Estudio Hidrologia e Hidraulica Puente Cochalan5

7/25/2019 Estudio Hidrologia e Hidraulica Puente Cochalan5

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I ng Civi l Juan Alberto Olano Guzman

CI P N: 71881

CONSULTOR C8197

Especiali sta en Recursos Hidr icos

Leoncio Prado #116 Pimentel Chiclayo - RPM: #962089599 - RPC: 942264658 Jolai ngx1@hotmail .com

ESTUDIO HIDROLOGIA E HIDRAULICA

Proyecto: CONSTRUCCION PUENTE CARROZABLE COCHALANC.P ELREJO QUE UNE SECTORES DE LOS DISTRITOS LA COIPA Y SAN JOSE DEL

ALTO

DISTRITO: LA COIPAPROVINCIA: SAN IGNACIO

DEPARTAMENTO: CAJAMARCA


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INDICE

1.0 ANTECEDENTES2.0 OBJETIVOS3.0 INFORMACIN ESTUDIADA

3.1 Informacin meteorolgica3.2 Informacin cartogrfica

4.0 ANLISIS ESTADSTICO DE LA INFORMACIN HIDROMETEOROLGICA4.1 Evaluacin de los datos de las estaciones4.2 Consideraciones

5.0 ANLISIS DE FRECUENCIA Y PRUEBAS DE CONSISTENCIA

5.1 Registros histricos de la precipitacin mxima.5.2. Anlisis de frecuencia5.3. Intensidad de Lluvia

6.0 HIDROGRAFIA6.1 SUBCUENCAS HIDROGRAFICAS6.2 CAUDALES

7.0 ESTUDIO HIDRAULICO DEL PUENTE

8.0 DEFENSA RIVEREAS

9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

10.0 ANEXOS


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1.0 ANTECEDENTESEl Estudio Definitivo de la Instalacin del Puente carrozable sobre el ro Tabaconas, del distritode La Coipa, provincia de San Ignacio, departamento de Cajamarca.Es necesario la ejecucin de un Puente carrozable para salvaguardad el peligro constante queestn expuesto los pobladores del lugar ante las crecidas del rio y las avenidas extraordinarias.

2.0. OBJETIVOS

Los objetivos del estudio hidrolgico del El Estudio Definitivo de instalacin del puente son lossiguientes:

i. Realizar la delimitacin de la Cuenca hasta el punto donde se instalara el puente.

ii. Realizar el anlisis estadstico de la informacin meteorolgica.

iii. Encontrar el caudal de mximas avenidas.

iv. Encontrar la longitud de la sper-estructura del Puente.

v. Calcul de la profundidad de socavacin para encontrar la altura de la infraestructura delpuente.

vi. Encontrar dimensiones de los muros de proteccin riverea

3.0 INFORMACION ESTUDIADA

3.1 Informacin meteorolgica

Para realizar el estudio hidrolgico, se debe recurrir a una informacin meteorolgica losuficientemente extensa, que ayude a tener claro el comportamiento climtico que ocurre en el

rea donde se ubica el Puente.

Para ello se necesita la informacin meteorolgica, principalmente de precipitacin y datos deaforo de los cursos principales que afectan a la va, solicitndose al SENAMHI los datos deprecipitacin mxima en 24 horas, de las estaciones de San Ignacio, Chirinos y Cochalan.

La ubicacin de la estacin de precipitacin y periodo de registros el siguiente:


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Estas estaciones pluviomtricas son las ms cercana al puente, ubicada adecuadamente en laszonas que generan la escorrenta superficial, las cuales incidirn en una adecuada apreciacinsobre el comportamiento climtico de la zona, pero sobre todo, en lo que respecta al parmetroprecipitacin y sus consecuencias sobre el puente en estudio.

Cuadro N1:Estaciones Meteorolgicas ubicadas en el rea de estudio

Estacin Provincia Distrito ESTE. NORTE

Altitud

(msnm)

San Ignacio San Ignacio San Ignacio 722073.48 9430959.32 1282.6

Chirinos San Ignacio Chirinos 733010.55 9412826.46 1785.4

Cochalan San Ignacio

San Jos del

Alto 722851.38 9395408.66 753.7


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Figura N:1 Ubicacin de las estaciones Pluviomtricas consideradas

3.2 Informacin cartogrfica

La informacin primaria se obtiene de las cartas nacionales, que para el presente caso, se requiride una de ellas a la escala 1:100,000, donde inicialmente se la cuenca hasta el punto de

instalacin del puente adems se obtuvo el plano de topografa, que inciden en el tramo enestudio, y las correspondientes areas de drenaje, lo que permitir determinar los parmetrosfsicos propios del terreno.

La informacin indicada, es contrastada con los trabajos de campo que se ejecutaron en la zonadel proyecto.

Ubicacin del Puente


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Figura N2: Macro localizacin del Puente


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Figura N2: Ubicacin del Puente sobre el Ro Tabaconas

Ubicacindel Puente


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4.0 ANALISIS ESTADISTICO DE LA INFORMACIN HIDROMETEOROLGICA

La hidrologa siendo una ciencia apoyada en las estadsticas y probabilidades, debe entendersecomo tal, de manera que todos los valores calculados representan una posible ocurrencia, msan, cuando los registros proporcionados por las entidades oficiales, a veces, no cuentan con laextensin suficiente o son inconsistentes.

Para realizar los clculos necesarios que permitan obtener como resultado final los caudales dediseo, se ha recurrido a la informacin pluviomtrica de las estaciones indicadas, las cualestienen suficiente perodo de registro.

El parmetro elegido para obtener los resultados que se buscan son las precipitaciones mximasen 24 horas de la estaciones San Ignacio, Chirinos y Cochalan..Precipitacin mxima en 24 horas

Como se aprecia en el Cuadro No 01, las estaciones pluviomtricas a ser analizadas tienen susregistros de precipitaciones de varios aos.Analizando la informacin y los datos estadsticos se pueden resaltar algunos aspectossumamente notorios o importantes.

PRECIPITACION MAX. 24 Hrs (mm)

ESTACION : Cochalan

Latitud.: 0527'59" Dpto: Cajamarca

Longitud: 7859'19" Prov: San Ignacio

Altitud: 753.7 msnm. Dist.: San Jose del Alto

Ao P (mm)

2000 58.6

2001 92.42002 47

2003 53.4

2004 37.8

2005 43.5

2006 76.4

2007 54.3

2008 72.7

2009 58.7

2010 52.9

2011 61.1

2012 59

2013 52.2


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Cuadro N03: Promedio de P mx. 24h cada estacin

San Ignacio Cochalan Chirinos

Ao Alt.:740 msnm 753.7 msnm 1785.4

2000 53.3 58.6 50

2001 82.1 92.4 48

2002 49 47 59.1

2003 61.1 53.4 52.1

2004 64.1 37.8 54.3

2005 51.5 43.5 118.5

2006 34.7 76.4 63.1

2007 38 54.3 62.1

2008 81.3 72.7 53

2009 72 58.7 77.3

2010 90.7 52.9 83.5

2011 38.2 61.1 62.6

2012 38.6 59 39.4

2013 55.5 52.2 45

Promedio 57.86 58.57 62.00

ESTACIN Pmax. 24 h Altitud

San Ignacio 57.86 740

Cochalan 58.57 753.7

Chirinos 62 1785.4

P mm

Alt. msnm


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ESTACIN Pmax. 24 h AltitudSan Ignacio 58.1720156 740

Cochalan 58.2518882 753.7

Chirinos 62.0068786 1785.4

Cuen. Tabaconas 62.6508767 2070

F=P cochalan/P Tabaconas = 1.07551667

PRECIPITACION MAX. 24 Hrs (mm)

Cuenca Tabaconas

Altitud: 2070 msnm.

Ao P

2000 63.03

2001 99.38

2002 50.55

2003 57.43

2004 40.65

2005 46.78

2006 82.17

2007 58.40

2008 78.19

2009 63.13

2010 56.89

2011 65.71

2012 63.46

2013 56.14


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5.0 DETERMINACIN DE LAS CURVAS IDF5.1 REGISTROS HISTORICOS DE LA PRECIPITACION MAXIMA

Se ha tomado las precipitaciones mximas en 24 horas de ao de la estacin arealTabaconas con altitud 2070 msnm.

