Diseño Hidráulico Ejemplo típicoHidrologia Publicado por Fernando Arancibia Carvallo

CONTENIDO

1.0. OBJETIVO2.0. GENERALIDADES3.0. ANALISIS HIDROLOGICO3.1. INFORMACION BASICA3.2. ANALISIS DE FRECUENCIAS4.0. CUENCAS HIDROGRAFICAS4.1. DESCARGA MAXIMA DE DISEÑO5.0. OBRAS DE DRENAJE5.1. EVALUACION DE OBRAS EXISTENTES5.2. OBRAS DE DRENAJE PROYECTADAS5.2.1. DRENAJE TRANSVERSAL5.2.1.1. ALCANTARILLAS6.0. MEMORIA DE CÁLCULO.6.1. METODO GUMBEL6.2. MÉTODO RACIONAL, PROPUESTO POR J. TÉMEZ6.3. DISENO HIDRAULICO DE ALCANTARILLA.7.0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES8.0. PANEL FOTOGRAFICO

1.0 OBJETIVO

El objetivo del presente estudio, es determinar el tipo de estructura de drenaje para desaguar la lagunaubicada en el Sector Santa Rosa de acuerdo a las exigencias hidrológicas de la zona.

2.0. GENERALIDADES

El distrito de Juanjui se encuentra ubicado en el Margen Izquierdo del Río Huallaga, el sector SantaRosa es una zona plana donde se acumula el agua proveniente de las partes altas de la cuencaidentificada.

El proyecto se ubica políticamente en los Distritos de Juanjui de la provincia de Mariscal Cáceres delDepartamento de San Martín. Geográficamente se encuentra en 76°39’ Longitud Oeste y 07°10’Latitud Sur 310 m.s.n.m. de altitud.

Los materiales de fundación están constituidos por depósitos aluviales compuestospredominantemente por arcillas y gravas.

La ecología del área varía entre el bosque húmedo Tropical con temperaturas medias del orden de los25°C a lo largo del año y precipitaciones pluviales de 2500mm por año; siendo la época lluviosa deDiciembre a Marzo

3.0. ANALISIS HIDROLOGICO

3.1. INFORMACION BASICA

La información básica utilizada para fines del proyecto, ha sido la serie histórica de precipitacionesmáximas en 24 horas registradas en la estación pluviométrica de Campanilla que cuenta con unperíodo de 21 años de registros comprendido entre los años de 1979 y 1999; cuyos valores semuestran en el Cuadro Nº 01.

Por otro lado, se cuenta con información Cartográfica obtenida del Instituto Geográfico Nacional (IGN),y fotos satelitales (Google Earth)

SERIE HISTORICA DE PRECIPITACIONES MAXIMAS DIARIAS DE LA ESTACION DECAMPANILLA

CUADRO Nº 01

Años EstaciónCampanilla Años Estación

Campanilla1979 110.0 1990 45.01980 100.0 1991 60.01981 100.0 1992 42.91982 130.0 1993 66.31983 98.0 1994 108.71984 98.0 1995 74.41985 93.0 1996 73.41986 86.0 1997 69.51987 120.0 1998 81.91988 150.0 1999 85.5

1989 100.0 Fuente:SENAMHI

Información Cartográfica de JuanjuiInformación Cartográfica de Juanjui.Fuente: Instituto Geográfico Nacional (ING)

.

Información Cartográfica de Juanjui – identificación de la Cuenca.

