a cada adreça particular mitjançant diferents amplades. El nombre de dies de calma se sol representar amb un cercle traçat a partir del centre del diagrama. S'adjunten a continuació de les taules utilitzades.

A continuació, es mostra una taula amb dades referents a ratxes de vent màximes registrades a l’estació de Manresa (La Culla). En aquesta taula s’indica la direcció promig mensual de les ratxes màximes enregistrades així com la velocitat promig d’aquestes. També s’inclou un gràfic representatiu de la direcció mitja de les ratxes màximes, on s’observa que predominen les direccions sud i oest.

Estació Manresa (La Culla) 0149D

Direcció mitja de ratxes màximes

Velocitat mitja de ratxes

màximes (m/s)

Gener SSO 19,2Febrer O 20,5Març S 19,2Abril S 19,5Maig S 17,5Juny S 18,1Juliol S 18,7Agost S 18,1Setembre O 16,9Octubre O 16,8Novembre O 18,3Desembre O 18,6

Taula 9: Dades de ratxes màximes de vents a l’estació de Manresa (La Culla) (0149D).

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSES

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

DIRECCIÓ MITJA ANUAL DE RATXES MÀXIMES

Figura 9: Distribució mitja anual de ratxes màximes.


Clau: DB-02125.2


2.5 Humitat relativa

La humitat és la quantitat de vapor d'aigua present en l'aire, el que s'origina arran de l'evaporació d'aigua dels oceans, llacs i rius, que ascendeix en forma d'humitat. Aquest fenomen és variable segons l'hora del dia i el lloc. La quantitat màxima d'humitat que pot contenir una porció d'aire sense precipitar en forma de pluja es denomina punt de saturació. Hi ha dos tipus d'humitat: l'absoluta i la relativa. La humitat absoluta és la quantitat de vapor d'aigua que conté l'atmosfera en un moment donat. La humitat relativa, d'altra banda, és la relació entre la quantitat de vapor d'aigua present en un lloc i el punt de saturació d'aquest.

A continuació es mostra un resum de dades amb la mitjana d’humitat relativa mensual registrada a l’estació meteorològica de Manresa (La Culla), amb un gràfic on es representa l’evolució de la humitat al llarg de l’any.

Manresa (La Culla) 0149D GEN FEB MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OCT NOV DES

HUMITAT MITJA (%) 76,5 68,9 60,5 60,7 60,5 58,2 52,8 60,1 67,0 72,8 76,6 79,0

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

GEN FEB MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OCT NOV DES

MANRESA (La Culla) 0149DHumitat mitja % de la sèrie més llarga 1990‐2011

Figura 10: Dades d’humitat relativa a l’estació de Manresa (La Culla).

2.6 Número d’hores de Sol

El nombre d'hores de Sol, segons la latitud i longitud de la zona d'estudi, corresponen a les indicades a la taula següent. S'observa que, a causa de la inclinació de l'eix de la Terra, i per estar situada la zona d'estudi a l'hemisferi nord, les major concentració d'hores de Sol es troba en els mesos de maig, juny i juliol, mentre que els mesos amb un nombre menor d'hores de Sol són els mesos de novembre, desembre i gener.

Manresa (La Culla) 0149D GEN FEB MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OCT NOV DES

Insolació mitja diària (dècimes d'hora)

45 59 67 78 85 99 108 95 76 59 47 39

Insolació total mensual (dècimes d'hora)

1.391 1.658 2.095 2.330 2.639 2.971 3.300 2.940 2.254 1.823 1.419 1.217

0

20

40

60

80

100

120

GEN FEB MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OCT NOV DES

MANRESA (La Culla) 0149DInsolació mitja diària (décimes h) de la sèrie més llarga

1990‐2011

Figura 11: Evolució del número d’hores de Sol a l’estació de Manresa (La Culla).

2.7 Índex climàtic

Els índex climàtics permeten tindre una idea qualitativa del tipus de clima. S’utilitza bàsicament dades de temperatures i precipitacions. S’han utilitzat les dades de l’estació meteorològica de Manresa (La Culla) per a la classificació climàtica considerant-ne aquesta com a referència degut a la seva situació i quantitat de dades.

Els índexs mostren les característiques essencials del clima d’una determinada zona, donant idea de les seves influencies sobre la vegetació. El resum d’aquestes dades es representen a continuació:

Els índex climàtics s’han agrupat de la següent manera:

Índex Pluviomètric

Índex Ombromètric


Clau: DB-02125.2


2.7.1Índex Pluviomètric

2.7.1.1 Índex de concentració estacional Pluviomètric (C.E.P)

El Índex de Concentració Estacional Pluviomètric és el quocient entre el total de pluja mitja estacional y la mitjana de la resta d’estacions. Aquest valor dóna una idea de la distribució pluviomètrica estacional.

Es considera la següent distribució d’estacions:

Primavera: març, abril, maig

Estiu: juny, juliol, agost

Tardor: setembre, octubre, novembre

Hivern: desembre, gener, febrer

Dels resultats que es mostren a continuació es dedueix que el període de pluges es concentra a la tardor i que l’estació més seca correspon a l’hivern.

Estació Manresa (0149) Estacional Anual C.E.P.

Primavera 53 44 1,20 Estiu 35 44 0,80 Tardor 63 44 1,44 Hivern 25 44 0,56

Taula 10: Índex de Concentració Estacional Pluviomètric

2.7.1.2 Coeficient pluviomètric relatiu mensual (C.P.R.M.)

El Coeficient pluviomètric relatiu mensual es calcula mitjançant la següent fórmula (ANGOT):

on:

Pi: precipitació del mes a considerar (mm)

P: Precipitació total anual

Ni: nombre de dies del mes a considerar

Estació Manresa (0149) Pluja mensual Dies/mes C.P.R.M

Gener 19 31 0,42 Febrer 23 28 0,56 Març 53 31 1,18 Abril 38 30 0,87 Maig 67 31 1,51 Juny 48 30 1,10 Juliol 30 31 0,67 Agost 27 31 0,61

Setembre 65 30 1,49 Octubre 57 31 1,28

Novembre 68 30 1,57 Desembre 33 31 0,73

Taula 11: Índex Pluviomètric Relatiu Mensual

2.7.2 Evapotranspiració potencial

Per a l’estimació de la evapotranspiració potencial s’han utilitzat les dades termomètriques anteriors.

S’ha realitzat segons el mètode Thornthwaite, que pren com variable fonamental la mitjana mensual de les temperatures mitges diàries i que està suficientment contrastat en aquest tipus de càlcul.

Com s’ha indicat, el mètode s’aplica independentment per cada mes, calculant inicialment l’índex de calor mensual (i) segons la formula:

514.15ti L’índex de calor anual (I) s’obté a partir dels anteriors:

iI Es a dir, la suma dels 12 índex mensuals de l’any considerat. Per mesos teòrics de 30 dies, amb 12 hores de sol diàries, es formula la següent expressió:

aIt 1016

on:

=evapotranspiració potencial mitjana en mm/dia

t = temperatura mitja diària del mes en ºC

I = índex de calor anual

a = paràmetre que s’obté segons l’expressió:

49239,01019721077110675 52739 IIIa Al valor inicial d’evapotranspiració s’aplica un coeficient corrector que té en compte la duració real del mes i el nombre màxim d’hores de sol (funció de la latitud de l’estació), on s’obté:

KETP on:

ETP= evapotranspiració potencial mm/mes

K= Coeficient: 30d12NK

N= nombre màxim d’hores de sol, segons latitud.

d= nombre de dies del mes

= evapotranspiració potencial mitja en mm/dia

A la taula següent es mostren els resultats del càlcul de evapotranspiració potencial (ETP) mitja de les estacions:


Clau: DB-02125.2


Estació de Manresa (0149)

Mes Tª Media mensual (t) [ºC]

Índice de calor mensual (i)

Evapotranspiración Potencial sin corregir (ε) [mm/mes]

Nº de días del mes

(d)

Nº máximo de horas de

Sol (N)

Ceficiente corrector (K)

Evapotranspiración Potencial coregida (ETP) [mm/mes]

Gener 3,8 0,65 8,1 31 11,95 1,03 8,3 Febrer 5,8 1,26 15,7 28 12,00 0,93 14,7 Març 9,1 2,49 31,3 31 12,06 1,04 32,5 Abril 12,1 3,81 48,0 30 12,12 1,01 48,5 Maig 16,7 6,20 78,4 31 12,17 1,05 82,1 Juny 20,2 8,26 105 30 12,21 1,02 106,4 Juliol 23,2 10,24 130 31 12,19 1,05 136,2 Agost 22,6 9,8 125 31 12,11 1,04 129,9 Setembre 19,8 8,03 101,6 30 12,08 1,01 102,2 Octubre 14,9 5,22 66,0 31 12,02 1,04 68,3 Novembre 8,2 2,11 26,5 30 11,96 1,00 26,4 Desembre 3,7 0,63 7,9 31 11,95 1,03 8,2

I =∑ i = 58,74 ETP anual = 763,7 mm/año Parámetro "a" = 1,52

Taula 12: Càlcul de l’evapotranspiració potencial Estació Manresa (0149).

Estació de Manresa (La Culla) (0149D)





(d)


Sol (N)





Taula 13: Càlcul de l’evapotranspiració potencial Estació Manresa La Culla (0149D).


Clau: DB-02125.2


Estació de Esparraguera (aigües) (0163A)





(d)


Sol (N)





Taula 14: Càlcul de l’evapotranspiració potencial Estació Esparraguera (0163A).

Estació de Terrassa (Pl. de la Creu) (0189A)





(d)


Sol (N)





Taula 15: Càlcul de l’evapotranspiració potencial Estació de Terrassa (0189A).

Promig estacions


Clau: DB-02125.2


Mes Tª Mitja mensual (t) [ºC]

Índex de calor mensual (i)

Evapotranspiració Potencial sense

corregir (ε) [mm/mes]

Nº de dies del mes

(d)

Nº màxim d'hores de

Sol (N)

Coeficient corrector (K)

Evapotranspiració Potencial corregida

(ETP) [mm/mes]

Gener 5,9 1,0 12,3 31,0 10,7 0,9 10,9 Febrer 7,7 1,7 20,9 28,0 11,3 0,9 18,1 Març 10,8 3,0 37,9 31,0 12,0 1,0 39,1 Abril 13,1 4,2 53,5 30,0 12,8 1,1 57,1 Maig 17,1 6,5 81,8 31,0 13,4 1,2 94,7 Juny 21,2 8,9 112,1 30,0 13,8 1,1 129,5 Juliol 24,4 11,1 141,3 31,0 13,6 1,2 166,8 Agost 24,1 10,8 136,7 31,0 13,0 1,1 154,0 Setembre 20,8 8,8 111,5 30,0 12,3 1,0 114,3 Octubre 15,9 5,7 71,4 31,0 11,6 1,0 71,5 Novembre 10,0 2,7 33,4 30,0 10,9 0,9 29,7 Desembre 6,4 1,2 14,9 31,0 10,5 0,9 12,7

I =∑ i = 65,47 ETP anual = 898,4 Paràmetre "a" = 1,64


Clau: DB-02125.2


Al diagrama ombromètric anterior s’identifica el període àrid al llarg del mes de juliol, mes al qual la precipitació mitjana (mm) és inferior a 2 vegades la temperatura mitjana (ºC).

El període semi-humit correspon als mesos de juny i d’agost, mesos on la precipitació és inferior a 3 vegades la temperatura.

Per últim, el període humit està comprès entre els mesos de setembre a maig, mesos on la precipitació és superior a tres vegades la temperatura mitjana.

La evapotranspiració potencial indica la duració de l’estació seca en la zona d’estudi, corresponent als mesos en que la ETP supera la precipitació, es a dir, d’abril a setembre.

2.8 Classificació climàtica

La classificació climàtica es realitza amb les dades de les estacions escollides per a la realització de l’estudi termomètric, a partir de les dades d’AEMET i dels quadres i mapes publicats pel Ministeri de medi ambient, medi rural i marí, a través del seu portal digital.

La classificació climàtica de Koppen, es defineix principalment pel paràmetre K, definit de la següent manera:

si el règim pluviomètric es uniforme K= 2t + 14

si presenta un màxim a l’estiu K= 2t + 28

si presenta un màxim al hivern K= 2t

on ‘t’ és la temperatura mitjana anual en ºC.

Els tipus principals de clima són:

Tipus A (tropical plujós), La temperatura mitja normal del mes més fred és superior a 18ºC; la precipitació anual normal en mm és major que 750

Tipus B (sec). Sense referència a la temperatura. La precipitació anual normal en centímetres és menor que K.

Tipus C (Temperat plujós). La temperatura mitja normal del mes més fred és superior a -3ºC i inferior a 18ºC. La precipitació anual normal en cm és major que K.

Tipus D (fred). La temperatura mitja normal del mes més fred és inferior a -3ºC. La del mes més càlid és inferior a 10ºC. La precipitació anual normal és major que K.

Tipus E (polar). La temperatura mitja normal del mes més fred és inferior a -3ºC. La del mes més càlid inferior a 10ºC. La precipitació anual normal és major que K.

Aquest tipus es divideixen en subtipus, segons el règim pluviomètric o de temperatura:

Af Selva tropical

Aw Sabana. Plujós a l’estiu

BS Estepa. Precipitació anual > K/2

Bw Desert. Precipitació anual <K/2

Cf Mesotermal (temperat) humit. Plujós tot l’any

Cw Mesotermal (temperat) humit amb hivern sec. Plujós a l’estiu

Cs Mesotermal (temperat, humit, amb estiu sec) mediterrani. Plujós al hivern.

Df Microtermal (fred) humit. Plujós tot l’any

Dw Microtermal (fred, amb hivern sec). Plujós a l’estiu

ET Tundra. Temperatura del mes més càlid > 0ºC

EF Gelat. Temperatura del mes més càlid < 0ºC

Els resultats per les estacions considerades són els següents (classificació climàtica de Köppen):

Tmitja del mes

més fred P anual (cm) K Tipus Nom Manresa (0149) 3,7 63,8 26,6 Cf Mesotermal

La classificació climàtica de Papadakis utilitza, fonamentalment, paràmetres basats en valors extrems de les variables climatològiques que resulten més representatius i limitats per estimar les respostes i condicions òptimes dels diferents cultius.

El mètode Papadakis considera que les característiques fonamentals d’un clima són dues: el règim tèrmic, com a síntesi d’un tipus d’hivern i d’estiu, i el règim d’humitat.

El tipus d’hivern es defineixen segons tres paràmetres meteorològics:

Temperatura mitja de les mínimes absolutes del mes més fred

Temperatura mitja de les mínimes del mes més fred

Temperatura mitja de les màximes del mes més fred.


Clau: DB-02125.2


D’aquesta forma es defineixen sis tipus d’hivern: Equatorial, Tropical, Citrus, Avena, Triticum i Primavera, ordenats en sentit hivernal creixent, sent a la vegada subdividits en diferents classes.

Consultant el mapa Nº 20 de la publicació, s’obté que el tipus d’hivern resultant a la zona d’estudi és: Avena fresc (av)

Els tipus d’estiu són funció de la duració del període sense gelades, es calcula a partir de:

Temperatura mitja de les mitges de les màximes dels mesos més càlids

Temperatura mitja de les màximes del mes més càlid

Temperatura mitja de les mínimes del mes més càlid

Es defineixen vuit tipus d’estius, en sentit estival decreixent: Cotó, Cafeto, Arròs, Blat de moro, Blat, Polar, Frígid i Andí-Alpí.

A partir del mapa Nº 21 de la publicació s’obté que el tipus d’estiu de la zona de projecte és: Oryza (arròs)

La combinació dels tipus d’hivern i estiu d’un àrea defineixen el règim tèrmic anual. Per la zona d’estudi es defineix, segons les taules de Papadakis: Temperat càlid (TE).


Clau: DB-02125.2


El règim d’humitat es defineix pels períodes secs que es calculen pel balanç d’aigües anuals i mensuals. En funció de la diferència positiva o negativa entre la evapotranspiració i la pluviometria de cada mes, aquests es denominen secs, humits o entremitjos (ihm o índex d’humitat mensual). El règim d’humitat també depèn de l’índex de “pluja de rentat”, es defineix com l’acumulació de les diferències entre la pluviometria i l’evapotranspiració dels mesos humits, i de l’índex d’humitat anual (iha) que s’obté de dividir la pluviometria anual entre la evapotranspiració anual.

A partir de la combinació d’aquests tres criteris es defineixen sis règims d’humitat: Humit, desèrtic, mediterrani, monsònic, estepari i isohigro-semiàrid.

D’aquesta manera resulta, segons el mapa nº22, un règim d’humitat: Me (mediterrani sec)

Per últim, de la combinació del règim tèrmic i del règim d’humitat s’estableix el tipus climàtic o ecoclima. Es defineixen 10 grups: tropical, Terra freda, Desèrtic, Subtropical, Mediterrani, Marítim, Continental, humit, Estepa i polar

La zona d’estudi es defineix del tipus: Mediterrani temperat.


Clau: DB-02125.2


Classificació Climàtica de Papadakis Mes més fred: Gener Tª Mit. Mín. Abs. -9,3 Tª Mit. Mín. 3,3 Tª Mit. Máx 12,1 Mes més càlid: Juliol Tª Mit. Máx. Abs. 42,6 Tª Mit. Máx. 29,6 Tª Mit. Mín. 18,5 Tipus d'hivern: Avena fresc (av) Tipus d’estiu: Oryza - arròs (O) Règim d'Humitat Precip. Med. Anual 439 ETP 763,7 Índex d'humitat anual 0,57

Pmitja

mensual ETP Índex d'humitat

mensual Gener 18,9 8,3 -10,6 Febrer 22,7 14,7 -8,0 Març 52,9 32,5 -20,4 Abril 37,7 48,5 10,9 Maig 67,4 82,1 14,7 Juny 47,7 106,4 58,6 Juliol 29,8 136,2 106,4 Agost 27,3 129,9 102,6 Setembre 64,7 102,2 37,6 Octubre 57,1 68,3 11,1 Novembre 68,1 26,4 -41,7 Desembre 32,9 8,2 -24,7

Mesos humits Pmitja

mensual ETP Pluja de rentat

Gener 18,9 8,3 10,55 Febrer 22,7 14,7 8,00 Març 52,9 32,5 20,41 Abril 37,7 48,5 -10,87 Octubre 57,1 68,3 -11,12 Novembre 68,1 26,4 41,70 Desembre 32,9 8,2 24,71 83,37 Pluja 0,11 Règim de Humitat: Mediterrani sec (Me)

Règim Tèrmic Règim Tèrmic: Temperat càlid (Te)

Unitat Climàtica Règim Tèrmic: Mediterrani Temperat

Formació Fisonòmica Tº Med. Anual 14,5 Precip. Med. Anual 732 Índice de Martonne (I=P/(t+10)) 29,88 Índice de Higrocontinentalidad 4,15 Formación fisionómica: Durilignosa Segons Publicació

Índex Termo-Pluviomètric de Dantin Revenga Tº Med. Anual 14,5 Precip. Med. Anual 732 Índice de Dantin Revenga 1,98

2.9 Estimació de dies treballables

D'acord amb la publicació del M.O.P. "Dades climàtiques per carreteres", s'han avaluat els dies aprofitables per a l'execució d'obres, és a dir, aquells dies en què la precipitació i la temperatura es troben dins d'uns límits establerts per a cada activitat.