Cuadro N04: Precipitacin mx. 24 horas Cuenca Tabaconas

Fig. N02

PRECIPITACIONES MAX 24 H0RAS

AO Cuenca Tabaconas

2000 63.0

2001 99.4

2002 50.5

2003 57.4

2004 40.7

2005 46.8

2006 82.2

2007 58.4

2008 78.2

2009 63.1

2010 56.9

2011 65.7

2012 63.5

2013 56.1


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5.2. ANALISIS DE FRECUENCIA

Con el fin de ajustar a una serie anual de la precipitacin calculada en el cuadro No 04, a unafuncin de distribucin probabilstica terica, y usando los Tiempos de Retorno, se efectuar elanlisis de frecuencias empleando para ello la distribucin estadsticas que ms se ajuste paraeso se realiz la prueba de bondad de ajuste.La funcin probabilstica que mejor se adapta a los datos histricos en las condiciones que estnactualmente en rangos muy grandes entre mximas y mnimas, es:

Cuadro N05

PRECIPITACIONES MAX. 24HAO P P ORDE F(x) f(x)2000 63.0 99.4 0.9918 0.001472

2001 99.4 82.2 0.8972 0.011820

2002 50.5 78.2 0.8421 0.015924

2003 57.4 65.7 0.5712 0.025916

2004 40.7 63.5 0.5121 0.026325

2005 46.8 63.1 0.5036 0.026336

2006 82.2 63.0 0.5008 0.026337

2007 58.4 58.4 0.3808 0.025153

2008 78.2 57.4 0.3567 0.024620

2009 63.1 56.9 0.3436 0.024286

2010 56.9 56.1 0.3255 0.0237752011 65.7 50.5 0.2057 0.018793

2012 63.5 46.8 0.1423 0.014856

2013 56.1 40.7 0.0701 0.008877

MEDIA 62.99DESV.ES 15.15

-

0.00500

0.01000

0.01500

0.02000

0.02500

0.03000

0 50 100 150

histograma


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Cuadro N06ANALISIS CON DISTRIBUCION LOG - NORMAL DE 2 PARAMETROSAO P P ORD. y = ln (x) F(x) f(x)

2000 63.0 99.4 4.5989 0.9819 0.1935

2001 99.4 82.2 4.4088 0.8974 0.7790

2002 50.5 78.2 4.3591 0.8533 1.0009

2003 57.4 65.7 4.1853 0.6154 1.6650

2004 40.7 63.5 4.1503 0.5560 1.7210

2005 46.8 63.1 4.1452 0.5472 1.7259

2006 82.2 63.0 4.1435 0.5443 1.7274

2007 58.4 58.4 4.0673 0.4126 1.6963

2008 78.2 57.4 4.0506 0.3845 1.6648

2009 63.1 56.9 4.0412 0.3690 1.6435

2010 56.9 56.1 4.0279 0.3473 1.6092

2011 65.7 50.5 3.9229 0.1977 1.2114

2012 63.5 46.8 3.8456 0.1176 0.8593

2013 56.1 40.7 3.7051 0.0360 0.3447

MEDIA 4.1180DESV.EST. 0.2295

C.ASIMETRIA (1.0804)

-

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.601.80

2.00

0 50 100 150

x (Caudales)

histograma de los x


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Cuadro N07

ANALISIS CON DISTRIBUCION LOG - NORMAL DE 3 PARAMETROS

AO P P ORD. y = ln (x-a) F(x) f(x)

2000 63.0 99.4 4.36550 0.97376 0.17430

2001 99.4 82.2 4.11872 0.89111 0.53453

2002 50.5 78.2 4.05180 0.85103 0.66460

2003 57.4 65.7 3.80721 0.63325 1.07805

2004 40.7 63.5 3.75575 0.57656 1.12127

2005 46.8 63.1 3.74818 0.56805 1.12572

2006 82.2 63.0 3.74564 0.56519 1.12709

2007 58.4 58.4 3.62996 0.43365 1.12654

2008 78.2 57.4 3.60396 0.40456 1.10953

2009 63.1 56.9 3.58921 0.38829 1.09729

2010 56.9 56.1 3.56820 0.36544 1.07676

2011 65.7 50.5 3.39652 0.20170 0.80576

2012 63.5 46.8 3.26177 0.11097 0.54183

2013 56.1 40.7 2.99400 0.02340 0.15829

MEDIA 3.6883DESV.ES 0.3492a 20.6892C.ASIMET 2.37E-05

-

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 1 2 3 4 5

LN3; C.A.=0


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Cuadro N08

ANALISIS CON DISTRIBUCION GUMBELVar. Reducida

AO P P ORD. y = (x - u)/a Tr 2000 63.0 99.4 6.54 694.62

2001 99.4 82.2 4.21 68.19

2002 50.5 78.2 3.68 40.02

2003 57.4 65.7 1.99 7.82

2004 40.7 63.5 1.68 5.90

2005 46.8 63.1 1.64 5.67

2006 82.2 63.0 1.63 5.60

2007 58.4 58.4 1.00 3.25

2008 78.2 57.4 0.87 2.92

2009 63.1 56.9 0.80 2.75

2010 56.9 56.1 0.69 2.542011 65.7 50.5 (0.06) 1.53

2012 63.5 46.8 (0.57) 1.21

2013 56.1 40.7 (1.40) 1.02

x medio 54.78 1.6212desv. Est x (Sx) 7.46 2.0490

n = nm. de dat 14yn medio = 0.5100Sn = 1.0095

parmetros, segn na = Sx / Sn = 7.39u = x-yn*a= 51.01


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Cuadro N09

PRUEBA DE BONDADAD DE AJUSTE

DATOS Emprica Normal LN2 LN3 Gumbel Normal LN2 LN3 Gumbel

1 63.0 0.067 0.008 0.018 0.026 0.001 0.05851 0.04860 0.04042 0.06523

2 99.4 0.133 0.103 0.103 0.109 0.015 0.03055 0.03074 0.02444 0.11867

3 50.5 0.200 0.158 0.147 0.149 0.025 0.04211 0.05329 0.05103 0.17501

4 57.4 0.267 0.429 0.385 0.367 0.128 0.16209 0.11798 0.10009 0.13879

5 40.7 0.333 0.488 0.444 0.423 0.169 0.15453 0.11063 0.09011 0.16385

6 46.8 0.400 0.496 0.453 0.432 0.176 0.09636 0.05275 0.03195 0.22366

7 82.2 0.467 0.499 0.456 0.435 0.179 0.03252 0.01097 0.03186 0.28799

8 58.4 0.533 0.619 0.587 0.566 0.308 0.08583 0.05403 0.03302 0.22548

9 78.2 0.600 0.643 0.615 0.595 0.343 0.04326 0.01546 0.00456 0.25742

10 63.1 0.667 0.656 0.631 0.612 0.363 0.01026 0.03564 0.05496 0.30361

11 56.9 0.733 0.675 0.653 0.635 0.393 0.05883 0.08064 0.09878 0.34021

12 65.7 0.800 0.794 0.802 0.798 0.655 0.00565 0.00228 0.00170 0.14500

13 63.5 0.867 0.858 0.882 0.889 0.830 0.00895 0.01571 0.02237 0.03687

14 56.1 0.933 0.930 0.964 0.977 0.983 0.00346 0.03065 0.04327 0.04938

0.16209 0.11798 0.10009 0.34021

AceptadaAceptadaAceptad Aceptada

LOS DATOS SE AGUSTA A LA FUNCION DE DISTRIBUCION LN3

0.3635

Probabilidad de excedencia F(x) Diferencia Delta D


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Se ajusta mejor a la funcin probabilstica Log Normal de 03 parmetros y por lo tanto con dicha

funcin se calcul las precipitaciones mximas a diferente tiempo de retorno.

Cuadro N10

5.3. INTENSIDAD DE LLUVIA

Dadas las precipitaciones mximas en 24 horas corregidas cuadro N 7 para diferentes perodos deretorno, construya las curvas IDF de acuerdo a los modelos de Bell y Yance Tueros, para los

resultados del anlisis de frecuencia de la Cuenca Tabaconas.

Fundamento tericoFinalmente, Bell combin las relaciones duracin-lluvia y los cocientes frecuencia-lluvia, para obteneruna relacin general de Precipitacin-Duracin-Perodo de Retorno, mostrada en la figura siguiente yen las ecuaciones siguientes:

T= tiempo de retorno en aosT= duracin en minutos

Tr Pno-exc Z Y X

500 0.998 2.878161739 4.69 109.23

100 0.99 2.326347874 4.50 90.08

50 0.98 2.053748911 4.41 81.90

25 0.96 1.750686071 4.30 73.68

10 0.90 1.281551566 4.14 62.54

5 0.80 0.841621234 3.98 53.64

3 0.67 0.430727299 3.84 46.47

2 0.50 0 3.69 39.98


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El valor de , puede ser calculado a partir del modelo de Yance Tueros, que estima la intensidadmxima horaria a partir de la precipitacin mxima en 24 horas.

I=intensidad mxima mm/hA, b= parmetros del modelo; 0.4602, 0.876, respectivamente.P24= precipitacin mxima en 24 horas.