Fuente: Google Earth

3.2. ANÁLISIS DE FRECUENCIAS

Este análisis permite estimar las magnitudes de los eventos máximos, (en este caso lasprecipitaciones máximas en 24 horas) para diferentes períodos de retorno, mediante procedimientosestadísticos basados en distribuciones de frecuencias de aplicaciones más usadas como DistribuciónGumbel,

Las magnitudes de precipitaciones máximas en 24 horas para diferentes períodos de retorno sonobtenidas mediante la distribucion Gumbel haciendo uso de los factores de frecuencia cuyosresultados se muestran en el Cuadro Nº 02

PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 24 HORAS PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNOSEGÚN DISTRIBUCION DE GUMBEL

ESTACION: CAMPANILLA

CUADRO Nº 02

Periodo de Retornoen años

Precipitaciones Max.En 24 horas

2 86.195 114.27

10 132.8625 156.3430 160.9450 173.7675 183.89

100 191.06250 213.83500 231.02

4.0. CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLOGICAS DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA

CUADRO Nº 03

Nº

Cuenca

Altitudes(msnm) Area (km2)

Longitud Máxima

Curso Principal (km)

Pendiente de

Curso principal (%)01 462 - 269 4.88 3.2 6.03

4.1. DESCARGA MAXIMA DE DISEÑO

La descarga máxima de diseño de la cuenca identificada ha sido estimadas haciendo uso tanto elMétodo Racional, propuesto por J. Témez

4.1.1. Método Racional según J. Témez

Donde:Q = Descarga de diseño (m3/s).C = Coeficiente de escorrentíaI = Intensidad horaria de precipitación máxima (mm/h).A = Área de la cuenca en Km2

KΔ = Coeficiente de uniformidad.Los diferentes factores que intervienen en la formulación utilizada, fueron calculados haciendo uso delas siguientes expresiones matemáticas:

Donde:Tc = Tiempo de Concentración (horas)S = Pendiente Media (m/m)L = Longitud del Cauce (Km)La P (precipitación) no es uniforme con el tiempo, esto genera un error que puede corregirse con elcoeficiente:

Evaluación de un coeficiente reductor por área (ARF), que corrige el hecho de que la distribución de laprecipitación no es uniforme geográficamente, no es simultanea en toda la cuenca.

El valor de P (precipitación) debe ser multiplicado por ARF.Calculamos la Intensidad máxima para el tiempo de concentración calculada

Donde:It = Intensidad media en el periodo TcId = Intensidad media Diaria (P/24) para un periodo de retorno de 25 añosI1/Id = Isolínea de precipitación máxima horaria (11.00mm/h, asumido).Calculamos el coeficiente de escorrentía mediante la siguiente expresión

Donde:Pd = Precipitación máxima en 24 horas para el período de retorno correspondiente, obtenida según elanálisis de frecuencias.Po = Umbral de escorrentía (25.00 mm/h).

DESCARGAS MAXIMAS ESTIMADA EN LA CUENCACUADRO Nº 04Nº Cuenca Superficie

(km2)Longitud Máxima Curso

Principal (km)Pendiente

(%)Coeficiente de

Escorrentía Caudal (m3/s)

01 4.88 3.2 6.03 0.50 44.08

5.0. OBRAS DE DRENAJE

5.1. EVALUACION DE OBRAS EXISTENTES

En la actualidad las aguas pluviales almacenadas en el Sector Santa Rosa cruzan laAv. Santa Rosa por dos alcantarillas de 1.00m x1.00m pudiendo estas evacuar el agua a razón de 2.15m3/seg siendo este el motivo por lo que el agua se represa en esta zona, ya que levantamientotopográfico realizado nos indica que existe un desnivel.

Para evacuar el agua en forma rápida se deberá proyectar una alcantarilla con un caudal de 44.08m3/seg

En la Av. Miguel Alegre también se cuenta con dos alcantarillas una de 5.00mx1.50m y otra de4.60mx1.5m esta pueden evacuar hasta 33.40 m3/seg.

Con respecto a la alcantarilla de dos ojos ubicado en la pista de aterrizaje, esta se encuentra en buenestado pero tan poco tiene el área hidráulica suficiente para evacuar el agua pluvial.

En la Memoria de Calculo se presentan las dimensiones adecuadas para el drenaje transversal(alcantarillas).