Atesa la ubicació de la zona de projecte, no es considerarà en aquest anàlisi la incidència de les altes temperatures que poguessin incidir en la posada en obra del formigó (el número de


Clau: DB-02125.2


dies amb temperatura superior a 40º C entre les quatre estacions estudiades no és significatiu) .

Es defineix com temperatura límit de l'ambient per a la manipulació de materials naturals humits la de 0 º C.

Quant a les precipitacions, s'estableixen dos valors límits, el de 1 mm i el de 10 mm diaris. El primer valor es refereix al treball en certes unitats sensibles a una petita pluja, mentre que el segon limita la resta dels treballs, ja que s’entén que amb precipitacions superiors no pot realitzar cap treball a la intempèrie sense proteccions especials.

Per calcular el nombre de dies treballables útils en les diferents classes d'obra s'estableixen uns coeficients de reducció, a aplicar al nombre de dies laborables de cada mes.

Es defineix el coeficient de reducció per gelada m com el quocient entre el nombre de dies del mes m en què la temperatura mínima és superior a 0 º C i el nombre de dies del mes.

Es defineix el coeficient de reducció per pluja límit de treball m com el quocient entre el nombre de dies en què la precipitació és inferior a 10 mm i el nombre de dies del mes.

Es defineix el coeficient de reducció per pluja límit de treball ’m com el quocient entre el nombre de dies en què la precipitació és inferior a 1 mm i el nombre de dies del mes.

En tots els casos, el nombre de dies de presentació del fenomen s'ha calculat com la mitjana d'un període de 10 anys.

Per al càlcul dels coeficients mitjans a aplicar en cada apartat en que es pot subdividir l'obra, es determinen els factors ambientals que els afecten, per posteriorment integrar-los per mitjà de fórmules.

FACTORS AMBIENTALS QUE AFECTAN A L’OBRA

0ºC 10 mm 1 mm

Formigons hidràulics

Esplanacions

Àrids

Atès que es tracta de fenòmens amb probabilitats independents, i com el treball s’hauria de suspendre en el cas que d’ocórrer alguna de les condicions adverses, a cadascuna de les unitats d'obra se li apliquen els coeficients de reducció corresponents, quedant el següent:

CLASSE D’OBRA COEFICIENT

Formigons hidràulics mmmC

Esplanacions 2

'mm

mmC

Producció d’àrids mmC

Per al càlcul dels dies treballables nets de cada mes cal tenir en compte dues reduccions:

• Els dies de climatologia adversa, que ja estan definits pels coeficients mC , per a cada classe d'obra.

• Els dies festius, variables segons l'any i la localitat. El seu coeficient reductor es pot establir a la vista del calendari laboral.

Com que els dies festius poden ser dies adversos climatològicament, per realitzar la transformació de dies-calendari en dies-treballables, es proposa seguir el següent criteri (segons la publicació "Dades climàtiques per carreteres"):

• Per a un mes determinat, fC és el coeficient de reducció de dies festius i mC el coeficient de reducció climatològic per a una unitat d'obra determinada. La probabilitat que un dia qualsevol del mes presenti una climatologia adversa, per a aquesta unitat d'obra, serà mC1 i fm CC 1 la probabilitat que un dia laborable presenti una climatologia adversa. Per tant el coeficient de reducció total serà:

fmt CCC )1(1

En els quadres següents s'adjunten les dades obtingudes per a cada mes a l'estació de Manresa, així com els coeficients reductors aplicables en cada cas.

MES Nº DE DIES TOTAL

Nº DE DIES Nº DE DIES Nº DE DIES

Tª MÍN > 0ºC P < 1 mm P < 10 mm

Gener 31 9 27 30

Febrer 28 10 23 26

Març 31 19 25 30

Abril 30 27 23 27

Maig 31 31 23 29

Juny 30 30 26 29

Juliol 31 31 28 30

Agost 31 31 25 29

Setembre 30 30 24 28

Octubre 31 31 25 28

Novembre 30 21 24 28

Desembre 31 8 27 30


Clau: DB-02125.2


En funció d'aquests coeficients, es pot obtenir el valor de mC per a cadascuna de les unitats d'obra descrites i per a cada un dels mesos:

MES FORMIGONS HIDRÀULICS ESPLANACIÓ ÀRIDS

Gener 0,28 0,27 0,97

Febrer 0,33 0,31 0,93

Març 0,59 0,54 0,97

Abril 0,81 0,75 0,90

Maig 0,94 0,84 0,94

Juny 0,97 0,92 0,97

Juliol 0,97 0,94 0,97

Agost 0,94 0,87 0,94

MES FORMIGONS HIDRÀULICS ESPLANACIÓ ÀRIDS

Setembre 0,93 0,87 0,93

Octubre 0,90 0,85 0,90

Novembre 0,65 0,61 0,93

Desembre 0,25 0,24 0,97

Finalment, suposant que l'execució de cada unitat d'obra es reparteix uniformement al llarg de l'any, es pot determinar el Coeficient Medi Anual de Reducció per a cada una d'elles aplicant els anteriors coeficients mensuals al corresponent percentatge (nombre de dies del mes/365) i sumant.

El resultat final queda així:

CÀLCUL DE LA MITJANA ANUAL

MES Nº DE DIES TOTAL

FORMIGONS HIDRÀULICS ESPLANACIÓ ÀRIDS

Gener 31 22,37 22,20 30,61

Febrer 28 22,65 22,50 27,43

Març 31 26,93 26,44 30,68

Abril 30 28,48 28,00 29,20

Maig 31 30,48 29,71 30,48

Juny 30 29,70 29,25 29,70

Juliol 31 30,74 30,48 30,74

Agost 31 30,35 29,71 30,35

Setembre 30 29,98 29,96 29,98

Octubre 31 31,00 31,00 31,00

Novembre 30 27,23 26,85 29,47

Desembre 31 20,50 20,32 30,55

MITJANA ANUAL 27,5 27,2 30

COEFICIENTS DE REDUCCIÓ APLICABLES SEGONS FENÓNEM METEOROLÓGIC

MES M 'M M

Gener 0,29 0,87 0,97

Febrer 0,36 0,82 0,93

Març 0,61 0,81 0,97

Abril 0,90 0,77 0,90

Maig 1,00 0,74 0,94

Juny 1,00 0,87 0,97

Juliol 1,00 0,90 0,97

Agost 1,00 0,81 0,94

Setembre 1,00 0,80 0,93

Octubre 1,00 0,81 0,90

Novembre 0,70 0,80 0,93

Desembre 0,26 0,87 0,97


Clau: DB-02125.2


3 HIDROLOGIA

En el present capítol es realitzarà una descripció del mètode emprat per calcular els diferents cabals de càlcul que seran d’utilitat per al dimensionament dels diferents elements de drenatge a disposar en el present projecte.

La magnitud final dels diferents cabals de càlcul s’obtindrà a partir dels següents passos:

1 Delimitar geogràficament les diferents conques de les quals se n’ha d’obtenir un cabal d’escolament.

2 Estimar el valor de Precipitació Màxima Diària (Pd) per cadascuna de les conques definides.

3 Obtenció dels cabals de càlcul a partir del Mètode Racional, el qual es recull a la Instrucció 5.2-IC.

3.1 Definició de les conques de drenatge. Característiques físiques

Les conques utilitzades per al càlcul dels diferents cabals del disseny s’han definit de forma que cada obra de drenatge tingui assignada només una conca. En aquest sentit existeixen conques que alhora són subconques d’altres de major extensió. La situació i delimitació de les mateixes es mostren en els plànols de l’apèndix 1 del present annex.

En el procés d’obtenció dels cabals de càlcul, ens seran d’utilitat els següents paràmetres físics referents a les conques delimitades:

L’àrea de la conca (A). El pendent de la conca (J), que s’obtindrà a partir del seu desnivell i de la

longitud de la llera. El llindar d’escolament (P0), que representa el valor de precipitació a partir del

qual l’aigua circula per la superfície. El seu valor depèn de la tipologia i usos del sòl de cada conca.

El temps de concentració (Tc), que es defineix com el temps màxim que triga l’aigua en arribar al punt de desguàs de la mateixa en forma de vessament superficial.

3.1.1 Llindar d’escolament (P0)

El denominat llindar d’escolament d’una conca (P0) és el paràmetre que permet calcular la pluja neta a partir d’una determinada precipitació, pel que engloba la intercepció per vegetació, l’emmagatzemat en petites depressions de la superfície del terreny i la infiltració.

La Instrucció 5.2-IC presenta una metodologia amb la finalitat d’estimar el valor inicial del llindar d’escolament, el qual es basa en un mètode estandarditzat pel Soil Conservation Service (SCS). Per a estimar el valor inicial de P0 és necessari conèixer els següents paràmetres per a cadascuna de les conques definides:

Els usos del sòl de la conca. El pendent del terreny. En aquest sentit el mètode racional divideix la conca en

zones on el terreny presenta pendents inferiors al 3% y en zones on els pendents son majors o iguals al 3%.

La textura del sòl dels diferents terrenys de la conca d’escolament. El mètode racional divideix els sòls en quatre grups segons la seva textura: sòls tipus A, B, C o D. En aquest sentit es consideren sòls del tipus a com a sòls amb una ràpida capacitat d’infiltració donant com a resultat un drenatge perfecte. Els sòls tipus B presenten una moderada capacitat d’infiltració i aconsegueixen un drenatge de bo a moderat. Els sòls tipus C tenen una capacitat d’infiltració lenta, el que implica que presenten un drenatge imperfecte. Finalment, els sòls tipus D tenen una capacitat d’infiltració molt lenta, pel que el drenatge que s’aconsegueix és pobre o molt pobre.

Mitjançant el suport d’eines de Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG), s’ha estimat el valor mitjà de P0 per a cada conca a partir de la divisió de la mateixa en zones amb valor constant de P0. Els plànols on es mostra la citada divisió de conques s’adjunten a l’apèndix 2 del present annex.

Els valors del llindar d’escolament (P0) de cada conca s’han de multiplicar per un coeficient corrector, fixat en 1,3 per Catalunya, segons estableix l’Agència Catalana de l’Aigua en les “Recomanacions pel disseny d’infraestructures que interfereixen amb cursos fluvials” de gener de 2004. Aquest coeficient reflexa la variació regional de la humitat habitual en el sòl al començament de les avingudes significatives, i inclou una majoració (de l’ordre del 100%) per evitar sobrevaloracions del cabal de referència a causa de certes simplificacions del tractament estadístic del mètode.

Els valors de P0 finalment estimats per a cadascuna de les conques definides es mostren a la Taula 16.

3.1.2 Temps de concentració (Tc)

Per obtenir el temps de concentració (Tc) podem utilitzar la següent expressió (Fórmula de Témez):

76,0

4/1c JL3,0T

;

on:

Tc: Temps de concentració de la conca expressat en hores; L: Longitud del curs principal de la conca; J: Pendent mitjà del curs principal en tant per u.

Per a les conques amb un grau d’urbanització superior al 4% l’Agència Catalana de l’Aigua recomana aplicar un coeficient corrector a l’expressió anterior:

76,0

4/1c JL3,0

211T

,

;

on representa el grau d’urbanització de la conca expressat en tant per u.

Els diferents valors de percentatge urbanitzat per a cada conca s’han determinat a partir de dades d’usos del sòl obtingudes mitjançant eines de SIG (Sistemes d’Informació Geogràfica). La superfície de les conques ocupada per zones urbanitzades i/o impermeables es delimita en els plànols adjuntats a l’apèndix 1 del present annex. Per altra banda, els percentatges de superfície urbanitzada per a cada conca es mostren a la Taula 16.


Clau: DB-02125.2


3.1.3 Resultats obtinguts

A la taula següent es mostren els resultats que s’han obtingut en referència als paràmetres físics de cadascuna de les conques definides en el present Projecte Constructiu. Els valors de cota màxima i mínima interiors, la superfície i la longitud màxima interior de cada conca, s’han obtingut, també, a partir d’eines de SIG.


Clau: DB-02125.2


Denominació de la conca

Identificador geogràfic

Long. màx. interior conca

Cota màx.

conca

Cota mín.

conca Pendent Superfície

Llindar d'escolament

inicial (P0) Coef.

multiplicador regional (M)

Llindar d'escolament de càlcul (P'0)

Temps de concentració

inicial (Tc) Sup.

urbanitzada Temps de

concentració de càlcul (T'c)

[km] [m] [m] [m/m] [km2] [mm] [mm] [h] [%] [h]

21.9 0,800 255,00 162,00 0,116 0,300 18,59 1,30 24,17 0,381 0,00 0,381

22.0 el Cardener

22.8 0,720 250,00 190,00 0,083 0,087 17,23 1,30 22,40 0,375 0,00 0,375

23.0 0,582 256,00 195,00 0,105 0,422 22,97 1,30 29,86 0,305 0,00 0,305

23.3 0,290 212,00 198,00 0,048 0,043 17,24 1,30 22,41 0,208 0,00 0,208

23.7 el Cardener

24.2 0,550 299,00 197,00 0,185 0,088 15,25 1,30 19,83 0,262 29,59 0,153

23.1.3 0,330 198,00 190,00 0,024 0,047 29,93 1,30 38,91 0,262 0,00 0,262

23.1.4 el Cardener

Taula 16: Característiques físiques de les conques definides.

Les conques pertanyents al riu Cardener no presenten paràmetres físics per tal d’estimar-ne els cabals d’escolament perquè els mateixos s’extreuen de l’Estudi de Planificació de l’Espai Fluvial (PEF) del riu Llobregat.


Clau: DB-02125.2


3.2 Estudi de la pluviometria. Precipitacions màximes diàries (Pd)

Una cop coneguts els paràmetres físics de les diferents conques definides em present Projecte Constructiu, es durà a terme un estudi pluviomètric de la zona amb la finalitat d’assignar un valor de precipitació màxima diària (Pd) a cadascuna de les conques definides.

Per a obtenir els valors de les precipitacions màximes diàries, existeixen dues metodologies:

Un mètode analític consistent en un tractament estadístic de sèries de pluges històriques. Per al càlcul analític s’utilitzen dos mètodes estadístics d’ajustos diferents: Gumbel i SQRT-ETmàx.

Un mètode gràfic que consisteix en utilitzar els mapes d’isomàximes publicats pel CEDEX.

3.2.1 Mètode analític. Tractament estadístic de dades històriques de pluges

L’estudi i anàlisi dels registres existents sobre precipitacions permet obtenir els valors mitjans màxims i establir funcions de distribució que estimin, per a un període de retorn determinat, el valor de les precipitacions màximes corresponents.

La metodologia seguida a l’anàlisi es pot desglossar mitjançant els punts següents:

Descripció de les estacions pluviomètriques i relació de les dades obtingudes en cadascuna d’elles.

Tractament de dades i criteris de selecció d’estacions. Càlcul de la precipitació màxima anual en 24 hores i de la precipitació màxima

mensual anual. Determinació de la variació pluviomètrica estacional. Càlcul de les precipitacions màximes en 24 hores per a diferents períodes de

retorn. Ajust de Gumbel i SQRT-ETmàx.

Una vegada calculats els valors de precipitació màxima diària (Pd) mitjançant els mètodes estadístics per a cadascuna de les estacions seleccionades, s’assignarà un valor de Pd per a cada conca a partir del mètode d’interpolació dels polígons de Thiessen. Aquest mètode, el qual es basa en la distància euclidiana, permet crear polígons al unir els punts de les estacions meteorològiques entre sí i traçant les mediatrius dels segments d’unió. Les interseccions de les mediatrius determinen una sèrie de polígons al voltant de els estacions meteorològiques de tal forma que el perímetre dels polígons generats sigui equidistant a les estacions veïnes, designant així la seva àrea d’influència. Dins de cada àrea d’influència de les estacions, els valors de Pd seran obtinguts am partir dels anàlisis de registres de les mateixes. D’aquesta forma el valor de Pd assignat a cada conca s’obtindrà mitjançant una ponderació depenent de les àrees d’influència que la mateixa abasti.

Els polígons de Thiessen apareixen en el plànol de situació d’estacions meteorològiques adjuntat a l’apèndix 1 del present annex.

Descripció de les estacions pluviomètriques i relació de dades obtingudes

De les diferents estacions meteorològiques consultades, s’han seleccionat les següents quatre per a realitzar el tractament de dades pluviomètriques:

0149 Manresa. 0163A Esparreguera (Aigües). 0155U Castellbell i el Vilar. 0189A Terrassa “Plaça de la Creu”.

Les dades pluviomètriques disponibles de les quatre estacions mencionades, facilitades per l’Agència Estatal de Meteorologia (AEMET), són les següents:

Precipitació total mensual. Precipitació màxima diària mensual. Dies de pluja. Dies de precipitació apreciable. Dies de precipitació inapreciable. Dies de precipitació >1 mm. Dies de precipitació >10 mm. Dies de precipitació >30 mm. Dies de neu. Dies amb el sòl cobert de neu. Dies de calamarsa. Dies de tempesta. Dies de boira. Dies de rosada. Dies de gebrada.

Tractament de les dades

Amb les dades que es tenen referents a la precipitació mensual, interessa determinar, per a cada estació, els següents valors:

Precipitació mitjana anual. Precipitació màxima anual en 24 hores. Precipitació màxima mensual.

A partir de les dades mensuals subministrades per l’AEMET, s’han elaborat les taules corresponents agrupant dades en funció del denominat “any hidrològic” (d’octubre a setembre). D’aquesta forma s’han obtingut els valors significatius i s’ha comptabilitzat el nombre d’anys complets.