Las curvas de intensidad-duracin-frecuencia se han calculado indirectamente, mediante la siguienterelacin:

Donde:

I = Intensidad mxima (mm/min)K, m, n = factores caractersticos de la zona de estudioT = perodo de retorno en aost = duracin de la precipitacin equivalente al tiempo de concentracin (min)

Si se toman los logaritmos de la ecuacin anterior se obtiene:Log (I) = Log (K) + m Log (T) -n Log (t)O bien: Y = a0 + a1 X1 + a2 X2

Donde:Y = Log (I), a0 = Log KX1 = Log (T) a1 = mX2 = Log (t) a2 = -nLos factores de K, m, n, se obtienen a partir de las intensidades mximas calculadas anteriormente,mediante regresin mltiple.


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Cuadro N11: Lluvias mximas (mm)

Cuadro N12

Cuadro N 13: Resultado del anlisis de Regresin

T P.Max

aos 24 horas 5 10 15 20 30 60200 120.2 9.4 14.1 17.2 19.6 23.4 30.7

100 99.1 8.6 12.8 15.7 17.9 21.3 27.9

50 90.1 7.7 11.6 14.1 16.1 19.2 25.2

25 81.0 6.9 10.3 12.6 14.4 17.1 22.5

10 68.8 5.8 8.7 10.6 12.1 14.4 18.7

5 59.0 4.9 7.4 9.0 10.3 12.3 16.1

3 51.1 4.3 6.5 7.9 9.0 10.7 14.1

2 44.0 3.8 5.7 7.0 8.0 9.5 12.5

Fuente: Elaboracin del autor aplicando el Modelo de Bell

T P.Max

aos 24 horas 5 10 15 20 30 60

200 120.2 112.9 84.5 68.8 58.9 46.7 30.7

100 99.1 102.8 76.9 62.7 53.7 42.6 27.9

50 90.1 92.7 69.4 56.6 48.4 38.4 25.2

25 81.0 82.7 61.9 50.4 43.2 34.2 22.5

10 68.8 69.4 51.9 42.3 36.2 28.7 18.7

5 59.0 59.3 44.4 36.2 31.0 24.6 16.1

3 51.1 51.9 38.8 31.7 27.1 21.5 14.1

2 44.0 46.0 34.4 28.1 24.0 19.0 12.5

Fuente: Elaboracin del autor

Duracin en minutos

Duracin en minutos

Resumen

Estadsticas de la regresin

Coeficiente de correlacin mltiple 0.93300009Coeficiente de determinacin R 2 0.87048917R 2 ajustado 0.86473313Error tpico 0.08408963Observaciones 48

ANLISIS DE VARIANZAGrados de lib ert a de cuadra io de los cua F lor crtico de F

Regresin 2 2.13872343 1.06936171 151.23064 1.0639E-20Residuos 45 0.31819793 0.00707107Total 47 2.45692136

Coeficientes Error tpico Estadstico t Probabilidad Inferior 95% Superior 95% nferior 95.0% uperior 95.0

Intercepcin 1.95953091 0.05051713 38.7894365 3.1351E-36 1.85778419 2.06127763 1.85778419 2.06127763Variable X 1 0.19752572 0.01772129 11.1462396 1.5588E-14 0.16183322 0.23321823 0.16183322 0.23321823Variable X 2 -0.47305323 0.03543469 -13.3500046 2.9524E-17 -0.54442235 -0.40168411 -0.54442235 -0.40168411

1.9595309 Log K= 1.9595 K= 91.10

0.0840896 m= 0.198

0.8647331 n= 0.473

48 I= 91.10 T0.198

45 Donde: t0.473

0.1975257 -0.473053 T= aos

0.0177213 0.0354347 t= minutos

Fuente: Elaboracin del autor

Nm. de observaciones

Grado de libertad

Constante

Err. estndar de est.Y

R cuadrada

Coeficiente(s) X

Error estndar de coef.


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Cuadro N 14: Intensidad mximas (mm/h)

+

Fig N03: Curva Intensidad-Duracin-Frecuencia

I= K Tm

tn

K= 91.10

m= 0.198

n= 0.473

Duracin (t)

(minutos) 30 50 100

5 83.30 92.14 105.66

10 60.01 66.38 76.12

20 43.23 47.82 54.84

30 35.69 39.48 45.27

40 31.15 34.45 39.51

50 28.03 31.00 35.55

60 25.71 28.44 32.6170 23.90 26.44 30.32

80 22.44 24.82 28.46

90 21.22 23.48 26.92

100 20.19 22.34 25.61

110 19.30 21.35 24.48

120 18.52 20.49 23.50

Perodo de Retorno (T) en aos


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6.0 HIDROGRAFA

La quebrada que cruza el Puente en estudio tiene un curso de agua permanente que proviene dela cuenca de la parte alta.

ESTUDIO DE CAMPO

Se procedi a realizar el estudio de campo, con el objetivo de analizar la zona del proyecto ens.Se procedi a realizar el levantamiento topogrfico del rio aguas arriba y aguas abajo del eje delpuente, en gabinete se determin la planta, secciones y perfil del rio informacin que servir parala modelacin hidrulica del ro.

6.1 SUB CUENCAS DE DRENAJE

Utilizando el Plano topogrfico y la carta nacional en forma con ayuda del AUTO-CAD se delimitola cuenca de drenaje.

Figura N:04

Zona donde seubica el Puente


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La morfologa de la cuenca se define mediante tres tipos de parmetros:

A) Parmetros de forma

B) Parmetros de relieve

C) Parmetros relativos a la red hidrogrfica

1.- AREA DE LA CUENCA: Area: 1156.5000 km2

2.- PERMETRO DE LA CUENCA: Permetro: 166.876 km

3.- INDICE O FACTOR DE FORMA DE LA CUENCA:

Expresa la relacion, entre el ancho promedio de la cuenca y su longitud, es decir:

Ancho de la cuenca: 35088.2 m

Largo de la cuenca. 52719.4 m

Factor de forma (F): 0.67

4.-INDICE DE COMPACIDAD (COEFICIENTE DE GRAVELIUS):

Relaciona el permetro de la cuenca con el permetro de otra cuenca terica circular

de la misma superficie, se expresa por la siguiente formula:

Donde:

Cg: Coeficiente de Gravelius

P: Permetro de la cuenca en Km

A: Superficie de la cuenca en Km2

La forma de la cuenca se considera, segn la tabla siguiente:

Indice CgForma de

la cuenca

1.00 - 1.25 Redonda

1.26 - 1.50 Ovalada

1.51 - 1.75Oblonga a

rectangular

Realizando el clculo tenemos: Area: 1156.5000 Km2

Permetro: 166.876 km

C. Gravelius 1.37

Segn el valor del Cg, se determina que la cuenca es de "FORMA OVALADA".

PARMETROS GEOMORFOLGICOS DE LA CUENCA HIDROGRFICA DEL RO

TABACONAS - CONSTRUCION PUENTE CARROZABLE COCHALAN EL REJO

A.-PARMETROS DE FORMA:

Ancho BF

Longitud L

0.28 P

CgA


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1.-CALCULOS PARA LA OBTENCION DE LA CURVA HIPSOMETRICA

Altitud

(msnm)

Areas Parciales

(m2)

AreasParciales

(Km2)

AreasAcumuladas

(Km2)

Areas que

quedansobre las

altitudes

(Km2)