5.2. OBRAS DE DRENAJE PROYECTADAS

5.2.1. DRENAJE TRANSVERSAL

5.2.1.1. ALCANTARILLAS

Las estructuras de drenaje transversal tipo alcantarillas, obedece a la necesidad de permitir la rápidaevacuación pluvial con alcantarillas tipo marco.

La sección hidráulica estará definida sobre la base de los siguientes parámetros:

· Caudales de diseño obtenidos según el estudio hidrológico y compatible con las seccioneshidráulicas correspondientes del estudio de la fase de campo.

· Espacio necesario para realizar las actividades de limpieza y/o mantenimiento sin ningún problemapara el operador.

El presente Estudio plantea la ejecución de las siguientes estructuras:

· Una (01) alcantarilla de marco de concreto armado con cuatro ojos de 4.00m x 1.30m. cada uno.

Las alcantarillas tipo marco se proponen debido a que los desniveles entre el fondo del cauce y larasante son reducidos. Esta solución dará seguridad al paso de vehículos con la debida resistencia delmaterial de la que se compone.

6.0. MEMORIA DE CÁLCULO.

6.1. METODO DE GUMBEL

6.2. MÉTODO RACIONAL, PROPUESTO POR J. TÉMEZ

6.3. DISEÑO HIDRAULICO DE ALCANTARILLAS

Mediante el Software de HCanales se realizo el cálculo hidráulico.

Área Hidráulica Necesaria De Acuerdo A Las Exigencias Hidraulicas

De acuerdo a los resultados obtenidos se propone una alcantarilla de cuatro ojos tipo marco, cada ojode alcantarilla tendrá las dimensiones siguientes:

Ancho = 4.00m

Alto = 1.30m

a. Para las dos Alcantarillas ubicas en la Av. Santa Rosa se tomo un tirante de 0.70m y un borde librede 0.30m, obteniendo los Resultados Siguientes:

Estas alcantarillas no evacuan el agua en forma rápida provocando que esta se represe en toda estazona.

b. Para las dos Alcantarillas ubicas en la Av. Miguel Alegre se tomo un tirante de 1.20m y un bordelibre de 0.30m, obteniendo los Resultados Siguientes:

Estas alcantarillas tan poco cumplen con las dimensiones hidráulicas adecuadas.

c. Para las dos Alcantarillas ubicas en la Av. Miguel Alegre se tomo un tirante de 1.20m y un bordelibre de 0.30m, obteniendo los Resultados Siguientes:

Estas alcantarillas tan poco cumplen con las dimensiones hidráulicas adecuadas.

7.0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

De acuerdo al estudio topográfico realizado la zona cuenta con una pendiente natural. Las alcantarillas existentes no tienen las dimensiones hidráulicas necesarias para la fácil

evacuación de las aguas pluviales. Las alcantarillas no tuvieron mantenimientos y en la actualidad se encuentran obstruidas por

basura que los moradores de la zona arrojan. Debido a que el agua se represa, las alcantarillas también contienen sedimentos disminuyendo

el área hidráulica.

Recomendaciones.

Proyectar una alcantarilla hasta alcanzar el área hidráulica necesaria para evacuar el aguapluvial.

El mantenimiento de oportuno como rose y limpieza de la zanja por donde corre el agua. Mantener limpia y libre de desmonte la entrada y salida de las alcantarillas.

8.0. PANEL FOTOGRAFICO.

En la vista una de las alcantarillas ubicadas en la Av. Santa Rosa.

En la vista la otra alcantarilla ubicadas en la Av. Santa Rosa, estas alcantarillas no cuentan con lasdimensiones necesarias.

En la vista la salida de la alcantarilla TMC ubicada en la pista de aterrizaje. Esta tan poco cumple conlas dimensiones hidráulicas necesarias.

En la vista el ingreso de la alcantarilla TMC ubicada en la pista de aterrizaje.

En la vista las alcantarillas ubicadas en la Av. Miguel Alegria.

Zanja que conduce el agua hacia el río Huallaga.

Vista de la Cuenca