Per tal que els valors mitjans obtinguts siguin suficientment representatius, s’haurà de disposar del major nombre possible d’anys complets. En aquest sentit, les quatre estacions pluviomètriques analitzades presenten un nombre d’anys registrats que oscil•la entre els 28 i els 55 anys. Existeixen alguns pocs registres anuals que no són complets. Aquests casos s’han tingut igualment en compte prenent el major valor mensual.

Càlcul de la precipitació màxima anual en 24 hores i de la precipitació màxima mensual anual. Variació pluviomètrica estacional

A totes les estacions analitzades s’ha procedit a la determinació de la precipitació màxima diària de 7 a 7 hores i de la precipitació màxima mensual a nivell anual, indicant en ambdós casos el mes en el que aquest fenomen es produeix. A partir d’aquestes dades s’ha obtingut la freqüència amb el que cadascun d’aquests fenòmens es produeix a cada mes.

Dins de l’apèndix 2, a la col·lecció de taules “Freqüència de Precipitació Màxima Mensual Diària i de Precipitació Màxima Mensual” s’hi inclouen les taules que recullen els valors de la Precipitació Anual, la Precipitació Màxima Diària i la Precipitació Màxima Mensual, obtinguts a partir dels registres de cadascuna de les estacions considerades.


Clau: DB-02125.2


Càlcul de precipitacions màximes diàries per diferents períodes de retorn

METODOLOGIA

Per a la determinació de les màximes precipitacions es parteix de la hipòtesi de que les precipitacions es corresponen amb variables aleatòries i indefinides, subjectes a una distribució estocàstica determinada.

Son dues les variables les que definiran una determinada precipitació: el temps de duració del meteor i el temps de duració del mateix.

Per a estimar la pluja corresponent a un determinat període de retorn, la metodologia de treball empleada es basa, fonamentalment, en un ajust de la llei de distribució de freqüències a la sèrie històrica disponible de valors màxims anuals en 24 hores (de 7 a 7 hores), obtenint-se com a resultat els valors extrems que cal esperar per a diferents períodes de retorn.

Existeixen diverses funcions de distribució de freqüències per a analitzar estadísticament les sèries de valors extrems, però no existeix cap base teòrica ferma que doni suport a l’ús exclusiu d’una determinada.

En funció de les dades que facilita l’Agència Estatal de Meteorologia (AEMET), el més operatiu és l’estudi de les precipitacions màximes diàries. A partir de les dades subministrades de la AEMET s’han estimat, per a cada estació meteorològica, les precipitacions màximes diàries per als períodes de retorn 5, 10, 25, 50, 100 i 500 anys.

Per a la determinació de les precipitacions màximes diàries, en funció dels citats períodes de retorn, s’han utilitzat dos mètodes estadístics diferents: el mètode estadístic d’ajust de Gumbel i el mètode estadístics d’ajust SQRT-ETmàx.

LLEI DE GUMBEL I AJUST SQRT-ETmàx

Per al càlcul analític s’han utilitzat dos mètodes estadístics d’ajustos diferents: el de Gumbel i el SQRT-ETmàx. Els dos són mètodes de dos paràmetres que no requereixen regionalització de les dades, però que, a canvi, perden certa flexibilitat en la reproducció de les característiques estadístiques observades en els mateixos. S’utilitzen dos mètodes en lloc d’un per a tenir major contrast i fiabilitat (la funció de Gumbel tendeix a infraestimar els períodes de retorn alts).

La llei de Gumbel utilitzada tradicionalment a Espanya per a anàlisis pluviomètriques assumeix un valor del coeficient de biaix (Cs) igual a 1,14, el que contradiu freqüentment els valors mostrals observats i condueix, en aquests casos, a resultats del costat de la inseguretat.

Aquesta inquietud respecte a la infravaloració dels resultats obtinguts amb la llei de Gumbel i les dificultats d’aplicació de lleis amb més de dos paràmetres, va implicar que es proposés una nova llei amb dos paràmetres: la SQRT-ETmàx. Aquesta llei assumeix un valor Cs superior al resultant de Gumbel i que és funció del valor del coeficient de variació (Cv). Els quantils estudiats són similar s als obtinguts per Gumbel per a períodes de retorn baixos i mitjans, aconseguint valors superiors per a alts períodes de retorn. A més, entre tots els models de llei analitzats (GEC, LP3, TCEV...) la llei de SQRT-ETmàx és la que ha estat específicament proposada per a la modelització estadística de màximes pluges diàries.

Per al càlcul de valors extrems associats a diferents període de retorn mitjançant un ajust estadístic Gumbel es calcula, en primer lloc, les mitjanes aritmètiques i les desviacions típiques mitjançant les següents expressions:

nP

x max

;

1

max 2

nxP

x ;

on:

x: Mitjana aritmètica. x: Desviació típica. n: Nombre d’anys de la mostra. Pmax: Precipitació màxima anual en 24 hores.

D’acord amb la distribució de màxims de Gumbel, la precipitació màxima corresponent als períodes de retorn requerits es calcula mitjançant l’expressió següent:

aT

Tb

xGumbelPd x

1lnln ;

on:

Pd: Precipitació màxima en 24 hores (associada a T) en mm. T: Període de retorn requerit en anys. x: Mitjana aritmètica de les precipitacions màximes anuals en mm. x: Desviació típica de les precipitacions anuals en mm. a,b: Paràmetres del model estadístic que depenen únicament de la mida de la mostra (núm. de precipitacions màximes anuals utilitzades). Els valors dels mateixos es mostren en una taula de l’apèndix 3 del present annex.

Al seu torn, els valors extrems associats a diferents períodes de retorn mitjançant un ajust estadístic SQRT-ETmàx s’obtenen mitjançant la multiplicació dels valors obtinguts mitjançant l’ajust de Gumbel per un paràmetre SQR.

GumbelPdParámSQRETSQRTPd max

Els valors dels paràmetres SQR, els quals depenen dels coeficient de variació (Cv = x/x) i del període de retorn (T), s’adjunten en una taula a l’apèndix 3 del present annex.

TEST DE COMPROVACIÓ

Formulada la hipòtesi de que la distribució de les precipitacions màximes es comporta com una variable aleatòria es distribueix segons la llei de Gumbel o SQRT-ETmàx, és necessari el plantejament d’algun tipus de comprovació de la bondat d’ajust de la distribució a les dades observades, ja que aquestes funcions de distribució suposen que la sèrie de valors observats constitueixen una mostra representativa de la població a la qual pertany, fet que habitualment es compleix, tot i que no resulta estranya l’existència d’algun valor fora del rang. Acceptar sense més la sèrie pot conduir a realitzar unes extrapolacions falses, anormalment grans, que a més de ser errònies, poden portar un notable encariment de les obres projectades.

Un cop estimats els paràmetres de les funcions, es procedeix a realitzar el citat test de comprovació. És necessari contrastar la hipòtesi nul·la si una sèrie mostral deriva d’una determinada distribució estadística amb indeterminat nivell de significació. El test estadístic


Clau: DB-02125.2


generalment més acceptat per a valors continus és el test de Kolmogorov-Smirnov. El valor resultat d’aquest test estadístic es redefineix com el valor màxim de la diferència en valor absolut de la funció de distribució observada i la estimada. Una vegada conegut aquest valor, es calcula el corresponent nivell de significació, el qual ens permetrà acceptar o refusar la hipòtesi nul·la.

La bondat d’ajust (nivell de significació) d’aquesta prova es basa en l’aplicació de la següent fórmula:

nmm0 DxFxFSup

on:

F0(xm): Funció de distribució de probabilitat observada. La mateixa es calcula

amb l’expressió 1n

m1xF m0

, sent m el número d’ordre de la dada

xm i n és el nombre total de dades. F(xm): Valor de la funció de distribució amb els paràmetres ja ajustats. Dn: Percentil de la distribució K(z) que proporciona la taula de Massey que s’adjunta a continuació:

Figura 12: Valors del percentil Dn en funció en la mida de la mostra (n) i del nivell de confiança.

PRESENTACIÓ DE RESULTATS

Per a cada estació seleccionada, s’ha realitzat el corresponent ajust de Gumbel i SQRT-ETmàx obtenint els paràmetres que defineixen les esmentades funcions de distribució. A partir d’aquí, s’ha comparat els valors estimats i els registrats a les estacions meteorològiques seleccionades i s’han obtingut les precipitacions màximes que correspondrien als períodes de retorn de 5, 10, 25, 100 i 500 anys.

A més, s’ha dut a terme la comprovació dels ajustos realitzats mitjançant el test de Kolmogorov-Smirnov, en la qual s’han comparat els valors reals amb els estimats a partir de les funcions de distribució proposades. També s’ha realitzat una gràfica en el que es comparen els valors de l’ajust, el qual permet observar d’una forma ràpida la bondat dels mateixos. Tots els resultats d’aquests càlculs s’adjunten a l’apèndix 3 del present annex.

Un cop realitzat els tests de comprovació per les dades de cada estació, es comprova que les funcions de distribució proposades s’ajusten als valors registrats a cadascuna de les estacions amb una fiabilitat bastant alta.

Les magnituds de Pd estimades per a cada estació meteorològica, mitjançant el mètode analític, es resumeixen a la següent taula:

Precipitacions diàries màximes. Pd (mm)

Mètode Estacions T=5 T=10 T=25 T=50 T=100 T=500

Ajust estadístic GUMBEL

Estació MANRESA (0149) 75 90 108 122 135 166

Estació MANRESA (LA CULLA) (0149D) 89 109 134 152 171 213

Estació ESPARREGUERA (AIGÜES) (0163A) 91 108 129 145 161 197

Estació TERRASSA (PL. DE LA CREU) (0189A) 100 122 149 169 189 235

Ajust estadístic

SQRT-ETmax

Estació MANRESA (0149) 73 88 109 126 144 189

Estació MANRESA (LA CULLA) (0149D) 85 106 135 158 184 247

Estació ESPARREGUERA (AIGÜES) (0163A) 89 107 131 150 170 221

Estació TERRASSA (PL. DE LA CREU) (0189A) 97 120 150 176 203 270

Taula 17: Valors de Pd estimats per mètodes estadístics.

A partir d’aquests valors estimats per a cadascuna de les estacions analitzades, s’assigna un valor de Pd per a cada conca estudiada a partir del mètode d’interpolació dels polígons de Thiessen. Els valors assignats a cada conca es resumeixen a la Taula 3.

3.2.2 Mètode gràfic

El mètode gràfic d’estimació del valor de precipitació màxima diària (Pd) es basa en l’ús dels mapes d’isomàximes editats pel Ministeri de Foment (1999).

La metodologia de càlcul de la Pd d’una determinada conca mitjançant el mètode gràfic és relativament senzilla. Primer es representa la divisòria de la conca que s’està estudiant, seguidament s’obtenen les àrees que quedin tancades entre isomàximes de precipitació i, finalment, es calcula el valor de Pd i es realitza la mitjana dels valors de Pd per a cadascuna de les isomàximes ponderades segons les àrees corresponents.

i

idid A

PSP ; sent SS

ii ;


Clau: DB-02125.2


on:

Pd: Precipitació màxima diària de cada conca, expressada en mm. S: Superfície de la conca, expressada en km2. (Pd)i: Precipitació màxima diària de l’àrea tancada entre dues isomàximes de precipitació. Es calcula com la mitjana de les precipitacions mitjanes corresponents a les dues isomàximes. S’expressen en mm. Si: Superfície tancada per les isomàximes de precipitació expressada en km2.

A efectes pràctics, la materialització de la metodologia exposada anteriorment per a la determinació del valor de la Pd associada a una determinada conca es podrà realitzar seguint diferents metodologies, que depenen fonamentalment de les aplicacions informàtiques que s’utilitzin:

Si s’utilitzen eines de Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG) per al tractament de malles (grids) es recomana considerar la malla 1000x1000 m present en els mapes que facilita l’Agència Catalana de l’Aigua (inicialment generats pel CEDEX) i obtenir la precipitació diària com a mitjana dels valors de les cel·les de la malla.

Si s’usen eines de l’entorn CAD s’hauran de superficiar les àrees compreses entre les diferents isomàximes i associar cadascuna a la mitjana de precipitacions Pd de les isomàximes que la defineixen.

En el cas del present Projecte Constructiu s’han utilitzat eines de Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG) per a l’estimació dels valors de Pd a cadascuna de les conques definides. Els resultats facilitats per SIG s’adjunten a l’apèndix 4 del present annex. Al seu torn, la malla 1000x1000 m de la zona de conques es representa als plànols de conques adjuntats a l’apèndix 4.

Els valors de Pd finalment obtinguts per a cada conca, mitjançant el mètode gràfic, es resumeixen a la Taula 3 .

3.2.3 Resultats obtinguts. Contrast entre mètodes

Per cadascuna de les conques s’han obtingut tres valors diferents precipitació màxima diària (Pd), obtinguts a partir de dos mètodes analítics (ajustos de Gumbel i SQRT-ETmàx) i un mètode gràfic. Els mateixos s’adjunten a la taula següent:


Clau: DB-02125.2


Conca

Superfície Precipitacions màximes diàries inicials (Pd) [mm]

Períodes de retorn (T)

[km2]

T = 5 anys T = 10 anys T = 25 anys T = 50 anys T = 100 anys T = 500 anys

Gumbel SQRT-ETmàx SIG Gumbel SQRT-

ETmàx SIG Gumbel SQRT-ETmàx SIG Gumbel SQRT-


ETmàx SIG

21.9 0,300 89,00 85,00 78,90 109,00 106,00 94,79 134,00 135,00 94,79 152,00 158,00 117,79 171,00 184,00 156,66 213,00 247,00 207,66

22.0

22.8 0,087 89,00 85,00 77,04 109,00 106,00 93,04 134,00 135,00 93,04 152,00 158,00 116,04 171,00 184,00 153,08 213,00 247,00 203,11

23.0 0,422 89,00 85,00 76,92 109,00 106,00 92,92 134,00 135,00 92,92 152,00 158,00 115,85 171,00 184,00 152,92 213,00 247,00 202,77

23.3 0,043 89,00 85,00 77,00 109,00 106,00 93,49 134,00 135,00 93,00 152,00 158,00 116,00 171,00 184,00 153,00 213,00 247,00 203,00

23.7

24.2 0,088 89,00 85,00 76,49 109,00 106,00 92,49 134,00 135,00 92,49 152,00 158,00 114,49 171,00 184,00 151,98 213,00 247,00 200,48

23.1.3 0,047 89,00 85,00 77,49 109,00 106,00 93,00 134,00 135,00 93,49 152,00 158,00 116,49 171,00 184,00 153,98 213,00 247,00 204,48

23.1.4

Taula 18: Valors de precipitació màxima diària utilitzats per al càlcul de cabals.


Clau: DB-02125.2


Dels tres valors de Pd estimats per cada conca, en diferents períodes de retorn, se n’haurà d’escollir un per a dur a terme, a posteriori, el càlcul de cabals de disseny. En aquest sentit, l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA), en la seva publicació “Recomanacions Tècniques per als Estudis d’Inundabilitat d’àmbit local” (2003), recomana utilitzar els valors de precipitació diària Pd obtinguts dels mapes d’isomàximes publicats per la mateixa Agència, degut al risc de cometre errors significatius en el càlcul de la precipitació diària Pd a partir del tractament estadístic de les sèries de pluges històriques obtingudes dels registres de eles estacions meteorològiques properes a la conca que s’està estudiant. En conseqüència, en el present Projecte Constructiu només s’utilitzaran els valors de Pd estimats el mètode gràfic (amb eines de S.I.G.).

Una vegada escollits els valors estimats definitius de precipitació màxima diària (Pd), caldrà reduir el seus valors aplicant el coeficient ka, anomenat coeficient de simultaneïtat, mitjançant l’expressió:

ka = 1 per A ≤ 1

ka = 1- log A

15 ; per a 1 < A ≤ 3000

on:

ka: coeficient de simultaneïtat (factor reductor de la pluja diària); log A: logaritme decimal de l’àrea (en km2).

L’aplicació d’aquest coeficient de simultaneïtat età motivada perquè els valors de precipitació diària utilitzats en la construcció dels mapes d’isomàximes, o en el tractament estadístic les seves sèries històriques, són obtinguts per a punts concrets (estacions meteorològiques) en comptes d’àrees extenses, que és el que es considera en els càlculs. Amb aquest coeficient es té en compte el fet que aquestes estacions algunes vegades són a prop del centre del xàfec, altres vegades a prop de les vores exteriors i altres vegades en posicions intermèdies.

Per tant, el valor de la precipitació diària que caldrà utilitzar en el càlcul dels cabals és el valor P’d calculat com:

P’d = ka · Pd

Finalment, els valors de precipitació màxima diària de càlcul (P’d) obtinguts es resumeixen a la taula següent:


Clau: DB-02125.2


Conca

Superfície Precipitacions màximes diàries de càlcul (P’d) [mm]


[km2]


Gumbel SQRT-ETmàx SIG Gumbel SQRT-



ETmàx SIG

21.9 0,300 89,00 85,00 78,90 109,00 106,00 94,79 134,00 135,00 94,79 152,00 158,00 117,79 171,00 184,00 156,66 213,00 247,00 207,66

22.0

22.8 0,087 89,00 85,00 77,04 109,00 106,00 93,04 134,00 135,00 93,04 152,00 158,00 116,04 171,00 184,00 153,08 213,00 247,00 203,11

23.0 0,422 89,00 85,00 76,92 109,00 106,00 92,92 134,00 135,00 92,92 152,00 158,00 115,85 171,00 184,00 152,92 213,00 247,00 202,77

23.3 0,043 89,00 85,00 77,00 109,00 106,00 93,49 134,00 135,00 93,00 152,00 158,00 116,00 171,00 184,00 153,00 213,00 247,00 203,00

23.7

24.2 0,088 89,00 85,00 76,49 109,00 106,00 92,49 134,00 135,00 92,49 152,00 158,00 114,49 171,00 184,00 151,98 213,00 247,00 200,48

23.1.3 0,047 89,00 85,00 77,49 109,00 106,00 93,00 134,00 135,00 93,49 152,00 158,00 116,49 171,00 184,00 153,98 213,00 247,00 204,48

23.1.4

Taula 19: Valors de precipitació màxima diària utilitzats per al càlcul de cabals.


Clau: DB-02125.2


3.3 Obtenció dels cabals de càlcul. Mètode racional

3.3.1 Introducció

Per tal d’obtenir una estimació dels cabals per als diferents períodes de retorn, en funció de la mida i la naturalesa de la conca aportant, s’ha adoptat el Mètode Racional extret de la Instrucció de Carreteres 5.2-I.C “DRENAJE SUPERFICIAL” aprovada per Ordre Ministerial de 14 de Maig de 1990. Algunes parts del procés del mètode racional vénen condicionades pel que s’especifica les “Recomanacions Tècniques per als Estudis d’Inundabilitat local” de l’Agència Catalana de l’Aigua (2003).