% del total

% del total

que queda

sobre la

altitud

740 378216.4533 0.3782 0.3782 12396.8232 0.0031 99.9969

750 2692452.19 2.6925 3.0707 12394.1308 0.0217 99.9752

760 6880798.209 6.8808 9.9515 12387.2500 0.0555 99.9197

770 12172874.2 12.1729 22. 1243 12375. 0771 0. 0982 99.8215

780 19089895. 31 19.0899 41. 2142 12355. 9872 0. 1540 99.6676

790 27753870. 71 27.7539 68. 9681 12328. 2333 0. 2239 99.4437

800 38589094. 32 38. 5891 107. 5572 1 2289. 6442 0. 3113 99. 1324

810 51730428. 22 51. 7304 159. 2876 1 2237. 9138 0. 4173 98. 7151

820 66655735. 01 66. 6557 225. 9434 1 2171. 2581 0. 5377 98. 1775

830 82822238. 48 82. 8222 308. 7656 1 2088. 4358 0. 6681 97. 5094

840 103081310. 1 103. 0813 411. 8469 11985. 3545 0. 8315 96. 6779

850 127347116. 6 127. 3471 539. 1940 11858. 0074 1. 0272 95. 6507

860 150384299. 4 150. 3843 689. 5783 11707. 6231 1. 2131 94. 4376

870 175028011 175. 0280 864.6063 11532. 5951 1. 4118 93.0258

880 198926859. 3 198. 9269 1063. 5332 11333. 6682 1. 6046 91. 4212

890 230188338. 9 230. 1883 1293. 7215 11103. 4799 1. 8568 89. 5644

900 220952766. 3 220. 9528 1514. 6743 10882. 5271 1. 7823 87. 7821

910 294783215. 2 294. 7832 1809. 4575 10587. 7439 2. 3778 85. 4043

920 330830839. 3 330. 8308 2140. 2884 10256. 9131 2. 6686 82. 7357

930 369611554. 7 369. 6116 2509. 8999 9887. 3015 2. 9814 79. 7543

940 407330933. 3 407. 3309 2917. 2308 9479. 9706 3. 2857 76. 4686

950 455014157. 3 455. 0142 3372. 2450 9024. 9564 3. 6703 72. 7983

960 445795448. 5 445. 7954 3818. 0405 8579. 1610 3. 5959 69. 2024

970 457249560. 5 457. 2496 4275. 2900 8121. 9114 3. 6883 65. 5141

980 559508272. 9 559. 5083 4834. 7983 7562. 4031 4. 5132 61. 0009

990 602908584. 3 602. 9086 5437. 7069 6959. 4946 4. 8633 56. 1376

1000 632629342 632. 6293 6070. 3362 6 326. 8652 5. 1030 51. 0346

1010 663045737. 8 663. 0457 6733. 3820 5663. 8195 5. 3484 45. 6863

1020 548849862. 6 548. 8499 7282. 2318 5114. 9696 4. 4272 41. 2591

1030 454687352. 4 454. 6874 7736. 9192 4660. 2823 3. 6677 37. 5914

1040 469232456. 4 469. 2325 8206. 1516 4191. 0498 3. 7850 33. 8064

1050 487507989. 3 487. 5080 8693. 6596 3703. 5418 3. 9324 29. 8740

1060 447697725. 2 447. 6977 9141. 3573 3255. 8441 3. 6113 26. 2627

1070 436354689. 2 436. 3547 9577. 7120 2819. 4894 3. 5198 22. 7430

1080 456338225. 1 456. 3382 10034. 0503 2363. 1512 3. 6810 19. 0620

1090 452337342. 6 452. 3373 10486. 3876 1910. 8138 3. 6487 15. 4133

1100 352412742. 1 352. 4127 10838. 8003 1558. 4011 2. 8427 12. 5706

1110 360498093. 2 360. 4981 11199. 2984 1197. 9030 2. 9079 9. 6627

1120 360828648. 3 360. 8286 11560. 1271 837. 0744 2. 9106 6. 7521

1130 62626309. 43 62. 6263 11622. 7534 7 74. 4480 0. 5052 6. 2470

1140 66427645.7 66.4276 11689. 1810 708.0204 0. 5358 5.7111

1150 71218065. 37 71. 2181 11760. 3991 6 36. 8023 0. 5745 5. 1367

1160 75742058. 93 75. 7421 11836. 1412 5 61. 0603 0. 6110 4. 5257

1170 63345420. 48 63. 3454 11899. 4866 4 97. 7149 0. 5110 4. 0147

1180 81010794. 67 81. 0108 11980. 4974 4 16. 7041 0. 6535 3. 3613

1190 71611731. 94 71. 6117 12052. 1091 3 45. 0923 0. 5776 2. 7836

1200 70993556. 19 70. 9936 12123. 1027 2 74. 0988 0. 5727 2. 2110

1210 70993556. 19 70. 9936 12194. 0962 2 03. 1052 0. 5727 1. 6383

1220 74439515. 88 74. 4395 12268. 5357 1 28. 6657 0. 6005 1. 0379

1230 77761582. 0734 77. 7616 12346. 2973 50. 9041 0. 6273 0. 4106

1240 50904121. 1243 50. 9041 12397. 2014 0. 0000 0. 4106 0. 0000

Suma 12397.2014

B.-PARMETROS DE RELIEVE:


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CI P N: 71881

CONSULTOR C8197




32/77


CI P N: 71881

CONSULTOR C8197



2.-CALCULO DE LA ELEVACION MEDIA:

Graficamente la e levacion media de la cuenca se obtiene, entrando con el 50% del area en

el e je X, trazando una perpendicular por el punto hasta interceptar a la curva hipsomtrica

Luego por este punto trazar una horizontal hasta cortar el e je Y.

Para este caso,encontraremos la elevacion media de manera numrica, utilizando la sgt.

frmula: Em: Elevavion media

a: Area entre dos contornos

e: Elevacion media e ntre dos contornos

A: Area total de la cuenca

a e a*e

2.69 745.00 2005.88

6.88 755.00 5195.00

12.17 765.00 9312.25

19.09 775.00 14794.67

27.75 785.00 21786.79

38.59 795.00 30678.33

51.73 805.00 41642.99

66.66 815.00 54324.42

82.82 825.00 68328.35

103.08 835.00 86072.89 Em: 1003 msnm

127.35 845.00 107608.31

150.38 855.00 128578.58

175.03 865.00 151399.23

198.93 875.00 174061.00

230.19 885.00 203716.68

220.95 895.00 197752.73

294.78 905.00 266778.81

330.83 915.00 302710.22

369.61 925.00 341890.69

407.33 935.00 380854.42

455.01 945.00 429988.38

445.80 955.00 425734.65

457.25 965.00 441245.83

559.51 975.00 545520.57

602.91 985.00 593864.96

632.63 995.00 629466.20

663.05 1005.00 666360.97

548.85 1015.00 557082.61

454.69 1025.00 466054.54

469.23 1035.00 485655.59

487.51 1045.00 509445.85

447.70 1055.00 472321.10

436.35 1065.00 464717.74

456.34 1075.00 490563.59

452.34 1085.00 490786.02

352.41 1095.00 385891.95

360.50 1105.00 398350.39360.83 1115.00 402323.94

62.63 1125.00 70454.60

66.43 1135.00 75395.38

71.22 1145.00 81544.68

75.74 1155.00 87482.08

63.35 1165.00 73797.41

81.01 1175.00 95187.68

71.61 1185.00 84859.90

70.99 1195.00 84837.30

70.99 1205.00 85547.24

74.44 1215.00 90444.01

77.76 1225.00 95257.94

50.90 1235.00 62866.59

12396.82 12432541.92

a eEm

A


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CI P N: 71881

CONSULTOR C8197



3.-CALCULO DE ALTURA MEDIA:

La altura media de la cuenca iniciando en el punto de aforo esta dado por:

Donde:

H = Em-Ho Em:Elevacion media

Ho:Cota de aforo

H:Altura mediaEm: 1003 msnm

Ho: 740 msnm

H: 263 m, igual a: 0.263 km

4.-RECTANGULO EQUIVALENTE:

Coeficiente de Gravelius: 1.37

Area de la cuenca (A): 1156.5000 Km2

El lado mayor del rectngulo equivalente se toma como:

Cg = K

L= 65.8846 km

El lado menor del rectngulo equivalente se toma como:

l= 17.5534 km

N Cota (msnm)

Areas

Parciales

(km2)

Li (km) Longitud

Menor (km)

Longitud

acumulada

(km)

1 750 2.6925 0.1534 17.5534 0.1534

2 760 6.8808 0.3920 17.5534 0.5454

3 770 12.1729 0.6935 17.5534 1.2389

4 780 19.0899 1.0875 17.5534 2.3264

5 790 27.7539 1.5811 17.5534 3.9075

6 800 38.5891 2.1984 17.5534 6.1059

7 810 51.7304 2.9470 17.5534 9.0529

8 820 66.6557 3.7973 17.5534 12.8502

9 830 82.8222 4.7183 17.5534 17.5685

10 840 103.0813 5.8724 17.5534 23.4409

11 850 127.3471 7.2548 17.5534 30.6958

12 860 150.3843 8.5672 17.5534 39.2630

13 870 175.0280 9.9712 17.5534 49.2342

14 880 198.9269 11.3327 17.5534 60.5668

15 890 230.1883 13.1136 17.5534 73.6804

16 900 220.9528 12.5874 17.5534 86.2678

17 910 294.7832 16.7935 17.5534 103.0613

18 920 330.8308 18.8471 17.5534 121.9084

19 930 369.6116 21.0564 17.5534 142.9648

20 940 407.3309 23.2052 17.5534 166.1700

21 950 455.0142 25.9217 17.5534 192.0917

22 960 445.7954 25.3965 17.5534 217.4882

23 970 457.2496 26.0490 17.5534 243.5372

24 980 559.5083 31.8746 17.5534 275.4118

25 990 602.9086 34.3471 17.5534 309.7588

26 1000 632.6293 36.0402 17.5534 345.7990

27 1010 663.0457 37.7730 17.5534 383.5721

28 1020 548.8499 31.2674 17.5534 414.8394

29 1030 454.6874 25.9031 17.5534 440.7425

30 1040 469.2325 26.7317 17.5534 467.4742

31 1050 487.5080 27.7728 17.5534 495.2470

32 1060 447.6977 25.5049 17.5534 520.751833 1070 436.3547 24.8587 17.5534 545.6105

34 1080 456.3382 25.9971 17.5534 571.6076

35 1090 452.3373 25.7692 17.5534 597.3768

36 1100 352.4127 20.0766 17.5534 617.4534

37 1110 360.4981 20.5372 17.5534 637.9906

38 1120 360.8286 20.5560 17.5534 658.5466

39 1130 62.6263 3.5678 17.5534 662.1143

40 1140 66.4276 3.7843 17.5534 665.8987

41 1150 71.2181 4.0572 17.5534 669.9559

42 1160 75.7421 4.3149 17.5534 674.2708

43 1170 63.3454 3.6087 17.5534 677.8795

44 1180 81.0108 4.6151 17.5534 682.4946

45 1190 71.6117 4.0796 17.5534 686.5743

46 1200 70.9936 4.0444 17.5534 690.6187

47 1210 70.9936 4.0444 17.5534 694.6631

48 1220 74.4395 4.2407 17.5534 698.9039

49 1230 77.7616 4.4300 17.5534 703.3339

50 1240 50.9041 2.9000 17.5534 706.2338

2

1.121 1

1.12

K AL

K

2

1.121 1

1.12

K Al

K


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CONSULTOR C8197



5.-INDICE DE PENDIENTE

Ip:Indice de pendiente

n:Nmero de curvas de nivel existentes en el rectngulo.

ai:Cotas de las n curvas de nivel consideradas.Bi:Fraccion de la superficie tota de la cuenca, comprendida entre

las cotas ai - (ai-1).