3.3.2 Desenvolupament del mètode utilitzat

Per al càlcul de cabals per a diferents períodes de retorn de les conques interceptades pel traçat s’aplica, d’acord amb l’exposat en les “Recomanacions Tècniques per als Estudis d’Inundabilitat local” de l’Agència Catalana de l’Aigua (2003), la següent formulació:

Q C A It k• •

.*

3 6

on:

Q: cabal (en m3/s); C: coeficient mig de vessament de la conca o de la superfície drenant; A: àrea de la conca o superfície drenant (en km2); It: màxima intensitat mitjana de precipitació en el període de retorn considerat; i en un interval de temps igual al temps de concentració de la conca (en mm/h); k: coeficient d’uniformitat, el qual depèn del temps de concentració;

k tt

114

1 25

1 25

.

.

sent:

t: Temps de concentració en hores.

3.3.2.1 Obtenció de la màxima intensitat mitjana de precipitació

Per a calcular el cabal corresponent a un cert període de retorn, es necessita conèixer la intensitat de pluja corresponent a aquest període de retorn i per a un interval de temps corresponent al temps de concentració de la conca.

128

28

11,0

1,01,0

CT

Tc

IdI

IdI

on:

ITc: màxima intensitat mitjana de precipitació en el període de retorn considerat i en un interval de temps igual al temps de concentració de la conca (en mm/h); Id: Intensitat mitjana màxima diària de precipitació, corresponent al període de retorn considerat (en mm/h); Tc: Temps de concentració (en hores).

El valor IdI1 s’obté de la Figura 2.2 de la Instrucció. A la comarca estudiada (Bages) el seu

valor es considera 11.

El valor Id, expressant Pd en mm, serà:

)/(24

)()( hmm

PdId T

T

màxima diària de càlcul (P’d), obtingut a partir de la multiplicació d’un coeficient reductor que depèn de l’extensió de la conca, el càlcul del qual s’exposa a l’apartat 3.2.3 del present annex.

Tal i com s’ha definit anteriorment, el temps de concentració d’una conca es defineix com el temps màxim que triga l’aigua en arribar al punt de desguàs de la mateixa en forma de vessament superficial. Per a calcular-lo podem utilitzar la formulació mostrada en el capítol 3.1.2.

Coneixent tots aquests paràmetres es pot obtenir la relació ITc/Id per a l’interval desitjat.

3.3.2.2 Coeficient d’escolament

Un altre terme que intervé a la fórmula d’aplicació del mètode racional és el coeficient d’escolament. Aquest coeficient vol expressar el tant per ú d’aigua de pluja que es transforma en escolament superficial. Aquest paràmetre es calcula mitjançant la següent fórmula:

2

0

00

11

231

PPd

PPd

PPd

C

on:

P0: Llindar d’escolament (en mm), que representa el valor de precipitació a partir del qual l’aigua circula per la superfície. Pd: Precipitació total diària corresponent al període de retorn T (en mm).

Els valors del coeficient d’escolament (P0) utilitzats són els mostrats a la Taula 16. Els mateixos s’han multiplicat per un coeficient corrector, fixat en 1,3 per a Catalunya, segons estableix l’Agència Catalana de l’Aigua en les “Recomanacions pel disseny d’infraestructures que interfereixen amb cursos fluvials” de gener de 2004.

El paràmetre Pd tal i com s’ha comentat a l’apartat 3.2, representa la precipitació màxima diària per a cada conca, les magnituds de la qual s’han presentat a la Taula 18.

3.3.2.3 Superfície de les conques interceptades

L’àrea de les conques interceptades, que es tracta del paràmetre que ens falta per tal de poder calcular els cabals de càlcul, les obtenim a partir de les dades mostrades a la Taula 16 de l’apartat 3.1.3.


Clau: DB-02125.2


3.3.3 Càlcul de cabals

Tal i com s’ha exposat a l’apartat anterior, el cabal que circula pel punt de desguàs d’una conca es pot calcular amb l’expressió següent:

Q C A It k• •

.*

3 6

on:

Q: cabal (en m3/s); C: coeficient mig de vessament de la conca o de la superfície drenant; A: àrea de la conca o superfície drenant (en km2); It: màxima intensitat mitjana de precipitació en el període de retorn considerat; i en un interval de temps igual al temps de concentració de la conca (en mm/h); k: coeficient d’uniformitat, el qual depèn del temps de concentració;

k tt

114

1 25

1 25

.

.

sent:

t: Temps de concentració en hores.

Aquesta formulació es coneix amb la denominació de “FÓRMULA RACIONAL”, i únicament és útil la seva utilització en conques de petita extensió i temps de concentració breus, ja que en aquest tipus de conques es poden adoptar com a acceptables les hipòtesis de regularitat espacial i temporal de la pluja.

Aleshores, amb totes les dades que es tenen a disposició, finalment s’han calculat tots els cabals de càlcul per a cada una de les conques vessant, i per a diferents períodes de retorn. Les magnituds que finalment s’han obtingut s’adjunten a la Taula 20.


Clau: DB-02125.2


Conca Identificador geogràfic

Temps de concentració

de càlcul (T'c)

Coeficient d'uniformitat

(k)

Llindar d'escorrentiu

de càlcul (P'0) Sup.



P'd [mm] C It

[mm/h] Q5

[m3/s]P'd

[mm] C It [mm/h]

Q10 [m3/s]

P'd [mm] C It

[mm/h]Q25

[m3/s]P'd

[mm] C It [mm/h]

Q50 [m3/s]

P'd [mm] C It

[mm/h] Q100

[m3/s] P'd

[mm] C It [mm/h]

Q500 [m3/s] [h] [mm]

21.9 0,381 1,021 24,165 0,300 78,90 0,29 63,16 1,57 94,79 0,35 75,88 2,28 94,79 0,35 75,88 2,28 117,79 0,43 94,29 3,44 156,66 0,53 125,40 5,64 207,66 0,62 166,23 8,84

22.0 El Cardener 1.717,40

22.8 0,375 1,021 22,399 0,087 77,04 0,31 62,24 0,48 93,04 0,37 75,17 0,69 93,04 0,37 75,17 0,69 116,04 0,45 93,75 1,04 153,08 0,55 123,67 1,68 203,11 0,64 164,10 2,61

23.0 0,305 1,016 29,855 0,422 76,92 0,22 69,49 1,81 92,92 0,28 83,95 2,77 92,92 0,28 83,95 2,77 115,85 0,35 104,66 4,35 152,92 0,45 138,15 7,33 202,77 0,55 183,18 11,88

23.3 0,208 1,010 22,407 0,043 77,00 0,31 85,12 0,31 93,49 0,37 103,36 0,46 93,00 0,37 102,81 0,46 116,00 0,45 128,24 0,69 153,00 0,55 169,14 1,11 203,00 0,64 224,42 1,72

23.7 El Cardener 1.717,40

24.2 0,153 1,007 19,831 0,088 76,49 0,35 98,85 0,85 92,49 0,41 119,53 1,22 92,49 0,41 119,53 1,22 114,49 0,49 147,96 1,79 151,98 0,59 196,41 2,85 200,48 0,68 259,07 4,34

23.1.3 0,262 1,013 38,908 0,047 77,49 0,15 75,97 0,15 93,00 0,20 91,18 0,24 93,49 0,20 91,66 0,24 116,49 0,26 114,21 0,40 153,98 0,36 150,96 0,72 204,48 0,46 200,47 1,22

23.1.4 El Cardener 1.717,40

Taula 20: Cabals de càlcul per a cada conca vessant.


Clau: DB-02125.2


4 DRENATGE TRANSVERSAL

L’objectiu del present capítol és el de dimensionar els diferents elements de drenatge transversal necessaris per a desguassar els cabals de càlcul de cada conca obtinguts en el capítol anterior.

4.1 Consideracions generals i criteris bàsics

4.1.1 Normatives a emprar

Per al dimensionament dels diferents elements de drenatge transversal es seguiran les especificacions de les següents recomanacions i normatives:

Instrucció 5.2-IC de Drenatge Superficial (MOPU, 1990). Recomanacions tècniques per als estudis d’inundabilitat d’àmbit local (ACA,

2003). Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen

amb l’espai fluvial (ACA, 2006).

El motiu pel qual són d’aplicació les Recomanacions de l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA) és la pertinença de totes les conques del present Projecte a la conca del riu Ter, la qual l’ACA hi té competències plenes.

4.1.2 Períodes de retorn

Segons el que s’especifica en la publicació “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), el període de retorn que s’utilitzarà per a dimensionar hidràulicament (capacitat hidràulica, sobreelevació, resguards) els diferents elements de drenatge transversal serà el de 500 anys.

4.1.3 Resguard respecte de la plataforma

La Instrucció 5.2-IC especifica uns valors mínims de resguards entre la làmina d’aigua i la pròpia carretera o vies adjacents, depenent de la Intensitat Mitjana Diària de vehicles (IMD) de les vies afectades.

Segons la Taula 1-1 de la Instrucció 5.2-IC, al presentar la carretera objecte del present Projecte una IMD major de 2.000 veh/dia, serà necessari mantenir un resguard mínim de 0,50 m entre el màxim nivell de la làmina d’aigua i la superfície de la plataforma.

4.1.4 Velocitats màximes

Segons el s’especifica a la taula 1-3 de la instrucció 5.2-IC, es podrà considerar que la corrent no produirà danys importants per erosió de la superfície de la llera o conducte, quan aquests siguin de formigó, si la velocitat mitjana no supera els 6 m/s.

4.2 Criteris de càlcul hidràulic

Els criteris que s’han seguit per al dimensionament de les diferents obres de drenatge transversal són els que estan exposats a les “Recomanacions per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb cursos fluvials, juny 2004. Agència Catalana de l’Aigua”.

Les citades recomanacions de l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA) defineixen el criteri de càlcul per a seguir en cada cas tenint en compte la magnitud del cabal de disseny i el concepte de danys a tercers catastròfics que, segons la “Instrucción 5.2-IC Drenaje Superficial de Carreteras MOPU 1990 (5.2-IC)”, es produeixen quan es dóna la circumstància de risc de pèrdues de vides humanes o greus danys personals.

Els mencionats criteris de càlcul s’exposen en els capítols següents.

4.2.1 Q500 ≥ 200 m3/s o zona amb risc de danys catastròfics

Quan el cabal del curs d’aigua interceptat per la infraestructura a analitzar és superior a 200 m3/s per a un període de retorn de 500 anys o existeix risc de danys catastròfics s’haurà d’estudiar el comportament hidràulic a l’entorn de l’obra mitjançant un model matemàtic de règim gradualment variat com HEC-RAS o altres professionalment reconeguts per a aquest fi.

El treball amb models matemàtics requereix la definició de la geometria de la llera interceptada, de les planes d’inundació i de les estructures que interfereixen el flux; la definició d’una sèrie de coeficients (coeficients de pèrdues localitzades, coeficients de rugositat), i la definició d’unes condicions de contorn.

Les condicions de contorn, tant aigua amunt com aigua avall, poden referir-se a seccions determinants properes o a diferents referències en punts coneguts del traçat (ponts, aforaments, obres de drenatge, carreteres, camins, ressalts, embassaments,...). En cas de no trobar referències, es perllongarà el tram estudiat per tal de minimitzar el seu efecte en el tram objecte de l’ estudi.

En qualsevol cas, cal fer l’anàlisi més complet possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per a la simulació, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

Tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran de garantir el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn i per a obres de caràcter temporal correspon a l’associat a 25 anys de període de retorn.

També es realitzarà l’anàlisi del comportament hidràulic de la llera en les condicions actuals, sense la infraestructura a projectar o modificar, i amb la implantació de la nova infraestructura, o amb la modificació proposada per a la infraestructura existent, per poder acotar la sobreelevació que aquesta provoca. Per a infraestructures de nova construcció, la sobreelevació de la làmina d’aigua provocada per aquesta haurà de ser menor de 0,3 m respecte l’estat actual sense la infraestructura a projectar o modificar per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn. Per a obres ja existents afectades pel projecte (ampliacions de tauler de ponts, prolongació d’obres de drenatge transversal, etc.), aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació sense l’obra existent.


Clau: DB-02125.2


Figura 13: Esquema sobreelevació a l’entrada de l’obra de drenatge. (Font: ACA).

El resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clan de la mateixa haurà de ser superior a 1 m per a l’avinguda de 500 anys de període de retorn i es comprovarà que la línia d’energia no toca la clau de l’obra. Si es considera que el risc d’obstrucció de l’obra de pas és alt (segons la 5.2-IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de mida similar) es recomana deixar un resguard lliure mínim d’ 1,5 m. Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta.

Figura 14: Esquema del Resguard lliure (Font: ACA).

4.2.2 200 m3/s >Q500 ≥ 50 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics

En zones sense risc de danys catastròfics on el cabal d’avinguda associat a 500 anys de període de retorn és inferior a 200 m3/s i superior a 50 m3/s, com en el cas anterior, per a l’anàlisi del comportament hidràulic a l’entorn de l’obra s’utilitzarà un model matemàtic de règim gradualment variat com HEC-RAS o altres professionalment reconeguts per a aquest fi. En aquest cas s’admetrà que la definició geomètrica del model sigui una simplificació.

En qualsevol cas, és necessari estudiar i justificar els paràmetres i les consideracions utilitzades en la simulació, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

Com en el cas anterior, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran de permetre el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn i per a aquelles amb caràcter temporal correspon a l’associat a 25 anys de període de retorn.

Per a acotar la sobreelevació provocada per la nova infraestructura o per la modificació proposada per a la infraestructura existent, cal realitzar l’anàlisi hidràulica de la llera en l’estat actual sense la infraestructura a projectar o modificar, i futur, en règim gradualment variat, mitjançant l’ús d’un model matemàtic, podent fer simplificacions de la geometria. En el seu cas, es consideraran les seccions determinants pròximes, com ara ponts, estrenyiments, assuts, etc.

La sobreelevació per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn haurà de ser menor de 0,3 m sobre el nivell actual sense la infraestructura a projectar o modificar, com a regla general. Si per les raons que siguin aquesta sobreelevació sobrepassa el límit de 0,30 m establert, s’haurà de justificar degudament l’absència d’afeccions a tercers o bé caldrà preveure mesures per evitar la inundació que es pot provocar, per exemple mitjançant la construcció d’una petita mota o augmentant l’amplada lliure de la infraestructura projectada. Com en el cas anterior, per a modificacions d’infraestructures existents aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació actual sense l’obra existent.

D’altra banda, en el cas d’obres de pas, el resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, per a Q500, serà superior a 0,5 m i es comprovarà que la línia d’energia no toca la clau de l’obra. Si el risc d’obstrucció de l’obra de pas fos mig (segons la 5.2-IC, quan poden ser arrossegades canyes, arbusts i objectes de dimensions similars, en quantitats importants) es deixarà un resguard lliure mínim d’1 m i si el risc d’obstrucció fos alt (segons la 5.2-IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de mida similar) es procurarà deixar un resguard lliure d’1,5 m. Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta.

També en aquest cas caldrà fer l’anàlisi més completa possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per al càlcul.

4.2.3 50 m3/s >Q500 ≥ 7,5 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics

En zones sense risc de danys catastròfics on el cabal d’avinguda associat a 500 anys de període de retorn és inferior a 50 m3/s i superior a 7,5 m3/s, per a l’anàlisi del comportament hidràulic a l’entorn de l’obra, a més de la modelització esmentada en l’apartat anterior es podran utilitzar altres metodologies simplificades. En qualsevol cas, és necessari estudiar i justificar els paràmetres i les consideracions utilitzades en el càlcul.

Com en el cas anterior, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran de permetre el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

Per a aquest rang de cabals de disseny i zona sense risc de danys catastròfics es considera vàlida la metodologia proposada en la 5.2-IC per estimar la sobreelevació a l’entrada de les obres de pas. Cal tenir en compte que els àbacs i fórmules de la 5.2-IC donen el valor del calat aigua amunt de l’obra, i que a aquest cal restar-li el calat en la situació sense obra per obtenir la sobreelevació.

La sobreelevació per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn haurà de ser menor de 0,3 m sobre el nivell actual, com a regla general. Si per les raons que siguin aquesta sobreelevació sobrepassa el límit de 0,30 m establert, s’haurà de justificar degudament l’absència d’afeccions a tercers o bé caldrà preveure mesures per evitar la


Clau: DB-02125.2


inundació que es pot provocar, per exemple mitjançant la construcció d’una petita mota o augmentant l’amplada lliure de la infraestructura projectada. Com en el cas anterior, per a modificacions d’infraestructures existents aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació sense l’obra existent.

Per altra banda, en el cas d’obres de pas el resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, per a Q500, serà superior a 0,5 m i es comprovarà que la línia d’energia no toca la clau de l’obra. Si el risc d’obstrucció de l’obra de pas fos mig (segons la 5.2-IC, quan poden ser arrossegades canyes, arbusts i objectes de dimensions similars, en quantitats importants) es deixarà un resguard lliure mínim d’1 m, i si el risc d’obstrucció fos alt (segons la 5.2-IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de mida similar) es procurarà deixar un resguard lliure d’ 1,5 m. Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta.

També en aquest cas caldrà fer l’anàlisi més completa possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per al càlcul, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

4.2.4 Q500 ≤ 7,5 m3/s i zona sense risc de danys catastròfics

Com en els casos anteriors, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran d’assegurar el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

En general no serà estrictament necessària una anàlisi hidràulica de les condicions inicials de la llera natural, no obstant, s’haurà de justificar que la sobreelevació de l’aigua provocada per la nova infraestructura o per la modificació proposada per a la infraestructura existent no afecta a tercers.

4.3 Disseny i dimensions de les infraestructures

4.3.1 Amplada lliure

Segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), el Sistema Hídric (SH) és la zona de l’espai fluvial necessària per a preservar el règim de corrents en cas d’avinguda en tant que és una zona amb elevat risc d’inundacions. És una zona imprescindible per al riu en tant que vehiculadora del flux d’aigua en avinguda i, alhora, de relació mediambiental amb la resta d’elements naturals. El Sistema Hídric té com a referència la franja delimitada per la línia d’inundació de l’avinguda associada a 100 anys de període de retorn.

L’amplada lliure necessària és la que permet donar continuïtat al Sistema Hídric sota les infraestructures que travessen el curs fluvial i la que permet que circuli el major volum d’aigua amb velocitat apreciable en cas d’avinguda, configurant així la zona de preservació del règim de corrents. Respectar aquesta amplada permet el funcionament eficient del corredor biològic al voltant del curs fluvial i permet evitar que objectes arrossegats per una avinguda obstrueixin el pas de l’aigua.

L’amplada lliure necessària, segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006) pot considerar-se com l’ocupada per l’avinguda de 100 anys de període de retorn on el flux té una velocitat igual o superior a 0,5 m/s i, per tant, és la zona vehiculadora de pràcticament tot el cabal.

Figura 15: Amplada lliure necessària (Font: ACA).

Figura 16: Respecte de l’amplada lliure necessària per part dels estreps (Font: ACA).

Així doncs, el disseny de qualsevol infraestructura que dóna continuïtat a un crus fluvial haurà de tenir una llum lliure mínima entre estreps que respecti la continuïtat del sistema Hídric, per tant, que respecti l’amplada lliure necessària.

En el cas de ponts i viaductes amb piles intermèdies, a més de respectar l’amplada lliure necessària per part dels estreps, aquesta limitació equival a la no ocupació d’aquesta amplada per part de les piles.

Donada la dificultat constructiva que pot representar en alguns casos la condició de respectar-la, en els casos en que això no sigui possible caldrà justificar-ho suficientment. En qualsevol cas, la distribució de les piles haurà de perseguir el màxim respecte possible a aquella amplada i evitar l’emplaçament de les mateixes amb risc de patir problemes d’erosió o despreniment (talussos molt verticals, ...) o bé que doni lloc a vànols d’amplada petita entre pila i estrep, creant zones de turbulències.


Clau: DB-02125.2


Figura 17: Respecte de l’amplada lliure necessària en el cas de ponts i viaductes amb piles intermèdies (Font: ACA).

En tot cas, si es justifica que no és possible respectar l’amplada lliure necessària, i si, aquesta superés els 45 m, en general s’acceptaran separacions mínimes entre piles de 45 m, que mesurades sobre la projecció en planta d’aquestes en la perpendicular al flux resultin com a mínim de 35 m.

Figura 18: Distància mínima entre piles sobre la projecció en planta en la perpendicular al flux (Font: ACA).

4.3.2 Disseny de ponts i viaductes

Segons el que s’especifica en les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), en el disseny de ponts i viaductes s’han de tenir en compte els següents aspectes:

Els pilars de sustentació de les obres de fàbrica tindran en el seu parament aigües amunt formes hidrodinàmiques, amb l’objectiu d’evitar l’acumulació de materials flotants, i es situaran en el sentit dels corrents d’aigua.

Les cotes de fonamentació dels pilars i estreps estaran justificades d’acord amb la geotècnia i els càlculs d’erosió, transitòria i a llarg termini, local i general, en la llera.

Els pilars i estreps es protegiran adequadament enfront les erosions, justificant-se el dimensionament d’aquestes proteccions. Aquestes proteccions en cap cas suposaran una disminució de la secció efectiva de desguàs i, en general, no tenen perquè estendre’s per tot el llit de la llera.

Per als casos en què la llera d’un curs fluvial no tingui prou capacitat per a una avinguda de 500 anys de període de retorn, i es produeixi una inundació dels terrenys confrontants, caldrà fer una anàlisi de l’efecte dels terraplens d’aproximació a l’estructura en la inundabilitat de la zona, especialment en zones molt planeres. En els casos en què s’intercepti la inundació, el criteri a adoptar és el de garantir la permeabilitat dels terraplens mitjançant la col•locació de tubs o arcs. Aquesta mesura ha de permetre reduir la sobreelevació que poden provocar cap a aigua amunt aquests terraplens i, per tant, evitar un augment de la superfície inundable. Atès que la velocitat de l’aigua en les planes d’inundació és petita, aquestes obres de pas només han de complir les dimensions mínimes exigides a les obres de drenatge menors per qüestions de manteniment.

Per als casos en què un curs d’aigua es trobi constret en zona urbana o hi hagi un endegament fet per l’administració hidràulica, en tots dos casos amb capacitat insuficient per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn i sense possibilitat raonable d’ampliació, el disseny d’un pont d’un pont o viaducte haurà de permetre una capacitat de desguàs superior a la del curs d’aigua o endegament existent.

Per als casos en què la llera d’un curs fluvial no tingui prou capacitat per a una avinguda de 500 anys de període de retorn i hi hagi previsió d’endegar-la o d’ampliar l’endegament existent (per exemple en zones urbanes), l’emplaçament dels estreps d’un pont o viaducte de nova construcció haurà de preveure aquest possible endegament.

4.3.3 Disseny d’obres de drenatge menors

S‘entén per obres de drenatge menors (calaixos o tubs) aquelles obres de drenatge transversal la secció de les quals està lligada més directament a dotar de capacitat i que generalment disposen de solera. El seu disseny considera tipus d’embocadura, sistemes de reducció d’aterraments i d’erosions a la seva entrada i sortida, que demostren la seva vinculació directa amb la capacitat de desguàs.

Segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), en el disseny d’aquestes obres de drenatge menors, a més de considerar aquells aspectes associats a càlculs hidràulics que s’han exposat en punts anteriors, cal tenir en compte el següent:

Totes les obres de drenatge menors han de ser visitables i han de permetre l’accés i sortida de la maquinària adequada per a la neteja. Amb aquest objectiu, les dimensions interiors no seran inferiors a 2 m en les seccions circulars i 2x2 m2 en les rectangulars, encara que impliqui que la solera quedi per sota del nivell de la llera. Quan Q500 ≤ 3 m3/s, s’acceptaran diàmetres inferiors, sempre i quan es projectin unes seccions que garanteixin el desguàs i l’absència de risc d’aterrament. En aquests casos les dimensions s’hauran d’ajustar, com a mínim, al que marca la 5.2-IC en funció de la longitud de l’obra. Les mínimes dimensions que recomana la Instrucció 5.2-IC es resumeixen en el quadre següent:

Longitud (m) 3 4 5 10 15

Dimensió mínima (m) 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8

Taula 21: Diàmetre mínim de les obres de drenatge transversal en funció de la seva longitud (Font: Instrucció 5.2-IC).


Clau: DB-02125.2


En cas que el volum interior de l’obra de drenatge menor sigui superior o igual a 250 m3 es facilitarà l’accés i sortida de la maquinària adequada per a la neteja, respectant al màxim la vegetació de ribera i les condicions naturals de la llera.

Les obres de drenatge menors no podran tenir una geometria multicel·lular (bicel·lulars, tricel·lulars, etc.), justificat perquè aquest disseny interfereix l’amplada de llera per on circula la major part del cabal d’una avinguda, ja que afavoreix el risc d’acumulació de materials arrossegats en les testeres intermèdies, disminuint-ne la seva capacitat de desguàs. Aquest disseny, a més, dificulta el manteniment de l’obra.

Les entrades i sortides de l’obra de drenatge es protegiran enfront les erosions, justificant-se el dimensionament i la fonamentació d’aquestes proteccions.

En lleres de perfil estable, el perfil de l’obra de drenatge s’haurà d’ajustar, en la mesura que sigui possible, al de la llera, excepte en cas de rectificacions menors, ja que qualsevol discontinuïtat pot comprometre la seva estabilitat.

Per las casos en què les infraestructures projectades interceptin conques difuses en zones planeres, actuant com a barreres (carreteres en terraplè, línies de ferrocarril, etc.), es projectaran obres de drenatge menors amb l’objectiu de garantir la permeabilitat i reduir la sobreelevació que poden provocar aquestes barreres aigües amunt. Aquestes obres es dimensionaran per desguassar el cabal associat a 500 anys de període de retorn per a la conca associada a l’obra de drenatge.

En aquestes zones planeres, per tal de conduir l’aigua interceptada per la infraestructura cap a l’obra de drenatge i evitar un augment de la inundació respecte la situació prèvia a la construcció de la nova infraestructura, es projectaran cunetons de transport, dimensionats com a mínim pel cabal associat a 100 anys de període de retorn. En cas que l’efecte barrera del terraplè projectat impliqui l’afecció de béns o d’activitats situats aigua amunt, aquests cunetons de transport es dimensionaran per a desguassar l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn. Cal tenir en compte que el cabal de disseny d’aquests cunetons no contempla tot el cabal drenat per la conca , sinó que va augmentant a l’apropar-se a l’OD.

Exceptuant en el cas en que aquelles obres de drenatge projectades aboquin en cursos d’aigua ja definits, serà necessari dissenyar algun sistema que eviti que l’aigua concentrada en l’OD creï un nou curs d’aigua avall. Una possibilitat és completar el sistema de drenatge projectat amb la construcció d’uns cunetons de distribució situats aigua avall de les obres de drenatge, per tal que l’aigua es distribueixi en tota la seva longitud i, un cop superada la cota de coronació dels mateixos, l’aigua sobreïxi creant un escolament difús similar al que es produïa abans de la construcció de la infraestructura.

El dimensionament d’aquests cunetons de distribució no respon a un cabal de disseny concret, sinó que el seu disseny ha d’afavorir el repartiment de l’aigua en tota la seva longitud. Si és possible aquests cunetons hauran de tenir una pendent longitudinal des del punt d’entrada d’aigua cap a cunetes o recs existents, afavorint el desguàs i evitant que quedi aigua embassada en els cunetons. A la sortida de les obres de drenatge transversal que connectin amb aquests cunetons de distribució es construirà un petit bol esmorteïdor protegir amb escullera amb la finalitat de disminuir la velocitat de l’aigua que entra en el cunetó i afavorir la distribució lateral en tota la longitud del mateix.

En general, totes les obres de drenatge es projectaran de manera que les aigües siguin conduïdes als cursos de drenatge i escolament existents del terreny, adoptant les mesures adients de protecció contra l’erosió d’aquestes lleres i els seus marges. En els casos en què això no sigui possible, caldrà

estudiar la possibilitat de construir un cunetó de distribució aigua avall de l’obra de drenatge, que, com en el cas anterior, permeti que l’aigua es distribueixi en tota la seva longitud i, un cop superada la cota de coronació del mateix, l’aigua sobreïxi creant un escorrentiu difús com el que es donava abans de la construcció de l’obra de drenatge. La construcció d’aquest cunetó ha de permetre evitar la creació d’un nou curs d’aigua.

Figura 19: Solució proposada per a la sortida d’una obra de drenatge transversal en un punt on no existeix un curs d’aigua (Font. ACA).

Figura 20: Solució proposada per a zones planeres i àmplies amb més d’un punt de sortida per tal de donar permeabilitat al terraplè.

No es projectaran reixes a les entrades de les obres de drenatge menors. Per als casos en què un curs d’aigua es trobi constret en una zona urbana o hi

hagi un endegament fet per l’administració hidràulica, en tots dos casos amb capacitat insuficient per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn i sense possibilitat raonable d’ampliació, el disseny d’una obra de drenatge de nova construcció haurà de permetre una capacitat de desguàs superior a la del curs d’aigua o de l’endegament existent.

Per als casos en què la llera d’un curs fluvial no tingui prou capacitat per a una avinguda de 500 anys de període de retorn i hi hagi una previsió d’endegar-la o d’ampliar l’endegament existent (per exemple en zones urbanes), l’emplaçament de les testeres d’una obra de drenatge haurà de preveure aquest possible endegament.

4.4 Resum de condicionants que afecten a la definició de drenatge

La dimensió final dels diferents elements de drenatge transversal considerats resulta de diferents condicionants, els quals es resumeixen en els següents punts:


Clau: DB-02125.2


Condicionats de l’A.C.A., els quals es resumeixen en els capítols 4.2 i 4.3 del present annex. Els mateixos especifiquen unes dimensions mínimes i uns criteris de càlcul hidràulic en funció del cabal de disseny.

Condicionants de la Instrucció 5.2-IC, els quals especifiquen les dimensions mínimes de conductes en el cas que Q500 < 3 m3/s i no existeixin riscos d’aterrament.

Condicionants ambientals (passos de fauna). En aquest sentit, certes obres de drenatge presenten dimensions majors de les mínimes hidràulicament necessàries, perquè les mateixes tenen la funció de passos de fauna.

4.5 Solucions adoptades

Les diferents solucions que s’han adoptat, amb la finalitat de desguassar els cabals d’escolament generats en cadascuna de les conques, es mostren a la següent taula:

Conca Identificador geogràfic

Superfície Q500 Solució adoptada

[km2] [m3/s]

21.9 0,300 8,84 Viaducte

22.0 el Cardener 0,000 1.717,40 Viaducte

22.8 0,087 2,61 Obra de drenatge menor tub 2 m

23.0 0,422 11,88 Obra de drenatge i pas de fauna de 15,5 x 5 m

23.3 0,043 1,72 Drenatge longitudinal

23.7 el Cardener 0,000 1.717,40 Viaducte

24.2 0,088 4,34 Drenatge longitudinal

23.1.3 0,047 1,22 Drenatge longitudinal

Taula 22: Tipologia de solucions adoptades per al desguàs de cadascuna de les conques delimitades.

Degut a la poca magnitud de cabal de les conques 23.3, 23.1.3 i 24.2, es proposa desguassar-les a través de la xarxa de drenatge longitudinal del present Projecte.

A la taula següent es resumeixen les característiques de les solucions de drenatge transversal adoptades en el present Projecte Constructiu:


Clau: DB-02125.2


Conca Solució de drenatge

Observacions Denominació Identificador

geogràfic

Cabal de càlcul

(Q500) Denominació PK de situació Solució estructural

Long. (L)

Coef. Manning

(n)

Amplada (B)

Alçada (H) /

Diàm. (D)

Pendent (J)

[m3/s] [m] [m] [m] [%]

22.0 el Cardener 1.717,40 OF-22.0 de 21+921,291 a 22+608,143 (eix 1) Viaducte N/A N/A N/A N/A N/A -

22.8 2,61 OD-22.8 22+845 (eix 1) Tub 60,00 0,020 N/A 2,00 1,00 -

23.0 11,88 OD-23.0 23+030 (eix 1) Calaix 80,00 0,020 15,50 5,00 1,50 Pas de fauna. Pendent < 2,1% per energia

23.7 el Cardener 1.717,40 OF-23.7 de 23+651,725 a 24+142,438 (eix 1) Viaducte N/A N/A N/A N/A N/A -

23.1.4 el Cardener 1.717,40 Pont exist. + OF-23.1.2

de 1+238,018 a 1+374,018 (eix 17) Pont N/A N/A N/A N/A N/A -

Taula 23: Resum de solucions adoptades per al drenatge transversal.

Es pot comprovar com l’obra de drenatge OD-23.0 també presenta les funcions de pas de fauna, el que implica que les seves dimensions siguin molt majors que les estrictament hidràuliques.


Clau: DB-02125.2


4.6 Comprovacions hidràuliques segons la metodologia simplificada de la Instrucció 5.2-IC (ODs amb Q500<50 m3/s)

Tal i com s’especifica en les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), en el cas de solucions de drenatge amb cabal de disseny Q500<50 m3/s, no serà necessari realitzar un anàlisi del comportament hidràulic en el seu entorn a partir d’un model matemàtic de règim gradualment variat com HEC-RAS. En aquests casos serà suficient utilitzar metodologies simplificades com la que s’exposa a la Instrucció 5.2-IC.

En el present Projecte Constructiu, les obres de drenatge amb cabal de disseny Q500<50 m3/s són l’OD-22.8 i l’OD-23.0.

Tal i com s’exposa en els capítols 4.2.2 i 4.2.3 del present annex, en el cas de que el cabal de disseny estigui en l’interval 200 m3/s>Q500≥7,5 m3/s serà necessari que el resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, per a Q500, sigui superior a 0,5 m i es comprovarà que la línia d’energia no toca la clau de l’obra. A més, per a l’esmentat interval de cabals, s’haurà de verificar que la sobreelevació produïda per la presència de la nova solució de drenatge sigui inferior als 0,30 m respecte la situació actual.

Per altra banda, quan el cabal resulta inferior als 7,5 m3/s, segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006) només serà necessari comprovar que les solucions de drenatge proposades assegurin el desguàs del cabal de disseny, el qual correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

4.6.1 Càlcul de la capacitat de desguàs

Per a estimar la capacitat de desguàs, o per a estimar el calat o velocitat per a un cabal determinat, s’utilitzarà la fórmula de Manning-Strickler, la qual ve definida a la Instrucció 5.2-IC. La mateixa presenta la següent expressió:

Q= V · S = S · Rh2/3 · J1/2 · K

on:

Q: Cabal desguassat (m3/s) V: Velocitat mitjana de la corrent (m/s) S: Àrea de la seva secció mullada (m2) P: Perímetre mullat (m) Rh: S/p=radi hidràulic J: Pendent del conducte K: 1/n = coeficient de rugositat de Manning.

Per a obres de drenatge transversal de secció circular, la secció mullada (S) i el perímetre mullat (p) es poden obtenir a partir de les següents expressions:

sin22

2

RS ;

R 2

sent:

R: Radi del tub circular (m) ø: Angle d’obertura del perímetre mullat de corda o respecte el centre del tub (en radians).

Per la seva part, en el cas de calaixos rectangulars els valors anteriors resulten ser més senzills:

yBS ·

By ·2

Sent y l’alçada de la làmina d’aigua (calat) i B l’amplada del calaix.

Els resultats obtinguts es resumeixen a la taula següent:


Clau: DB-02125.2


Conca Solució de drenatge

Observacions Denominació Identificador

geogràfic

Cabal de càlcul

(Q500) Denominació PK de situació

Solució estructural

Long. (L) Coef.

Manning (n)

Amplada (B)

Alçada (H) /

Diàm. (D)

Pendent (J)

Capacitat hidràulica (Qmàx) Condició

Qmàx>Q500

Calat (Y)

Resguard respecte la clau Vel. aigua (V) Alçada línia energia

Resg. calculat

Resg. mín.

segons ACA

Verificació condicions

Vel. calculada

Vel. màx

segons 5.2-IC


Alçada calculada

Alçada màx.

segons ACA


Núm. Froude

(F) [m3/s] [m] [m] [m] [%] [m3/s] [m] [m] [m] [m/s] [m/s] [m] [m]

22.8 - 2,61 OD-22.8 22+845 (eix 1) Tub 60,00 0,020 2,00 1,00 10,64 COMPLEIX 0,70 1,30 0,00 COMPLEIX 2,66 6,00 COMPLEIX 1,06 1,18

23.0 - 11,88 OD-23.0 23+030 (eix 1) Calaix 80,00 0,020 15,50 5,00 1,50 995,77 COMPLEIX 0,29 4,71 0,50 COMPLEIX 2,64 6,00 COMPLEIX 0,65 5,00 COMPLEIX 1,57

Pas de fauna. Pendent < 2,1% per energia

Taula 24: Comprovació de les solucions de drenatge mitjançant la metodologia simplificada de la Instrucció 5.2-IC.