L:Longitud del lado mayor del rectangulo equivalente

n= 19

a b c d e f g

CotasAreas Parciales

(ai)-km

Area Total

(km2)

Longitud

(km)

(Bi*(ai- (ai-

1)))^0.51/(L^0.5) Ip=e*f

740 0.3782 1156.5000 65.8846 0.1232 0.0000

750 2.6925 1156.5000 65.8846 0.1526 0.1232 0.0188

760 6.8808 1156.5000 65.8846 0.2439 0.1232 0.0301

770 12.1729 1156.5000 65.8846 0.3244 0.1232 0.0400

780 19.0899 1156.5000 65.8846 0.4063 0.1232 0.0501

790 27.7539 1156.5000 65.8846 0.4899 0.1232 0.0604

800 38.5891 1156.5000 65.8846 0.5776 0.1232 0.0712

810 51.7304 1156.5000 65.8846 0.6688 0.1232 0.0824

820 66.6557 1156.5000 65.8846 0.7592 0.1232 0.0935

830 82.8222 1156.5000 65.8846 0.8463 0.1232 0.1043

840 103.0813 1156.5000 65.8846 0.9441 0.1232 0.1163

850 127.3471 1156.5000 65.8846 1.0494 0.1232 0.1293

860 150.3843 1156.5000 65.8846 1.1403 0.1232 0.1405

870 175.0280 1156.5000 65.8846 1.2302 0.1232 0.1516

880 198.9269 1156.5000 65.8846 1.3115 0.1232 0.1616

890 230.1883 1156.5000 65.8846 1.4108 0.1232 0.1738

900 220.9528 1156.5000 65.8846 1.3822 0.1232 0.1703

910 294.7832 1156.5000 65.8846 1.5965 0.1232 0.1967

920 330.8308 1156.5000 65.8846 1.6913 0.1232 0.2084

930 369.6116 1156.5000 65.8846 1.7877 0.1232 0.2202

940 407.3309 1156.5000 65.8846 1.8767 0.1232 0.2312

950 455.0142 1156.5000 65.8846 1.9835 0.1232 0.2444

960 445.7954 1156.5000 65.8846 1.9633 0.1232 0.2419

970 457.2496 1156.5000 65.8846 1.9884 0.1232 0.2450

980 559.5083 1156.5000 65.8846 2.1995 0.1232 0.2710

990 602.9086 1156.5000 65.8846 2.2832 0.1232 0.2813

1000 632.6293 1156.5000 65.8846 2.3388 0.1232 0.2881

1010 663.0457 1156.5000 65.8846 2.3944 0.1232 0.2950

1020 548.8499 1156.5000 65.8846 2.1785 0.1232 0.2684

1030 454.6874 1156.5000 65.8846 1.9828 0.1232 0.2443

1040 469.2325 1156.5000 65.8846 2.0143 0.1232 0.2482

1050 487.5080 1156.5000 65.8846 2.0531 0.1232 0.2529

1060 447.6977 1156.5000 65.8846 1.9675 0.1232 0.2424

1070 436.3547 1156.5000 65.8846 1.9424 0.1232 0.2393

1080 456.3382 1156.5000 65.8846 1.9864 0.1232 0.2447

1090 452.3373 1156.5000 65.8846 1.9777 0.1232 0.2437

1100 352.4127 1156.5000 65.8846 1.7456 0.1232 0.2151

1110 360.4981 1156.5000 65.8846 1.7655 0.1232 0.21751120 360.8286 1156.5000 65.8846 1.7664 0.1232 0.2176

1130 62.6263 1156.5000 65.8846 0.7359 0.1232 0.0907

1140 66.4276 1156.5000 65.8846 0.7579 0.1232 0.0934

1150 71.2181 1156.5000 65.8846 0.7847 0.1232 0.0967

1160 75.7421 1156.5000 65.8846 0.8093 0.1232 0.0997

1170 63.3454 1156.5000 65.8846 0.7401 0.1232 0.0912

1180 81.0108 1156.5000 65.8846 0.8369 0.1232 0.1031

1190 71.6117 1156.5000 65.8846 0.7869 0.1232 0.0969

1200 70.9936 1156.5000 65.8846 0.7835 0.1232 0.0965

1210 70.9936 1156.5000 65.8846 0.7835 0.1232 0.0965

1220 74.4395 1156.5000 65.8846 0.8023 0.1232 0.0988

1230 77.7616 1156.5000 65.8846 0.8200 0.1232 0.1010

1240 50.9041 1156.5000 65.8846 0.6634 0.1232 0.0817

Ind. Pend. 8.0974

1

2

1( )

n

i i i

i

Ip a aL


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6.- PENDIENTE DE LA CUENCA:

Lo encontraremos por el criterio de rectngulo equivalente.

Donde:

S:Pendiente de la cuenca

H:Desnivel total

L:Lado mayor del rectgulo equivalente

H: 0.17 km

L: 65.88 km

S = 0.0026 igual 0.26%

7.-PERFIL LONGITUDINAL DEL CAUCE DEL RIO:

curva de

nivel

Cota menor

(msnm)

Cota mayor

(msnm)

Diferencia

entre cotas

(Ah)

Longitud

del Tramo

(m)

Longitud

Acumulada

1 740 750 10 3253.9998 3253.9998

2 750 760 10 6681.0487 9935.0485

3 760 770 10 4152.424 14087.4725

4 770 780 10 3743.652 17831.1245

5 780 790 10 2054.859 19885.9835

6 790 800 10 3445.098 23331.0815

7 800 810 10 2367.751 25698.8325

8 810 820 10 2969.238 28668.0705

9 820 830 10 1943.0598 30611.1303

10 830 840 10 1795.209 32406.3393

11 840 850 10 1753.512 34159.8513

12 850 860 10 1987.6533 36147.5046

13 860 870 10 1559.552 37707.0566

14 870 880 10 1415.544 39122.6006

15 880 890 10 914.427 40037.0276

16 890 900 10 1179.76 41216.7876

17 900 910 10 1723.738 42940.5256

18 910 920 10 1750.169 44690.6946

19 920 930 10 1212.316 45903.0106

20 930 940 10 870.109 46773.1196

21 940 950 10 882.809 47655.9286

22 950 960 10 1488.919 49144.8476

23 960 970 10 1490.876 50635.7236

24 970 980 10 972.485 51608.2086

25 980 990 10 970.082 52578.2906

26 990 1000 10 658.915 53237.2056

27 1000 1010 10 903.542 54140.7476

28 1010 1020 10 723.513 54864.2606

29 1020 1030 10 550.923 55415.1836

30 1030 1040 10 1773.277 57188.4606

31 1040 1050 10 834.3514 58022.812

32 1050 1060 10 746.2992 58769.1112

33 1060 1070 10 1249.88 60018.9912

34 1070 1080 10 728.4925 60747.4837

35 1080 1090 10 1191.2943 61938.778

36 1090 1100 10 1469.12 63407.89837 1100 1110 10 875.635 64283.533

38 1110 1120 10 882.544 65166.077

39 1120 1130 10 856.39 66022.467

40 1130 1140 10 446.4724 66468.9394

41 1140 1150 10 206.8549 66675.7943

42 1150 1160 10 133.84 66809.6343

43 1160 1170 10 153.3434 66962.9777

44 1170 1180 10 190.4593 67153.437

45 1180 1190 10 236.3427 67389.7797

46 1190 1200 10 162.206 67551.9857

47 1200 1210 10 236.052 67788.0377

48 1210 1220 10 123.3988 67911.4365

49 1220 1230 10 123.3988 68034.8353

50 1230 1240 10 171.0756 68205.9109

51 1240 1250 10 81.1319 68287.0428

HS

L


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1.-COEFICIENTE DE FOURNIER O COEFICIENTE DE MASIVIDAD:

Es un coeficiente relacionado con la erosin en la cuenca, permite diferenciar netamente

cuencas de igual altura media y relieve diferentes, aun cuando no es suficiente para

caracterizar la proclividad a la erosin en una cuenca, ya que da valores iguales en el caso

de cuencas diferenciadas como es el caso en el que la altura media y superficie aumenten

proporcionalmente.