Els resultats de la taula demostren que totes les solucions de drenatge adoptades compleixen els requisits de capacitat de desguàs, resguard, línia d’energia i velocitat.


Clau: DB-02125.2


4.6.2 Sobreelevació del nivell de l’aigua

Per a estimar la sobreelevació del nivell d’aigua produïda per la presència de la nova obra de drenatge, la Instrucció 5.2-IC proposa una metodologia simplificada. En aquest cas s’obté la corba característica de la làmina d’aigua (corba de rabeig) tot diferenciant dos tipus de control (o seccions determinants): Control d’Entrada i Control de Sortida

Control d’entrada

Segons la Instrucció 5.2-IC, la corba característica corresponent al control d’entrada podrà considerar-se definitiva, sense necessitat de comprovar-la amb el control de sortida, si es compleixen les següents condicions:

El conducte és recte i presenta pendent i secció constants. L’alçada de la làmina d’aigua a la sortida (Y) és menor que l’alçada de la làmina

d’aigua crítica (Yc), obtenint-se aquest últim valor de la figura 5.11 de la Instrucció 5.2-IC.

La relació entre la longitud i el pendent del conducte serà menor a la indicada a la figura 5.12 per tubs i a la figura 5.14 per calaixos que, com tots els del present projecte, tenen aletes a més de 30º de l’eix del conducte. A més s’han considerat que tots els tubs presenten aletes.

L’alçada de la làmina d’aigua no sobrepassa la màxima obtinguda a la figura 5.15 de la Instrucció 5.2-IC.

En cas de que no es compleixin aquestes condicions s’haurà de calcular el valor mínim del nivell de l’aigua a l’entrada del conducte exigit pel possible control de sortida (Hs). En el nostre projecte s’ha realitzar aquest control un bon nombre de vegades, degut a la molt poca pendent d’alguns conductes causada per la suavitat de l’orografia del terreny afectat.

Control de sortida

El valor mínim del nivell de l’aigua a l’entrada del conducte exigit pel possible control de sortida (Hs) s’expressa per la fórmula:

JL

gV

KRgLKeH

hS 2

212

234

sent:

L: Longitud del conducte (en m); J: Pendent del conducte (en m/m); V: Velocitat mitjana a secció plena (en m/s); Rh: Radi hidràulic a secció plena (en m); g: L’acceleració de la gravetat (en m/s2); K: Coeficient de rugositat de Manning; Ke: Coeficient de pèrdua de càrrega a l’embocadura. : El major dels valors següents: - Alçada de la làmina d’aigua a la sortida. - Semisuma de la làmina d’aigua crítica (Yc) i l’alçada del conducte (H). Si del càlcul resultés Yc>H, es prendrà el valor de H.

Una vegada s’ha calculat Hs s’adoptarà com a definitiu si aquest fos major que el corresponent al control d’entrada.

A la següent taula es mostren els diferents valors del nivell d’aigua a l‘entrada de les diferents solucions de drenatge.


Clau: DB-02125.2


Calat (Y)

Calat crític (Yc) (segons

fig. 5.1 Instrucció

5.2-IC)

Nivell d'entrada

(He) (Fig.5.9 i Fig. 5.10)

Nivell màxim entrada

((He)màx) (Fig. 5.15)

[m] [m] [m] [%] [m3/s] [m/s] [m] [m] [m] [m] [m]

OD-22.8 Tub 2,00 60,00 1,00 2,61 0,15 0,70 0,78 SÍ 60,00 480 0,125 SÍ 1,10 6,00 SÍ SÍ 1,10

OD-23.0 Calaix 15,50 5,00 80,00 1,50 11,88 0,02 0,29 0,31 SÍ 53,33 2000 0,027 SÍ 0,41 15,00 SÍ SÍ 0,41

Cabal específic

(q)

Nivell entrada

finalControl vàlid?

COMPROVACIÓ SOBREELEVACIÓ SEGONS INSTRUCCIÓ 5.2-I.C.

(L/J)/(L/J)límit<1?

Y < Yc? L/J

(L/J)límit (segons fig.

5.12 i 5.13 Instrucció 5.2-

IC)

(L/J)/(L/J)límit

Tipologia

Ample (B)

He<(He)màx?

Denominació O.D.

Longitud (L)

Pendent (J)

Cabal de

càlcul (Qd)

Alçada (H) / Diàmetre (D)

CONTROL D'ENTRADA

Taula 25: Sobreelevació a l’entrada dels conductes analitzats mitjançant la metodologia simplificada de la 5.2-IC.

El nivell d’entrada final es compara amb la cota de la plataforma de la carretera, amb la finalitat de comprovar que existeixi un resguard mínim entre la mateixa i el nivell de la làmina d’aigua. Per altra banda, per als casos en que sigui necessari, es comprova que la sobreelevació respecte el calat de llera natural no superi els 0,30 m. Els resultats d’aquestes comprovacions es resumeixen a la taula següent:

Denominació O.D. Tipologia

Ample (B) Alçada

(H) / Diàmetre

(D)

Longitud (L)

Pendent (J)

Cabal de

càlcul (Qd)

Nivell entrada

final

RESGUARD ENTRE LÀMINA D'AIGUA I PLATAFORMA

Cota solera O.D. Cota rasant

Resguard respecte

rasant carretera

Resguard mínim

(segons 5.2-IC)


[m] [m] [m] [%] [m3/s] [m] [m] [m] [m]

OD-22.8 Tub 2,00 60,00 1,00 2,61 1,10 187 194,7 6,60 0,50 COMPLEIX

OD-23.0 Calaix 15,50 5,00 80,00 1,50 11,88 0,41 188 196 7,59 0,50 COMPLEIX

Taula 26: Comprovació del resguard respecte la plataforma i de la sobreelevació respecte l’estat natural.

Els resultats adjuntats a la Taula 26 demostren que els valors de la sobreelevació a l’entrada de les solucions de drenatge garanteixen un resguard respecte a la plataforma superior al mínim de 0,50 m exposat en el capítol 4.1.3 del present annex.


Clau: DB-02125.2


4.7 Estudi hidràulic dels rius Cardener i Llobregat (comprovació OF-22.0, OF-23.1.2 i OF-23.7)

4.7.1 Introducció. Característiques del programa HEC-RAS

El desdoblament previst en el present Projecte Constructiu afecta a importants cursos fluvials tals com els rius Llobregat i Cardener.

Amb la finalitat de comprovar com afecta la presència de la nova infraestructura als cursos fluvials esmentats es realitza una modelització del comportament hidràulic dels mateixos mitjançant el programa HEC-RAS. Aquest programa es tracta d’un model hidràulic unidimensional creat per la USACE (United States Army Corps of Engineers) que es basa en la resolució de l’equació de l’energia. El fet de que sigui un model 1D, i no pas un model 2D o 3D, implica que la solució que calcula és sempre una aproximació de la realitat. Aleshores sempre s’ha d’analitzar amb una visió crítica els resultats numèrics que ofereixen aquests tipus de models. Qualsevol resultat calculat per l’HEC-RAS no és una solució sinó simplement un resultat. En qualsevol cas aquest és un programa amb un ús estès a tot al món i la seva fiabilitat és acceptada a mode general.

La modelització realitzada en el present Projecte Constructiu parteix de l’efectuada en el document ”Estudi de Planificació de l’Espai Fluvial (PEF) de la Conca del riu Llobregat” redactat per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA). De la modelització realitzada a la PEF del Llobregat se n’ha extret els trams del riu Llobregat i Cardener afectats pel traçat del present Projecte, a més del tram final de la riera de Cornet. En aquest sentit, pel present Projecte s’ha extret de la PEF un tram del riu Llobregat que s’inicia, aproximadament, als voltants del Pont de Vilomara, i finalitza a les proximitats de l’ermita de Sant Vicenç de Castellbell, en el municipi de Castellbell i el Vilar. Al seu torn, el tram extret del riu Cardener s’inicia en una secció compresa entre la depuradora de Manresa i el nucli dels Comtals, i finalitza a la desembocadura al Llobregat. De la riera de Cornet se n’ha extret el tram final més proper a la seva desembocadura al riu Cardener.

Els diferents resultats obtinguts en l’estudi hidràulic s’adjunten a l’apèndix 5 del present Document.

4.7.2 Escenaris a estudiar

En el model hidràulic es contemplen els dos escenaris següents:

Estat Actual: Es modelitza la llera afectada segons les seves característiques actuals, és a dir, només considerant les infraestructures existents a l’actualitat. Aleshores, en aquest cas el definició geomètrica de les lleres és exactament la mateixa que la generada a la PEF del Llobregat.

Estat Futur: Consisteix en modelitzar l’estat futur de la llera afectada, el que implica considerar en el model tant les infraestructures existents com la nova infraestructura projectada. Aleshores, en aquest cas la definició geomètrica de les lleres afectades resultarà d’afegir la nova C-55 a la geometria inicial generada a la PEF del Llobregat.

Els resultats obtinguts en l’escenari d’estat futur, així com la seva comparació amb l’escenari d’estat actual, serviran per comprovar si la nova infraestructura compleix els requisits especificats en el document “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” publicat per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA) el juny de 2006, a més de la Instrucció 5.2-IC de drenatge.

4.7.3 Períodes de retorn considerats

En el model hidràulic del present Projecte es contemplarà el cabal corresponent a tres períodes de retorn diferents: 10, 100 i 500 anys.

El cabal obtingut per un període de retorn de T=500 anys s’aplicarà en els dos escenaris considerats ja que és la magnitud de cabal que s’utilitza per a la comprovació de les diferents estructures projectades en termes de capacitat de desguàs, resguard mínim i sobreelevació produïda. La làmina d’inundació produïda per l’avinguda de T=500 anys, a més, delimita l’anomenada Zona Inundable quan aquesta s’aplica a l’escenari d’Estat Actual.

A part de l’afecció que el nou traçat pot produir sobre la Zona Inundable, també serà necessari comprovar les afeccions que el mateix pot tenir sobre els anomenats Sistema Hídric (SH) i Zona Fluvial (ZF).

El Sistema Hídric és la zona de l’espai fluvial necessària per a preservar el règim de corrents en cas d’avinguda en tant que és una zona amb elevat risc d’inundacions. Per a delimitar aquesta zona es parteix de la zona ocupada pel cabal de 100 anys de període de retorn, i es complementa amb consideracions de caràcter històric, geomorfològic i biològic. És una zona imprescindible per al riu en tant que vehiculadora del flux d’aigua en avinguda i, alhora, de relació mediambiental amb la resta d’elements naturals.

En el present cas, encara no es disposa d’informació referent a l’ocupació del Sistema Hídric. Per aquest motiu, s’ha generat l’ocupació corresponent al cabal de període de retorn 100 anys per a l’escenari d’Estat Actual en el model hidràulic HEC-RAS.

L’amplada lliure necessària és la que permet donar continuïtat al Sistema Hídric sota les infraestructures que travessen el curs fluvial i la que permet que circuli el major volum d’aigua amb velocitat apreciable en cas d’avinguda, configurant així la zona de preservació del règim de corrents. Respectar aquesta amplada permet el funcionament eficient del corredor biològic al voltant del curs fluvial i permet evitar que objectes arrossegats per una avinguda obstrueixin el pas de l’aigua.

L’amplada lliure necessària, segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006) pot considerar-se com l’ocupada per l’avinguda de 100 anys de període de retorn on el flux té una velocitat igual o superior a 0,5 m/s i, per tant, és la zona vehiculadora de pràcticament tot el cabal.

Per al seva part, la Zona Fluvial es delimita prenent com a referència la línia base sorgida de la delimitació de les màximes crescudes de període de retorn de 10 anys. Aquesta delimitació es contempla tenint en compte els aspectes ambientals, la zona ecosistèmica del sistema ripari i els usos riberencs. Segons el Reglament de la Llei d’Urbanisme la Zona Fluvial és la zona de l’espai fluvial necessària per a preservar el riu, entès en la seva concepció més comuna. Està constituïda per la llera (amb presència discontinua o continua d’aigua) i les riberes. La preservació de la zona fluvial s’orienta a la protecció de la qualitat de l’aigua i dels sistemes biològics associats, així com de la morfologia de la llera i de les seves riberes. Per tant, té una clara connotació ecosistèmica, ja que és el nexe de transmissió de vida.

Serà necessari, per tant, no envair la zona fluvial per tal de preservar la llera dels cursos fluvials. A més, l’ocupació d’aquesta zona implica que la mateixa infraestructura es veuria afectada per avingudes amb una probabilitat d’ocurrència bastant elevada (T=10 anys).


Clau: DB-02125.2


En el present cas, tampoc es disposa d’informació referent a l’ocupació de la Zona Fluvial. Per aquest motiu, s’ha generat l’ocupació corresponent al cabal de període de retorn 10 anys per a l’escenari d’Estat Actual en el model hidràulic HEC-RAS.

4.7.4 Definició del flux

4.7.4.1 Cabals considerats

Els cabals de càlcul que es consideren en la modelització hidràulica efectuada es prenen de l’estudi de “Planificació de l’Espai Fluvial de la conca del Llobregat” redactat per l’Agència Catalana de l’Aigua. En aquest sentit l’estudi de la PEF adopta diferents valors de cabal segons el tram de riu.

Els valors de cabal que es consideren, aleshores, es resumeixen a la següent taula:

Curs fluvial Tram Cabals

T=10 anys T=100 anys T=500 anys

Riu Llobregat

Entre inici estudi i confluència amb el Cardener 467,6 m3/s 1.146,5 m3/s 2.112,7 m3/s

Entre confluència amb el Cardener i el final de l’estudi 959,2 m3/s 2.284,1 m3/s 3.803,3 m3/s

Riu Cardener Entre inici de l’estudi i desembocadura al Llobregat 357,4 m3/s 1.051,7 m3/s 1.717,4 m3/s

Riera de Cornet Entre inici de l’estudi i desembocadura al Cardener 15,7 m3/s 95,4 m3/s 197,6 m3/s

Taula 27: Cabals considerats a l’estudi hidràulic dels rius Cardener i Llobregat i la riera de Cornet, extrets de la PEF de la conca del Llobregat.

4.7.4.2 Règim hidràulic

El règim hidràulic que s’ha considerat en tots els trams a l’hora de realitzar el càlcul és el règim mixt. En aquest cas, el programa HEC-RAS calcularà, mitjançant un mètode de resolució del problema de conservació de l’energia anomenat Step Method, una solució en règim ràpid i una altra en règim lent. Un cop calculades les dues solucions s’avalua la força específica de cadascuna d’elles i, finalment, ens quedem amb la solució que presenta una força específica major.

La justificació d’aquesta metodologia es basa en el fet de que l’equació de l’energia no permet el salt de règim, ja que en aquets salts no es compleix l’equació, per tant necessitem una nova equació que si que es compleixi en aquestes situacions, i aquesta equació és la de la força específica. El fet de quedar-se sempre amb la solució de major força específica es deu senzillament al fet de que la força específica defineix el pes que té la condició de contorn en aquella secció concreta, i sempre guanya la condició de contorn que ha donat una major força específica a la secció.

4.7.4.3 Condicions de contorn

Degut a que la modelització de les lleres s’ha extret de la PEF de la conca del Llobregat, les condicions de contorn adoptades, tant a aigües amunt com a aigües avall, han estat els valors de calat estimats en la PEF del Llobregat per a les seccions afectades.

D’aquesta forma s’aconsegueix que els resultats del càlcul hidràulic en el model reduït del present Projecte Constructiu siguin iguals o, si més no, molt similars, als resultats obtinguts en la PEF de la conca del Llobregat.

4.7.5 Definició geomètrica de les lleres estudiades

4.7.5.1 Seccions

Totes les seccions de la modelització hidràulica s’han extret de la PEF del Llobregat. En aquest sentit, les seccions pertanyents a l’escenari d’Estat Actual són exactament les mateixes que les generades a la PEF. Al seu torn, per a l’escenari d’Estat Futur, les seccions resultants s’obtenen a l’afegir el traçat del nou desdoblament de la C-55 a les seccions existents a la PEF.

El traçat de les seccions es deu al compliment del criteri de perpendicularitat amb les línies de corrent.

Estructures existents

Dins de la modelització vénen representades les estructures existents amb la finalitat d’obtenir l’afecció que aquestes generen quan s’hi produeix l’avinguda d’inundació. Aquestes estructures es representen tant a l’escenari d’Estat Actual com el d’Estat Futur. Les estructures existents representades són les següents:

Riu Llobregat: o Viaducte de l’autopista C-16 (RS 38957.60). o Pont de la línia ferroviària Barcelona - Martorell - Manresa dels Ferrocarrils

de la Generalitat de Catalunya (RS 37221.77). o Pont de la línia ferroviària Barcelona - Manresa – Lleida de l’ADIF (RS

36003.48). o Pont de la carretera BV-1229, el qual connecta el nucli de Sant Vicenç de

Castellet amb la carretera C-55 (RS 34251.87 RS per a T=100 i 500 anys; RS 34251.56 per a T=10 anys).

o Pont de la línia ferroviària Barcelona - Martorell - Manresa dels Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya (RS 33884.89 per a T=100 i 500 anys; RS 33883.93 per a T=10 anys).

o Pont de l’enllaç de la carretera C-55 amb l’autopista C-16 (RS 32129.85). Riu Cardener:

o Pont de la línia ferroviària Barcelona - Manresa - Lleida de l’ADIF (RS 3317.489).

o Pont del camí entre el nucli de la Fàbrica (Castellgalí) i Can Font (RS 821.1196).

Riera de Cornet: o Pont de l’actual carretera C-55 (RS 169.7691).

Totes les estructures existents s’introdueixen utilitzant l’opció “Bridge” del programa HEC-RAS.