Se representa por. Donde:

H: Altura media de la cuenca en Km

A: Superficie de la cuenca en Km2

Altura Media o Em (H): 0.2629 km

Superficie cuenca (A): 1156.5000 km2

Coefic. de masividad (T): 0.00

2.-DENSIDAD DE DRENAJE:

Esta definida por la longitud de todos los cauces divididos entre el rea total de la cuenca.

Sin tomar en consideracin otros aspectos de la cuenca, cuando mayor sea la densidad de

drenaje ms rpida es la respuesta de la cuenca frente a una tormenta, drenando el agua

en menor tiempo.

Se determina con la siguente frmula:

Donde:

D: Densidad de drenaje

Lc: Sumatoria de los cauces parciales

A: Area de la cuenca

Lc: 68.2870 km

A: 1156.5000 km2

D: 0.06 1/km

3.-PENDIENTE DEL CAUCE (pendiente media):

Donde:

S: Pendiente del cauce

H: Diferencia de cotas entre los e xtremos del cauce

L: Lonitud del cauce

C.-PARAMETROS RELATIVOS

HS

L

HT

L

CL

DA


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6.2 CAUDALES

Caudales mximosSe puede apreciar que las precipitaciones mximas calculadas, superan las lluviasregistradas por las estaciones, que es el objeto de las proyecciones y adems el margen de

seguridad para obtener descargas razonables pero no exageradas que sobredimensionen lasestructuras.Tiempo de retornoEl tiempo promedio, en aos, en que el valor del caudal pico de una creciente determinadaes igualado o superado una vez cada T.El clculo del tiempo de retorno estar en funcin al riesgo y la vida til de la estructura.R=1-(1-1/T)n

Tiempo de retorno para el clculo de la luz del puente y nivel de avenidas mximasextraordinarias:

R= 0.33 (riesgo)n= 40 aos (vida til)T= 100 aos tiempo retorno

Tiempo de retorno para el clculo de la socavacin:R= 0.077 (riesgo)

n= 40 aos (vida til)T= 500 aos tiempo retorno

Tiempo de ConcentracinEs el tiempo requerido por una gota para recorrer desde el punto hidrulicamente ms lejano

hasta la salida de la cuenca.

Longitud del cauce (L): 68.29 km

Diferencia de cotas (H): 0.50 km

Pendiente del cauce (S): 0.0073 Igual 0.73%


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Tiempo de concentracin promedio de los dos mtodos Tc=14.58 horas

Con estos valores y los del tiempo de concentracin, a ser aplicados en la metodologacorrespondiente, se calcularn las descargas correspondientes que permitirn eldimensionamiento hidrulico del Puente.

Caudal Mximo Mtodo Hidrograma Unitario sinttico de Snyder

Con base en la revisin de un gran nmero de HU, el SCS sugiere este hidrograma donde eltiempo est dado en horas y el caudal en m3/s.cm o m3/s.mm.El volumen generado por la separacin de la lluvia en neta y abstracciones es propagado atravs del ro mediante el uso del hidrograma unitario.El rango de aplicacin de este mtodo es de 30 a 30 000 Km2 (Segn el Manual de carreterasHidrologa, Hidrulica y Drenaje).

Se describen a continuacin los principales clculos de los componentes del hidrograma unitariode Snyder.

La formula mas utilizada para el calculo del tc es la Kirpich.

tc = 0.0195(L3/H)

0.385= 11.3019 horas

Donde:

tc= tiempo de concentracin, en minutos.

L = mxima longitud del recorrido, en 68290 m.

H = diferencia de elevacin entre dos puntos extremos del cauce principal, en m. = 510 m.

T = 0.3 (L/J) = 17.851 h.

Siendo:

T = Tiempo de concentracin en horas.

L = Longitud del cauce principal en 68.29 km

J = Pendiente media. 0.00747 m.


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PARAMETRO Unidades valor

Area de drenaje km2 1156.500Permetro de la cuenca Km 166.876

Longitud del cauce principal km 68.287

Longitud del rio hasta la divisoria km 68.287

Pendiente cauce principal % 0.730

Pendiente de la cuenca % 0.260

Cota mayor de cuenca m 1240.0

Cota menor cuenca m 740.0

Cota mayor de ro m 1240.0

Cota menor de ro m 740.0

SOLUCION

1.- Transformacin de los parmetros morfologicos al s istema ingles

A= 446.55 mill

2

2.- Tiempo de concentracion Tc utilizando la ecuacin SCS

Tc=0.97K0.385

siendo K=Lc3/H 18.407 horas

14.58 horas

3.- Se estima el tiempo de resago utilizando la ecuacin

TR=3/5*Tc= 8.748 horas

4.- Duracin de la precipitacin efectiva segn Esnyder

ts=TR/5.5= 1.5905 horas

5.- Tiempo pico

Tp =Tc/2+TR = 16.038 horas

6.- Estimar el caudal pico por milla cuadrada up

Asumiendo Cp= 0.8

up=Cp*640/(TR+(T-ts)/4 = 42.683 ft3/smi

2*in

7.- Determinar el caudal Pico

Up=up*Ac= 19060.23 ft3/s(in) = 21.246 m3/s(mm)

8.- Calcular el tiempo base del hidrograma unitario

tb=3+3TR/24= 4.0935 dias

Como el tiempo base obtenida es extremadamente alto, este deber recalcularse como

4 veces el tiempo pico:

tb=4Tp= 64.152 horas

9.- Estimar W50 y el W75

W50=770/up1.08

= 13.360 horas

W75=440/up1.08

= 7.634 horas

10.- Estimacin de las coordenadas del hidrograma unitario

Coordenadas del punto A

t=Tp-W50/3= 11.585 horas

Q=0.5*Up= 10.623 m3/s*mm

Coordenadas del punto B

t=Tp-W75/3= 13.49 horas

Q=0.75*Up= 15.935 m3/s*mm

Coordenadas del punto C

t=Tp= 16.038 horas

Q=Up= 21.246 m3/s*mm

Coordenadas del punto D

t=Tp+2*W75/2= 21.13 horas

Q=0.75*Up= 15.93 m3/s*mm

Coordenadas del punto E

t=Tp+2*W50/2= 24.94 horas

Q=0.5*Up= 10.623 m3/s*mm

Coordenadas del punto F

t=Tb= 64.152 horas

Q= 0


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Para clculo de la lluvia efectiva se empleara la frmula:

CN: Nmero de curva de escorrenta, adimensional.

Cuadro N16: Resultados del clculo de CNLluvia total Abstracciones = Lluvia efectiva

Mtodo SCS para abstracciones

CN: Nmero de curva de escorrenta, adimensional.

% CN Producto % CN Producto

Residencial (20% impermeable) 0 77 0 0.02 85 1.7Caminos 0 95 0 0.04 95 3.8Tierra cultivada (sin tratamientos de conservacion) 0 62 0 0.1 71 7.1

Bosque aceptable 0 25 0 0.84 55 46.2

0 0 1 58.8

* Entoncesw el CN ponderado sera, CNp= 58.8

CN( III) = 76.65

Uso del suelo

Grupo hidrologico del suelo

A B

CN: CUENCA

32.20

2032

08.5508

2

NP

NP

Pe

Puntos T (horas) Q(m3/s*mm)

0 0 0

A 11.58 10.62

B 13.49 15.93

C 16.04 21.25

D 21.13 15.93

E 24.94 10.62

F 64.15 0.00

Coordenadas o puntos del Hidrograma

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70

H.U. SnyderQ(m3/s*mm)

T(horas)


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Con este hidrograma unitario y con la lluvia de diseo, hallaremos el hidrograma de diseo;para lo cual realizaremos el proceso de convolucin: Q (t) = Pe (t) * HU (t):

Se inicia con un desfase porque Pe1 = 0.