Estructures de nova construcció

A part de les estructures existents també s’hi han representat les noves estructures objecte del present Projecte Constructiu. Les mateixes es representen a l’escenari d’Estat Futur. Les noves estructures que s’han afegit al model han estat les següents:


Clau: DB-02125.2


Viaducte OF-23.7

El viaducte OF-23.7 travessa el riu Cardener i presenta una longitud en planta d’uns 476 m. Es tracta d’un viaducte de gran longitud i fortament esviaixat respecte l’eix del riu. Aquest fet provoca certa incertersa a l’hora de triar la secció on incorporar l’obra de fàbrica a l’hora d’utilitzar l’opció “Bridge” d’HEC-RAS. Degut a que no hi ha coneixement per altres models (bidumensionals o reduits) de pèrdues de càrrega local que provoquen les piles d’aquesta estructura, la millor de representar-la és una única secció amb l’opció “Bridge” d’HEC-RAS, la qual incorpora pèrdues de càrrega empíriques d’assaigs de laboratori. Aquestes pèrdues localitzades a les piles no vindrien incorporades, per exemple, si es representessin les piles del viaducte a partir de la introducció d’elements d’obstrucció (“obstructions”) en diferents seccions del model.

L’estructura OF-23.7 s’ha introduit, per tant, mitjançant l’opció “bridge” del programa HEC-RAS a la secció RS 2230. Totes les piles del viaducte, les quals són circulars de 2,3 m de diàmetre, s’han projectat a les seccions d’aigües avall i aigües amunt de l’estructura.

Degut a que el règim és lent, la sobreelevació és unicament deguda a la presència de piles, i no existeix vessament per sobre el tauler (“low flow”), s’utilitza el mètode de Yarnell per al càlcul de la làmina d’aigua sota el viaducte. El factor de piles que es considera és K=0,9 (piles circulars).

Pont existent Accés Castellgalí + OF-23.1.2

El pont existent de l’accés Castellgalí es tracta de l’actual pont del camí entre el nucli de la Fàbrica (Castellgalí) i Can Font, el qual s’aprofita completament com a accés al nou “Enllaç Castellgalí” de la C-55. L’actuació implica la construcció d’una nova estructura de 45 m de llum (OF-23.1.2) que complementarà el pont existent i millorarà la permeabilitat de l’entorn.

Les estructures creuen quasi perpendicularment el riu Cardener, el que implica que la millor forma de representar-les és mitjançant l’opció “Bridge” de l’HEC-RAS. S’utilitza, en aquest cas, un mètode de càlcul considerant que hi ha vessament per sobre l’estructura (high flow) tenint en compte que tant l’entrada com la sortida es troben submergits. El coeficient de descàrrega aplicat és Cd=0,8.

Viaducte OF-22.0

El viaducte OF-22.0 travessa el riu Cardener i discorre paral·lel al riu Llobregat envaint la seva llera inundable. Es tracta d’un viaducte de gran longitud (707 m) i fortament esbiaixat respecte el riu Cardener i, sobretot, respecte al riu Llobregat, ja que el viaducte és quasi perpendicular a les seccions de la modelització del Llobregat.

Aquests factors generen una gran incertesa per escollir la secció on incorporar la secció del viaducte, fet pel qual no resulta recomanable la introducció de l’estructura mitjançant l’opció “bridge” d’HEC-RAS. Tenint en compte que es coneixen les pèrdues de càrrega local que produeixen les piles del viaducte, a partir d’un model bidimensional dut a terme per l’ACA, la millor opció és representar les piles de l’OF-22.0 mitjançant la introducció d’elements d’obstrucció (“obstructions”) en diferents seccions del model, i augmentar els coeficients de pèrdues del model HEC-RAS per tal de calibrar els resultats els resultats del model unidimensional amb els del model bidimensional.

En el present cas, s’han augmentat els coeficients de pèrdua de contracció i expansió a les seccions amb presència de piles per tal de calibrar els models unidimensional i bidimensional.

4.7.5.2 Coeficients de rugositat de Manning

Els coeficients de rugositat de Manning (n) que es consideren en les modelitzacions hidràuliques efectuades es prenen de l’estudi de “Planificació de l’Espai Fluvial de la conca del Llobregat” redactat per l’Agència Catalana de l’Aigua.

4.7.5.3 Aplicació de dics o motes (levees)

La introducció de dics o motes en la modelització, mitjançant en el que a l’HEC-RAS s’anomena levee, es deu per dos motius de naturalesa diferent.

Primerament es poden introduir levees per, simplement, simular la presència real de motes o dics.

Per altra banda, l’aplicació de levees també té com a principal funció la limitació de les zones de càlcul dins de la secció transversal. D’aquesta forma s’aconsegueix que l’HEC-RAS només realitzi el balanç d’energia tenint en compte l’espai entre levees. En seccions naturals moltes vegades convé descartar certes zones del càlcul del flux, ja sigui perquè són zones clarament no inundables o perquè no convé inundar aquestes zones segons les hipòtesis de càlcul.

Totes les levees presents en el model hidràulic provenen de la PEF del Llobregat, pel que no se n’ha inserit cap més d’addicional.

4.7.5.4 Àrees inefectives

La funció de les àrees inefectives és, com el seu propi nom indica, la de definir regions dins de la secció on les velocitats siguin pràcticament nul·les (fluxos no actius i zones d’aigües mortes). En aquestes regions es considera velocitat U=0, de tal forma que intervenen en el càlcul de la conveyance del programa, però sí que es considera com a àrea mullada. Per tant és aigua que existeix, acumulada, però no transporta momentum (sense flux). Una altra de les propietats importants és que no incrementa el perímetre mullat de la secció, en el sentit de que al no existir velocitat en ella, no apareixen fenòmens de pèrdues d’energia per rugositat de paret o llit.

L’ús d’àrees inefectives resulta necessari en els següents casos:

Fenòmens abruptes d’estrenyiment i expansió del flux en ponts, obres de pas, i/o obstacles a la llera. En aquí les línies de corrent es veuen modificades i apareixen zones d‘aigües mortes, vòrtexs coherents de gran escala que no transporten momentum (U=0).

Desbordament de planes d’inundació en el cas d’avingudes. Tenint en compte la limitació al càlcul unidimensional d’HEC-RAS, els fenòmens purament bidimensionals de desbordament lateral de les planes d’inundació en avingudes són difícilment simulables. Una vegada el flux inunda tota la plana, el perímetre mullat augmenta molt, el radi hidràulic creix molt poc i les velocitats a la plana són pràcticament nul·les. Les planes d’inundació són acumulacions d’aigua amb molt poc moviment, però que donen un nivell que s’ha de tenir en compte. Les àrees inefectives ajuden a reproduir aquest fenomen d’una forma molt aproximada. En el present estudi s’han assignat com a àrees inefectives a zones de la plana d’inundació que han desbordat levees.

En la geometria de l’escenari d’Estat Futur s’han afegit àrees inefectives amb la finalitat de simular els fenòmens abruptes d’estrenyiment i expansió del flux en ponts. La resta d’a`rees inefectives del model provenen, totes elles, de la PEF del Llobregat.


Clau: DB-02125.2


4.7.5.5 Àrees d’obstrucció (Obstructions)

La funció de les àrees d’obstrucció és la de definir regions de la secció en les quals no hi existeix flux per la presència d’obstacles. Aquestes regions s’exclouen del càlcul, però hi proporcionen perímetre mullat.

En el present Projecte, s’han afegit obstructions per a simular la presència del terraplè de la nova C-55, així com també les piles de l’OF-22.0.

4.7.6 Resultats obtinguts

Segons les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” (ACA, 2006), per al període de retorn T=500 anys s’han de verificar els següents condicionants (Q500 > 200 m3/s):

Per a infraestructures de nova construcció, en general, la sobreelevació de la làmina d’aigua provocada per aquesta haurà de ser menor de 0,3 m respecte l’estat actual sense la infraestructura a projectar o modificar Per a obres ja existents afectades pel projecte (ampliació de tauler de ponts) aquesta sobreelevació en general haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació actual sense l’obra existent.

El resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa haurà de ser superior a 1 m.

Per altra banda, també s’haurà de comprovar que la presència de la nova infraestructura no empitjora les condicions hidràuliques de les estructures existents.

En el present Projecte s’estudien detalladament els següents trams dels rius Cardener i Llobregat:

OF-23.7 (entre les seccions RS 2371.541 i RS 2138.740 del model HEC-RAS del Cardener). Es tracta d’un nou viaducte projectat sobre el riu Cardener.

Pont existent Enllaç Castellgalí + OD-23.1.1 (RS 821.1196). Per a executar el vial de connexió cap a l’enllaç Castellgalí, s’aprofita l’actual pont del camí entre els nuclis de la Fàbrica i Can Font, i s’executa un nou calaix de dimensions 15,5x5 m (OD-23.0) per tal de permeabilitzar l’ocupació addicional de la llera del Cardener.

OF-22.0 (entre les seccions RS 169.7288 i RS 71.43518 del model HEC-RAS del Cardener, i entre les seccions RS 35898.94 i RS 35784.20 del riu Llobregat). Es tracta d’un nou viaducte projectat sobre el riu Cardener, en un punt molt proper a la seva desembocadura al Llobregat.

Tram entre els PP.KK. 21+500 i 22+170 (entre seccions RS 35735.19 i RS 35116.59 del model HEC-RAS del riu Llobregat). En aquest tram, el terraplè del nou desdoblament de la C-55 afecta, en major o menor mesura, a la Zona Inundable del riu Llobregat.

OF-23.7

Els resultats que s’obtenen en la modelització d’HEC-RAS es resumeixen a la taula següent:

Escenari Cabal

Cota inferior tauler

Condició CALATS Condició ENERGIA Cond. SOBREELEVACIÓ

Cota d’aigua

Resguard respecte

tauler Cota línia energia

Resguard respecte

tauler

Cota secció més desfav.

(RS 2243.876) Sobreelev.

[m3/s] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

Actual 1717,4

- - 12,85

- 11,38

176,63 0,10

Futur 189,41 176,56 178,03 176,73

Taula 28: Resultats obtinguts a l’entorn de l’OF-23.7.

Els resultats demostren que el viaducte OF-23.7 compleix tots els requisits de l’ACA respecte calat, línia d’energia i sobreelevació.

Pont existent Enllaç Castellgalí + OF-23.1.1

El present cas consisteix en l’ampliació d’una estructura existent, la qual no compleix actualment els requeriments de l’ACA en relació a resguards de calat i línia d’energia. En conseqüència, només es comprovarà que la sobreelevació respecte de l’estat actual no superi els 0,30 m.

Els resultats que s’obtenen en la modelització d’HEC-RAS, aplicant els diferents escenaris de cabals, es resumeixen a les taules següents:

Escenari Cabal


(RS 2243.876) Sobreelevació

[m3/s] [m] [m]

Estat Actual 1.717, 40

171,26 -

Estat Futur 171,45 0,19

Taula 29: Resultats obtinguts a l’entorn de l’OF-23.1.2 (Escenari Cabals PEF).

Els resultats exposats demostren que en els tres escenaris de cabals, la sobreelevació és inferior a 0,30, sent com a màxim de 0,19 m.

OF-22.0

Tal i com s’ha comentat al capítol 4.7.5.1, el viaducte OF-22.0 s’ha introduït mitjançant “obstructions” a diferents seccions del model. Per tal de considerar les pèrdues locals a les piles, les quals han estimades a partir d’un model bidimensional de l’ACA, s’han augmentat els coeficients de pèrdua de contracció i expansió a les seccions amb piles.

En aquest sentit, l’ACA efectuà un model hidràulic bidimensional per estudiar el comportament de la làmina d’aigua a l’entorn del viaducte OF-22.0. Les sobreelevació de la làmina d’aigua en aquest sector arribava fins al 0,29 m, tot i que aquestes són superiors en els punts on es situen les piles. Per tal d’aconseguir que en el model HEC-RAS unidimensional del present Projecte es produís una sobreelevació de 0,29 m, es va procedir a augmentar els coeficients de pèrdua de contracció i expansió a 0,38 i 0,58, respectivament. D’aquesta forma s’aconsegueix una sobreelevació màxima de 0,29 m a la


Clau: DB-02125.2


secció RS 35843.63, la qual es situa al Llobregat aigües avall de la confluència amb el Cardener. Les sobreelevacions que es produeixen es prolonguen aigües amunt del Cardener fins a un assut existent pocs metres abans del viaducte existent de l’accés a Castellgalí. Les sobreelevacions que es prolonguen aigües amunt tenen un valor mitjà d’uns 0,20 m, el qual s’aproxima al valor mitjà de sobreelevació obtingut al model bidimensional de l’ACA.

Els resultats obtinguts a les seccions més crítiques es resumeixen a la taula següent:

Escenari Cabal

Cota inferior tauler

Condició CALATS Condició ENERGIA Cond. SOBREELEVACIÓ

Cota d’aigua secció més

desfav. (RS 35521.61)

Resguard respecte

tauler

Cota línia energia

secció més desfav.

(RS 35521.61)

Resguard respecte

tauler


(RS 35843.63) Sobreelev.

[m3/s] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

Actual 1.717,4

- - -1,61

- -2,61

169,10 0,29

Futur 166,51 168,12 169,26 169,39

Taula 30: Resultats obtinguts a l’entorn de l’OF-22.0.

Pel present cas, els valors de calat i línia d’enrgia s’han pres de la secció RS 35521.61, que es troba a prop de l’estrep sud de l’OF-22.0 i és la secció més restricitva de totes. En aquestpunt el viadcute connecta amb el corredor de la carretera actual, la qual no compleix els resguards mínims d’inundabilitat. Per aques motiu, l’OF-22.0 no compleix els requisits de resguards al tram proper a l’estrep 1. En qualsevol cas, en quasi tota la longitud del viaducte es compleixen els requeriments de l’ACA en relació a resguards de calat i de línia d’energia. En aquest tram, s’ha dimensiona el viaducte OF-22.0 amb una alçada de piles que, almenys, la làmina d’aigua per a T=100 anys no toqui base del tauler.

Tot i que el valor de 0,29 m de sobreelevació no supera el màxim de 0,30 m recomanat per l’ACA, les osbreelevacions que es produeixen impliquen afeccions a tercers, sobretot a una activitat industrial propera a la confluència del Cardener i el Llobregat.

Si bé, certament, existeixen sobreelevacions en una zona amb activitat industrial i, segons les “Recomanacions Tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen a l’espai Fluvial” no es poden provocar problemes d’inundació a tercers, el calat d’inundació actual ja arriba als 1,50 aproximats. Això implica que, en el pitjor dels casos, la inundació a la zona industrial passi dels 1,50 m de calat als 1,80 m, aproximadament. Aquestes magnituds, a la pràctica, no representarien un gran empitjorament de la situació, perquè a la situació actual ja es prodeixen greus inundacions.

Tram entre els PP.KK. 21+500 i 22+170

En aquest cas es tracta d’analitzar les variacions del comportament hidràulic del riu Llobregat com a causa de la presència de la nova infraestructura. Aleshores serà necessària la comparació entre els resultats dels escenaris d’estat actual i estat futur, per tal de comprovar que la sobreelevació que produeix la presència de la nova infraestructura compleix els requisits de l’ACA.

Els resultats del model HEC-RAS demostren que, en aquest tram, les cotes de la làmina d’aigua de l’estat futur són lleugerament inferiors als de l’estat actual. En aquest sentit, existeix una sobreelevació més o menys constant de l’estat futur respecte de l’actual en tot el tram del viaducte OF-22.0 i a aigües amunt, però la mateixa desapareix un cop finalitza el viaducte i el nou desdoblament aprofita el traçat de l’actual C-55. A partir d’aquí la làmina d’aigua a l’estat futur presenta cotes menors que l’estat actual. Aquesta pertorbació de la

làmina d’aigua respecte de l’estat actual s’estén uns 1,6 km aigües avall de l’OF-22.0, fins a arribar al pont existent dels FGC al sud de Sant Vicenç de Castellet.

4.7.7 Conclusions

Dels resultats obtinguts de la modelització hidràulica es conclou que en tots els casos, exceptuant l’entorn de l’OF-22.0, les obres projectades compleixen els requeriments de l’ACA.

La presència de l’OF-22.0 implica que es produeixin sobreelevacions de la làmina en un tram on hi ha afeccions a tercers. La finca més perjudicada és una activitat industrial existent molt propera a la confluència entre els rius Llobregat i Cardener. La sobreelevació arriba a un màxim de 0,29 m.

Amb l’objectiu d’intentar millorar la situació, i de rebaixar les sobreelevacions dins del polígon industrial, l’ACA proposa guanyar secció hidràulica entre la fàbrica afectada i l’actual C-55, excavant terreny al marge dret dels rius Cardener i Llobregat. En aquest sentit, s’ha efectuat un nou model hidràulic HEC-RAS que contempli aquest escenari on es preveu una excavació d’una franja de 50 m d’amplada, de 240 m de longitud, i de 4-5 m d’alçada. En total representarien uns 54.000 m3 d’excavació de terreny existent. La franja excavada es situa al marge dret del riu Llobregat, en un tram paral·lel a la nova C-55 entre els PPKK 21-950 i 22+150.

Els resultats d’aquesta nova modelització mostren com es produeix una certa millora en la sobreelevació a la zona industrial. En aquest sentit, a la secció del model RS 35843.63, la qual era la més desfavorable sense la franja d’excavació, es produeix una sobreelevació de 0,12 m, quan anteriorment arribava als 0,29 m. En qualsevol cas, hi continuarà havent sobreelevació en aquest sector. Per altra banda, es produeix una sobreelevació de més magnitud a la zona de franja d’excavació, arribant-se als 0,46 m. Aquesta sobreelevació, a part de superar la màxima recomanada per l’ACA, pot afectar a la urbanització Torre del Breny, situada al marge esquerre del Llobregat.

En conseqüència, no resultaria òptim dur a terme una excavació d’una franja de terreny al marge dret del Llobregat, perquè no produeix millores excessives a la zona industrial afectada, a més de produir sobreelevacions superiors a les recomanacions de l’ACA en altres seccions del model.

Per tal de no empitjorar les condicions d’inundabilitat actuals a les edificacions del marge dret dels rius Llobregat i Cardener, s’hauria de disminuir el nombre de piles de l’estructura, el que implicaria un canvi de tipologia estructural del viaducte, i un important augment del cost econòmic de l’estructura, el qual actualment ja és significativament elevat.

L’opció econòmicament més factible consisteix en mantenir el viaducte OF-22.0 projectat, el qual, tot i produir sobreelevacions a en una zona industrial, no empitjora en excés la situació actual, perquè ja s’hi produeixen inundacions d’important magnitud.

4.8 Anàlisi del risc d’erosió a la sortida de les obres menors de drenatge transversal

Pel present projecte es considera que únicament existirà erosió localitzada, causada per les obres de drenatge transversals, no pas una erosió evolutiva. L’erosió localitzada afecta a les proximitats de l’obra de drenatge i pot arribar a provocar el seu descalçament.