Para hallar la precipitacin efectiva primero se hall la tormenta de diseo de la cuenca hastala ubicacin del Puente Cochalan.Se realiz el clculo del hietograma de diseo mediante el mtodo del bloque alterno susclculos se expresan en las siguientes tablas:

Cuadro N18. Hietograma de diseo Tr=100 aos

Figura N 07

Duracion Intensidad P acumulado Profundidad Profundidad

(mi n) (mm/hora ) (mm) i ncrementa l ordena da

60 32.61 32.6 32.6 32.6

120 23.50 47.0 14.4 14.4

180 19.40 58.2 11.2 11.2

240 16.93 67.7 9.5 9.5

300 15.23 76.2 8.4 8.4

360 13.97 83.8 7.7 7.7

420 12.99 90.9 7.1 7.1

480 12.20 97.6 6.6 6.6

540 11.53 103.8 6.2 6.2

600 10.97 109.7 5.9 5.9

660 10.49 115.4 5.7 5.7

720 10.07 120.8 5.4 5.4

K= 91.100

m= 0.198

n= 0.473

T= 100

CALCULO DE LA TORMENTA DE DISEO (100 aos)

n

m

t

KTI


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Cuadro N19: Hietograma de diseo Tr=500 aos

Figura N 08

Con el hietograma de diseo se calcul el hietograma de precipitacin efectiva en base alnmero de curva calculado.

Duracion Intensidad P acumulado Profundidad Profundidad

(mi n) (mm/hora ) (mm) i ncrementa l ordena da

60 44.82 44.8 44.8 44.8

120 32.29 64.6 19.8 19.8

180 26.65 80.0 15.4 15.4

240 23.26 93.1 13.1 13.1

300 20.93 104.7 11.6 11.6

360 19.20 115.2 10.6 10.6

420 17.85 125.0 9.7 9.7

480 16.76 134.1 9.1 9.1

540 15.85 142.7 8.6 8.6

600 15.08 150.8 8.1 8.1

660 14.42 158.6 7.8 7.8

720 13.83 166.0 7.4 7.4

K= 91.100

m= 0.198

n= 0.473

T= 500

CALCULO DE LA TORMENTA DE DISEO (500 aos)

n

m

t

KTI


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Cuadro N20: Hietograma de precipitacin efectiva

Cuadro N21: Hietograma de precipitacin efectiva

Tiempo l luvia acum. Pe acum. Pe en c ada

(h) P(mm) P(mm) intervalo (mm)

0 0 0

1 32.61 0.868 0.8681

2 46.99 4.464 3.5959

3 58.19 8.719 4.2548

4 67.71 13.118 4.3993

5 76.16 17.514 4.3963

6 83.84 21.854 4.3394

7 90.94 26.115 4.26168 97.56 30.292 4.1763

9 103.81 34.382 4.0899

10 109.74 38.387 4.0051

11 115.39 42.310 3.9234

12 120.80 46.155 3.8451

CN= 69.47

PRECIPITACION EFECTIVA CUENCA (Tr=100 aos)

Tiempo l luvia acum. Pe acum. Pe en cada

(h) P(mm) P(mm) intervalo (mm)

0 0 0

1 44.82 3.772 3.7722

2 64.58 11.602 7.8296

3 79.96 19.625 8.0235

4 93.05 27.430 7.8047

5 104.66 34.950 7.5202

6 115.22 42.189 7.2388

7 124.97 49.166 6.9772

8 134.08 55.904 6.7381

9 142.66 62.425 6.5205

10 150.81 68.747 6.3223

11 158.57 74.888 6.1411

12 166.01 80.863 5.9750

CN= 69.47

PRECIPITACION EFECTIVA CUENCA (Tr=500 aos)


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Con el hidrograma unitario y con la lluvia efectiva de diseo, hallaremos el hidrograma dediseo; para lo cual realizaremos el proceso de convolucin: Q(t)=Pe(t)*HU(t).

Cuadro N22. Caudal mximo para Tr=100 aos

Cuadro N23: Caudal mximo para Tr=500 aos

Caudal final para Tr=100 aosQ=315.60 m3/sCaudal final para Tr=500 aosQ=539.54 m3/s

H.U Q

Q (m3/s /mm 0.868 3.595 4.255 4.399 4.396 4.339 4.261 4.176 4.089 4.005 3.923 3.845 Q (m3/s)

0.00 0 0 0

11.58 10.62 9.221 0.000 9.221

13.49 15.93 13.831 38.190 0.000 52.021

16.04 21.25 18.442 57.285 45.201 0.000 120.928

21.13 15.93 13.831 76.380 67.802 46.731 0.000 204.745

24.94 10.62 9.221 57.285 90.403 70.097 46.699 0.000 273.705

64.15 0 0.000 38.190 67.802 93.462 70.049 46.094 0.000 315.597

0.000 45.201 70.097 93.399 69.141 45.265 0.000 323.1020.000 46.731 70.049 92.187 67.898 44.362 0.000 321.227

0.000 46.699 69.141 90.530 66.543 43.438 0.000 316.351

0.000 46.094 67.898 88.724 65.157 42.546 0.000 310.418

0.000 45.265 66.543 86.876 63.818 41.675 0.000 304.177

0.000 44.362 65.157 85.091 62.512 40.846 297.968

0.000 43.438 63.818 83.349 61.269 251.874

0.000 42.546 62.512 81.692 186.749

0.000 41.675 61.269 102.943

0.000 40.846 40.846

0 0

T(horas)

Precipitacin efectiva en (mm) por intervalos

H.U Q

Q (m3/s /mm 3.772 7.829 8.023 7.805 7.520 7.238 6.977 6.738 6.520 6.322 6.141 5.975 Q (m3/s)

0.00 0 0 0

0.00 10.623124 40.070 0.000 40.070

0.00 15.934687 60.106 83.168 0.000 143.274

0.00 21.246249 80.141 124.753 85.229 0.000 290.123

0.00 15.934687 60.106 166.337 127.844 82.913 0.000 437.200

0.00 10.623124 40.070 124.753 170.459 124.370 79.886 0.000 539.538

0.00 0 0.000 83.168 127.844 165.827 119.829 76.890 0.000 573.558

0.000 85.229 124.370 159.772 115.335 74.118 0.000 558.824

0.000 82.913 119.829 153.780 111.176 71.579 0.000 539.278

0.000 79.886 115.335 148.235 107.368 69.263 0.000 520.087

0.000 76.890 111.176 143.157 103.894 67.159 0.000 502.277

0.000 74.118 107.368 138.526 100.739 65.237 0.000 485.987

0.000 71. 579 103.894 134. 319 97. 855 63.473 471.120

0. 000 69. 263 100. 739 130. 473 95. 210 395. 685

0. 000 67. 159 97. 855 126. 946 291. 961

0. 000 65. 237 95. 210 160. 446

0. 000 63.473 63.473

0 0

T(horas)

Precipitacin efectiva en (mm) por intervalosTr (500 aos)


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7.0 ESTUDIO HIDRAULICO DEL PUENTECon el levantamiento topogrfico del rio Tabaconas (perfil y secciones cada 20m.) y ademscon el clculo del caudal mximo para Tr= 100 y 500 aos se realiz el modela miento hidrulicocon el programa HEC-RAS y as se obtuvo el ancho del puente y datos para el clculo de laerosin.

a. MODELAMIENTO HIDRAULICO

El objetivo de la realizacin del modelo hidrulico es establecer los niveles del rio Tabaconas,as como las velocidades y fuerzas tractivas. Los resultados obtenidos en la modelacin de laro Tabaconas, como son las superficies de agua, velocidades medias de flujo en cada margendel ro, y los esfuerzos cortantes, sern la base para la determinacin de los niveles deproteccin y las profundidades de socavacin, as como los parmetros para la seleccin de lossistemas de proteccin que se adecuen a los comportamientos hidrodinmicos del ro.

b. UBICACIN DEL PUENTE PROYECTADOEl lugar de emplazamiento del nuevo puente es el ms adecuado y ofrece mayor estabilidadfluvial, dado que se ubica en una zona donde el cauce es tramo es recto, permitiendo que elflujo del ro discurra adecuadamente.

En ese sentido, la ubicacin ptima para el puente desde el punto de vista hidrulico es la quese propone en el presente estudio, porque adems permitir proyectar un puente de un solovano sin apoyos intermedios que no son recomendables por la dinmica fluvial de la quebradahonda; sin embargo, se recomienda tambin la proteccin de las mrgenes aguas arriba yaguas abajo del puente.

c. CONSIDERACIONESSe ha utilizado el programa HECRAS 4.1 para trabajar el modelo hidrulico, y as para estimarlos niveles, las velocidades del flujo y esfuerzos cortantes del ro Tabaconas. La primera versindel programa HEC - RAS fue desarrollada por el Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito de losEstados Unidos en 1967 (HEC2) y viene siendo aplicado como una herramienta estndar poragencias federales y estatales de los Estados Unidos y por consultores de dicho pas y delmundo en general. Los valores de salida del programa incluyen los niveles de inundacin encada seccin transversal, la velocidad media, los esfuerzos cortantes, y otras variableshidrulicas que permiten al modelador disear obras de infraestructura en medios fluviales. Elformato de las salidas es presentado en forma tabular y en forma grfica.