A efecte de l’erosió local, el nivell d’aigua de la llera a les proximitats de la sortida de la petita obra de drenatge transversal es considerarà:


Clau: DB-02125.2


Alt, si el nivell de l’aigua a la sortida és major que δ, paràmetre donat per la figura 5-19 de la Instrucció 5.2-IC.

Mitjà, si el nivell de l’aigua a la sortida és major que δ/2 i menor que δ. Baix, si el nivell de l’aigua a la sortida és menor que δ/2.

La màxima erosió previsible s’obté de les formules recollides a la instrucció 5.2-IC. Aleshores en el cas de tubs de drenatge transversal, s’utilitza la següent expressió matemàtica:

8/3

2/5··2

DgQ

De

;

i pel que fa referència als calaixos rectangulars s’utilitza la següent fórmula:

8/3

2/3···

·3·exp3

HBg

QBH

He

sent:

e: erosió màxima previsible (m) Q: cabal (m3/s) g: gravetat (m/s2) D: diàmetre del tub (m) H: alçada del calaix rectangular (m) B: amplada del calaix rectangular (m)

Per evitar el perill provocat per l’erosió del nivell de l’aigua a la sortida, s’adoptaran les mesures adequades per a cada cas:

Nivell alt: es col·locarà un rastrell amb una profunditat mínima de 0.25 e Nivell mitjà: S’escollirà una de les dues solucions possibles:

o Rastrell vertical amb una profunditat mínima de 0,7·e. o Solera de formigó de longitud mínima 1,2·e més un rastrell amb una

profunditat mínima de 0,25·e. Aquesta solució també es podria substituir per un mantell d’escullera de longitud mínima 1,6·e i un gruix mínim de 2,5·d sent d la mínima grandària de l’escullera.

Nivell baix: Es prendran distintes mesures de protecció depenent de les causes que provoquin aquest nivell:

o Si és degut a una gran amplada de la llera, les mesures de protecció seran anàlogues a les exposades en el cas del nivell mitjà.

o Si és degut a l’existència d’un pendent important, la petita obra de drenatge es projectarà per a que funcioni com un pont. Però en el present projecte no existeixen lleres amb fortes pendents per que en el cas de nivell baix es prendran les mateixes mesures citades en el cas de nivell mitjà.

El paràmetre d representa la mínima grandària mitjana de l’escullera i es calcula mitjançant la següent fórmula en el cas de calaixos rectangulars:

3106.0··82.0

··· 5

2/3

deHBgQ B

H ; (vàlida per a 8.0

·· 2/3

HBgQ

) ;

es calcula a partir de la següent fórmula en el cas de tubs:

Dd

HBgQ ·34.0···

2/3

; (vàlida per a 55.0

· 2/5

DgQ

);

sent:

μ: coeficient igual a: 1 si Ht > δ (figura 5.19 Instrucció 5.2-IC); Ht/δ si Ht< δ; Ht: Nivell d’aigua a la sortida (m) Q: Cabal (m3/s) g: gravetat (m/s2) D: diàmetre del tub (m) d: grandària mínima mitjana de l’escullera (m) H: Alçada del conducte rectangular (m) B: amplada del conducte rectangular (m)

El problema que presenta aquesta metodologia és que en molts casos el cabal específic q no es troba dins de l’interval de valors que donen validesa a les fórmules de càlcul de la mida d’escullera d. A més, la Instrucció 5.2-I.C. no facilita alternatives de càlcul en aquests casos. És per aquest motiu que s’ha decidit usar formulacions alternatives a la Instrucció de drenatge 5.2-I.C. alhora de dimensionar proteccions d’escullera a les entrades i sortides de les diferents obres de drenatge existents.

Com a substitut de les expressions proposades a la Instrucció 5.2-I.C. s’utilitzarà una fórmula extreta del llibre “Ingeniería de Ríos” de Juan P. Martín Vide, publicat l’any 2002.

Aquesta publicació proposa una expressió que prové de l’experiència en el projecte de proteccions d’escullera als Estats Units, que és el país que més ha desenvolupat aquesta qüestió. La fórmula es refereix a condicions hidràuliques ideals, és a dir, excloent qualsevol alteració del flux (com revolts, caigudes, obstacles,...). Així doncs, és vàlida per a proteccions generals (no locals) d’endegaments rectes, en el fons i en talussos de fins a 1H:2V. L’expressió per la mida D30 és:

5,2

0

5,0

30 36,0

gy

vy

D

s

on v0 és la velocitat mitjana a la vertical del element, y el calat de l’aigua sobre l’element, és el pes específic de l’aigua (1 T/m3) i �s és el pes específic de la pedra. L’últim factor és el nombre de Froude (F) amb les variables a la vertical, de tal forma que, usant s= 2,65 T/m3, es pot escriure la formulació anterior de la següent forma:

5,230 192,0 FyD

Aquesta fórmula és la usada per al càlcul del diàmetre d’escullera. L’expressió en qüestió pressuposa un gruix suficient del mantell d’escullera donat com a 2·D30 o bé 1,5·D50, sabent que Dn és el mida tal que el n% del pes del material és menor que ell.

A partir del diàmetre que s’obté de l’escullera es pot obtenir el seu pes a partir de la fórmula que multiplica el pes específic de la pedra pel volum d’una esfera:

sDW

3

234


Clau: DB-02125.2


Els resultats de l’escullera adoptada a les sortides de les diferents obres de drenatge es mostren a la següent taula:


Clau: DB-02125.2


O.D. Solució estructural

ANÀLISI DEL RISC D'EROSIÓ SEGONS LA INSTRUCCIÓ 5.2-IC (a la SORTIDA de les OD) Dimensionament protecció escullera (sortida de les OD)

Amplada (B)

Alçada (H) / Diám. (D)

Cabal de

càlcul (Q500)

Cabal específic

(q)

Erosió màxima

(e)

Calat sortida O.D. (y)

δ/D (Fig. 5.19)

Límit δ

Nivell aigua

sortida O.D.

Nivell Alt Nivell Mitjà o Baix

Prof. mínima rastrell

Prof. mínima rastrell

Long. solera

formigó

Long. mantell

escullera Núm.

Froude (F)

Mida mitjana element

escullera (D30)

Pes element

escullera (W)

Gruix mín. mantell

escullera

PES ESCULLERA

ADOPTAT

[m] [m] [m3/s] [m/s] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [kg] [m] [kg]

OD-22.8 Tub 2,00 2,61 0,147 1,95 0,70 0,20 0,40 Alt 0,49 - - - 1,18 0,20 11,90 0,41 200

OD-23.0 Calaix 15,50 5,00 11,88 0,022 3,21 0,29 0,05 0,25 Alt 0,80 - - - 1,57 0,17 6,95 0,34 200

Taula 31: Anàlisi del risc d’erosió a la sortida de les obres de drenatge menors.

Els resultats demostren que als dos casos es presenta un nivell alt de la làmina d’aigua a la seva sortida, pel que només seria necessari disposar d’un rastrell de dimensions mínimes. En qualsevol cas, es disposa d’un emmacat de pedra en totes les sortides d’obres de drenatge a terreny natural.


Clau: DB-02125.2


4.9 Erosió en murs, piles i estreps

Tots els estreps i piles situats en zones inundables s’assenten a la capa geològica anomenada “Formació de margues Igualada” (PEm). Per la qual cosa no presentaran perill de descalçament degut a l’erosió produïda per l’aigua.

4.10 Anàlisi del risc d’aterrament a les obres de drenatge menors

S’estimarà el risc d’aterraments del conducte en els casos de pendent reduïda, per mitjà del paràmetre i, que s’expressa per la següent formula:

)·( jJHLi

sent:

L: Longitud del conducte (m) H: Alçada del conducte (m) j: pendent del conducte J: pendent d’equilibri J=J0 · α 0,5 sent: J0: pendent de la llera α: relació entre l’amplada de la llera i del conducte

Una vegada obtingut el nivell de risc es farà la següent comprovació:

si i<0,1: no hi ha perill si i> 0,1: hi ha perill, s’han d’estudiar les condicions de desguàs, considerant

que l’alçada del conducte es redueix, respecte de la real, en una proporció igual a i.

Les comprovacions del risc d’aterrament, efectuades a cadascuna de les obres de drenatge del present Projecte, es mostren a la taula següent:


Clau: DB-02125.2


O.D. Solució estructural

Long. (L) Amplada(B)

Alçada (H) /

Diám. (D)

Pend. llera (J0)

Raó amplades

(α)

Pend. equilibri

(J)

Pend. O.D. (J) Paràmetre

aterrament (i) Conclusions

[m] [m] [m] [m/m] [m/m] [m/m]

OD-22.8 Tub 60,00 2,00 0,083 1,00 0,08 0,010 2,200 (i>0,1) es requereixen mesures

OD-23.0 Calaix 80,00 15,50 5,00 0,105 1,00 0,10 0,015 1,437 (i>0,1) es requereixen mesures

Taula 32: Anàlisi del risc d’aterrament per a cadascuna de les obres de drenatge adoptades.

Segons els resultats de la Taula 32, les dues obres de drenatge adoptades presenten riscos d’aterrament, el que implica que s’hauran de prendre certes mesures. En aquest sentit, serà suficient que les obres de drenatge tinguin unes dimensions mínimes ( 2 m en tubs, i 2x2 m en calaixos) per tal de permetre l’entrada d’efectius per a la seva neteja.


Clau: DB-02125.2


5 DRENATGE LONGITUDINAL

La xarxa de drenatge longitudinal dissenyada té la funció d’evacuar els cabals d’escolament generats a la plataforma i talussos. Els diferents elements de drenatge longitudinal s’han dimensionat i disposat al llarg del traçat seguint, de forma general, els requeriments la Instrucció 5.2-I.C. de Drenatge Superficial del MOPT.

5.1 Cabals de disseny

Els diferents elements de drenatge longitudinal s’han dimensionat per a un període de retorn de 25 anys, aplicant per tota la zona una precipitació màxima associada a aquest període de retorn de 166 mm. Els llindars d’escolament (P0) que s’han utilitzat durant el procés de dimensionament dels elements de drenatge longitudinal han estat 1,0 per a la plataforma i 10,6 per al terreny natural. El valor referent al terreny natural s’ha obtingut a partir de la mitjana ponderada dels diferents valors de P0 per a cada conca respecte la seva extensió total. A partir d’aquests valors s’han obtingut els cabals unitaris que resulten de l’escolament produït en una àrea d’1 km2, que resulten ser 39,6 m3/s per al terreny natural i 55,9 m3/s per a la plataforma. Aleshores, l’expressió usada per a l’obtenció dels cabals de càlcul per a T=25 anys ha estat la següent:

Q disseny = 40 · A terreny + 56 · A plataforma

Els diferents valors de cabal calculats per a cada tram de cuneta es mostren a l’apèndix 8 del present annex.

5.2 Elements de drenatge longitudinal. Dimensionament

La xarxa de drenatge longitudinal projectada presenta elements de diferent tipologia i funcionalitat. Per al present Projecte Constructiu s’han adoptat els següents elements de drenatge longitudinal:

Cunetes. Boneres contínues. Col·lectors. Pous, arquetes o embornals. Vorades. Baixants. Drens.

5.2.1 Cunetes

Les diferents tipologies de cunetes adoptades són les següents:

Cuneta de plataforma STR-15. Es tracta d’una cuneta triangular asimètrica revestida de formigó, d’1,50 m d’amplada a la coronació i 0,15 m d’alçada. La mateixa és una cuneta de plataforma ja que recull directament les aigües d’escolament de la plataforma i talussos en trams de desmunt de bona part del tronc i de diversos eixos del Projecte.

Cuneta triangular CT-1. Aquesta cuneta presenta un revestiment de formigó i consisteix en una cuneta triangular simètrica d’1 m d’amplada i 0,33 m d’alçada. La mateixa es disposa a la divisòries entre dos talussos diferents, a més de cuneta de plataforma de camins i de l’eix 17.

Cuneta de camí. Es tracta d’una cuneta triangular simètrica sense revestir, d’1m d’amplada i 0,50 m d’alçada. La mateixa es disposa com a cuneta de plataforma de tots els desviaments de camins de poca identitat.

Cunetó de guarda CG-1. Es tracta d’una cuneta trapezoïdal revestida de formigó, de 0,50 m d’amplada de base, 0,50 m d’alçada i una inclinació de talussos H:V 1:1. La mateixa té la funció d’interceptar el cabal d’escolament que es genera al terreny adjacent a la nova carretera, i així evitar que el mateix afecti a la plataforma i talussos de la mateixa.

Cunetó de guarda CG-2. Es tracta d’una cuneta trapezoïdal revestida de formigó, d’1 m d’amplada de base, 0,50 m d’alçada i una inclinació de talussos H:V 1:1. Com la cuneta CG-1, també té la funció d’interceptar el cabal d’escolament que es genera al terreny adjacent a la nova carretera, i així evitar que el mateix afecti a la plataforma i talussos de la mateixa. La seves majors dimensions es deuen a que la mateixa intercepta conques de major extensió.

La comprovació de la capacitat de les cunetes de plataforma STR-15 s’adjunta a les taules de càlcul de la xarxa de drenatge longitudinal de l’apèndix 7 del present annex.

5.2.2 Boneres contínues

En el present Projecte es contempla l’adopció de boneres contínues, les quals tindran la mateixa funció que les cunetes de plataforma. Les mateixes es disposen en trams on el poc espai disponible impedeixi l’adopció de cunetes de plataforma.

La bonera contínua adoptada consta d’un tub ranurat de formigó de diàmetre 0,30 m. La comprovació de la capacitat de la mateixa es mostra a les taules de càlcul de drenatge longitudinal adjuntades a l’apèndix 7 del present annex.

5.2.3 Col·lectors

La xarxa de drenatge longitudinal projectada presenta nombrosos col•lectors, els quals, generalment, tenen la funció de complementar les cunetes de plataforma en la funció de desguassar els cabals d’escolament generats a la plataforma i talussos. Els col·lectors recullen els cabals procedents de les cunetes, quan les mateixes sobrepassen el seu límit de capacitat de desguàs.

Els col·lectors adoptats són de polietilè d’alta densitat (PEAD) o de formigó, i presenten un coeficient de rugositat de Manning n=0,010 pel polietilè i 0,020 pel formigó. Les diferents dimensions adoptades es resumeixen a la taula següent:

COL·LECTORS PEAD Diàmetre nominal

(exterior) [mm] 500 630 800 1000 1200

Diàmetre interior [mm] 418 527 669 837 1005

COL·LECTORS FORMIGÓ Diàmetre nominal

(interior) [mm] 400 500 800 1000 1200

Taula 33: Dimensions dels col·lectors adoptats en el present Projecte.

Les dimensions dels col·lectors compleixen els requeriments de la Instrucció 5.2-IC en referència a dimensions mínimes. En aquest sentit la Instrucció 5.2-IC especifica que els col·lectors no poden tenir, en cap cas, diàmetres inferiors a 30 cm, i es recomana que els menors siguin de 40 cm de diàmetre.


Clau: DB-02125.2


La comprovació de la capacitat de cada tram de col•lector es mostra a les taules adjuntades a l’apèndix 7 del present annex.

5.2.4 Pous, arquetes i embornals

Tots els pous que s’adopten a la xarxa de drenatge longitudinal del present Projecte tenen la funció de registre per a treballs de manteniment de la xarxa. A part d’això, la majoria de pous també tenen la funció de captació de cabal de cunetes per conduir-los a col·lectors.

Les dimensions dels pous compleixen els requeriments de la Instrucció 5.2-IC en referència a les dimensions mínimes.

Per raons de manteniment dels col·lectors, la distància màxima entre pous és de 50 m.

5.2.5 Vorades

Les vorades tenen la funció d’evitar que l’escolament d’aigües superficials generada a la plataforma de la carretera afecti als talussos de terraplè. La vorada es col·loca en el contorn dels vorals de la carretera i canalitza l’aigua d’escolament de la plataforma cap a baixants. La mateixa es disposa quan els terraplens superen l’alçada de 3 m.

5.2.6 Baixants

Amb la finalitat de desguassar l’aigua canalitzada a les vorades de terraplè, es disposen baixants als talussos separades a una distància no major de 30 m. També es disposen baixants als talussos de desmunt per tal de desguassar els punts baixos de les cunetes de guarda.

Per tal de comprovar l’efectivitat dels baixants a l’hora de desguassar el cabal de referència, és necessari comprovar la capacitat de desguàs de les seves entrades utilitzant la formulació presentada a la Instrucció 5.2-IC tant en el cas de punts baixos com en els cas de rasant inclinada.

5.2.7 Drens

Es disposaran drens en tots els trams de cuneta de plataforma STR-15 i STR-20, així com en els contorns dels illots centrals de les rotondes. El dren a col•locar consisteix en un tub ranurat, de PVC, de 160 mm de diàmetre.

Per a comprovar la seva capacitat de desguàs s’ha utilitzat la formulació present en la publicació “Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de carretera” (Orden Circular 17/2003) del Ministeri de Foment.

La citada publicació proposa obtenir el cabal de càlcul del tub drenant, considerant que el mateix es trobi per sobre del nivell freàtic, mitjançant la següent expressió:

QL = q·B·L

on:

QL: Cabal de càlcul del tub drenant. q: Cabal unitari d’inflitració. L: Longitud entre arquetes o pous de registre consecutius en els que es produeix el desguàs del tub drenant. B: Amplada de càlcul.

Pel present cas, es considera l’amplada de càlcul (B) de 15 m, tenint en compte l’amplada de la calçada i el talús de desmunt. El cabal unitari d’infiltració s’adopta de 10-4 l/(m2·s), considerant el cas d’un estat de permeabilitat superficial mitjà (segons taula 2.2 de les Recomanacions). Finalment, la longitud (L) adoptada resulta la màxima distància sense pous de captació de desguàs a col·lectors (140 m en el present Projecte).

Tenint en compte les magnituds esmentades, el cabal de càlcul del tub drenant resulta QL=0,21 l/s.

La capacitat de desguàs del tub drenant, considerant una pendent del 0,1% (cas molt conservador) i un coeficient de Manning n=0,01 resulta d’uns 8 l/s, fet que demostra que el tub drenant presenta capacitat suficient.

Documents

ANNEX NÚM. 7: CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE · Annex de Climatologia, Hidrologia i Drenatge 1 ANNEX DE CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE 1 INTRODUCCIÓ 2 CLIMATOLOGIA 2.1