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d. GEOMETRA DEL MODELOCon la finalidad de realizar el modelamiento geomtrico de la quebrada se utilizaron datos

topogrficos tomados la superficie o TIN (red irregular de tringulos). Datos existentes desdeaproximadamente 160 m. aguas arriba y 80 m aguas abajo de la ubicacin del puente.

e. PARMETROS HIDRULICOS

Coeficientes de rugosidad de Manning

Las estimaciones de los coeficientes de rugosidad de Manning (n) para el Ro Tabaconas se

estimaron teniendo en cuenta la formulacin que presenta Ven Te Chow en su libro Hidrulicade Canales Abiertos, donde considera los parmetros topogrficos, geotcnicos e hidrulicosdel ro.La relacin utilizada para la estimacin del coeficiente de rugosidad de Manning es la ecuacindada por Cowan.

n =(n0+ n1+ n2+ n3+ n4) m5

n cauce = 0.045

n mrgenes = 0.050

Cuadro N24: Coeficiente de rugosidad de Manning en el cauce central

Caractersticasrelacionadas alfactor

ValorCondicindel ro

MaterialInvolucrado n0 0.028

(Gravagruesa)

Grado de

Irregularidad n1 0.005 (Menor)Variaciones de laseccintransversal n2 0 (Gradual)

Efecto relativo delasObstrucciones n3 0.012 (Menor)

Vegetacin n4 0 (Baja)


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Grado de losefectos por

meandros m5 1 (Menor)

Coeficiente de rugosidad deManning n= 0.045

Como se puede apreciar en el coeficiente de Manning adoptado para el cauce central es de0.045, valor que se emplear en la estimacin de caudales, velocidades de flujo y esfuerzoscortantes para los diferentes niveles de agua estimados.

Cuadro N25: Coeficiente de rugosidad en las Mrgenes

Caractersticasrelacionadas al factor

Valor Condicin del ro

Material Involucrado n0 0.02 (Tierra)

Grado deIrregularidad n1 0.005 (Menor)

Variaciones de la

seccin transversal n2 0 (Gradual)Efecto relativo de lasObstrucciones n3 0.010 (Menor)

Vegetacin n4 0.015 (Media)

Grado de los efectospor meandros m5 1 (Menor)

Coeficiente de rugosidad de

Manning n= 0.050

Como se puede apreciar en la Cuadro N25 el coeficiente de Manning adoptado para lasmrgenes es 0.050.


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Pendiente

La pendiente del ro Tabaconas es analizada en base a las secciones topogrficas ubicadas alo largo del eje del cauce principal. La pendiente promedio del ro Tabaconas, en la zona deanlisis, es de aproximadamente 0.73%.

Caudales

Los caudales usados en la ejecucin del programa HECRAS fueron los obtenidos en la partehidrolgica. Las avenidas centenarias se usaron para calcular los niveles de agua que se

producen en la zona de estudio.

Fig. N08: Ingreso de los datos geomtricos

Fig. N 09: Ingreso de los datos Hidrolgicos


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Fig. N 10: Resultados: Perfil Longitudinal

Resultados: secciones transversales

Seccin de ubicacin del Puente

Fig. N12


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Resultados totales de la modelacin hidrulica

Cuadro N 26

Calibracin del modelo

La calibracin del modelo hidrulico se ha efectuado mediante las marcas de avenidasanteriores observadas a ambas mrgenes de la quebrada en el momento del levantamientotopogrfico.

Durante la etapa de campo se consult a lugareos sobre la mxima crecida del ro Tabaconas,ellos manifestaron que la mxima crecida corresponda al nivel observado en la seccin 0+300del levantamiento topogrfico, dicho nivel corresponde a la cota 737.10 msnm.

E RIO PRINCIPA RS: 64 BR U Profile: tr 100

E.G. Elev (m) 737.66 Element Left OB Channel Right OB

Vel Head (m) 0.32 Wt. n-Val. 0.045 0.05

W.S. Elev (m) 737.35 Reach Len. (m) 5 5 5

Crit W.S. (m) 735.46 Flow Area (m2) 123.87 5.23

.G. Slope (m/ 0.001939 Area (m2) 123.87 5.23

Q Total (m3/s) 315.6 Flow (m3/s) 310.76 4.84

Top Width (m) 32.02 Top Width (m) 30.04 1.98Vel Total (m/s) 2.44 Avg. Vel. (m/s) 2.51 0.93

ax Chl Dpth ( 4.38 Hydr. Depth (m 4.12 2.64

onv. Total (m3/ 7167.8 Conv. (m3/s) 7057.9 109.9

Length Wtd. (m 5 Wetted Per. (m 30.17 4.85

Min Ch El (m) 732.97 Shear (N/m2) 78.05 20.49

Alpha 1.04 am Power (N/ 6224.12 3878.11 5458.08

Frctn Loss (m) 0.01 Volume (1000 0.82 4.34 0.28

C & E Loss (m) 0.02 um SA (1000 m 0.28 1.28 0.15

ENTRADA EN EL PUENTE 0+066.5


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Cuadro N 27

Como se puede observar, segn los resultados, el puente proyectado ofrece una luz entre ejesde estribos igual a 32.00 m, aguas arriba a la entrada del puente se aprecia una sobre elevacinde la superficie del agua, producto de la influencia de los estribos.

Asimismo, es importante sealar que para la seccin del puente ms desfavorable (aguasarriba) el nivel del agua alcanza la cota 737.35 msnm, para cumplir con la norma de diseo esnecesario tener un borde libre mnimo igual a 2.00 m respecto del NAME, recomendndose queel nuevo nivel de fondo de viga se ubique como mnimo en la cota 739.35 msnm.Los niveles para un periodo de retorno de 100 aos, se muestran en el cuadro N27.

Cuadro N27: Niveles (TR= 100 aos)

N.A.M.E. N.F.V. B.L.

(m.s.n.m)(m.s.n.m)

Recomendado (m)

737.35 739.35 2.00

N.A.M.E.: Nivel de aguas mximas extraordinariasN.F.V.: Nivel del fondo de viga recomendadoB.L.: Borde libre o glibo recomendado

Nivel de mxima avenida737.10 msnm


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f. CALCULO DE LA EROSIONComo parte del estudio hidrulico, se estimaron los niveles de socavacin empleando la los

datos del modelamiento hidrulico tirante, velocidad etc. para avenida de tiempo de retorno de500 aos. Se calcularan la erosin general, erosin local por diferentes mtodos y a criterio ybuen juicio del proyectista se escoger el ms conveniente.

Cuadro N28. Datos hidrulico de la simulacin Hidrulica (TR= 500 aos)

Dimetro representativo del cauceEl dimetro representativo del cauce se ha obtenido a partir de la visualizacin de todo elespectro de tamaos presentes en el cauce y que engloba al material que es capaz de serarrastrado y removido de su posicin por la corriente.

Para determinar el d50 se utiliz la informacin del sondaje 1 en la zona cercana al estriboderecho, la cual se muestra a continuacin.

Fig. N 14

D50=22mm.

Proyecto: Puente Cochaln - El Rejo

Area: Cimentacin - Granulometra Completa

Fecha: Lima, junio del 2015

15" 10" 6" 5" 4" 3" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 3/8" 4 10 20 40 50 100 200

R - 1 100.00 99.00 97.30 92.50 88.40 80.00 70.12 58.46 46.51 41.02 27.00 19.53 16.18 14.74 11.78 8.27 3.35 2.32 GP A-1-a (0)

R - 2 100.00 98.90 97.10 91.70 86.50 82.20 73.25 67.40 52.80 47.08 34.76 28.90 25.62 23.43 18.10 12.64 5.23 3.12 GP A-1-a (0)

Material del Ro

ANALISIS GRANULOMETRICO COMPLETO PORCENTAJE EN PESO PASA MALLA N

SECTORMUESTRA

(m)

CUADRO N G - 2 "RESUMEN DE ENSAYOS DE MECANICA DE SUELOS DE CLASIFICACION"

CALICATA

SUCS AASTHO

EJE RIO PRINCIPA RS: 64 BR D Profile: tr 500

E.G. Elev (m) 739.13 Element Left OB Channel

Vel Head (m) 0.61 Wt. n-Val. 0.05 0.045

W.S. Elev (m) 738.52 Reach Len. (m) 0.5 0.5

Crit W.S. (m) 736.59 Flow Area (m2) 14.43 132.21E.G. Slope (m/m) 0.002777 Area (m2) 14.43 132.21

Q Total (m3/s) 539.54 Flow (m3/s) 40.07 474.79

Top Width (m) 32.01 Top Width (m) 3.13 24.57

Vel Total (m/s) 3.34 Avg. Vel. (m/s) 2.78 3.59

Max Chl Dpth (m) 5.7 Hydr. Depth (m) 4.61 5.38

Conv. Total (m3/s) 10238.9 Conv. (m3/s) 760.3 9010.2

Length Wtd. (m) 0.5 Wetted Per. (m) 3.38 24.62

Min Ch El (m) 732.82 Shear (N/m2) 116.42 146.24

Alpha 1.08 tream Power (N/m s 6224.12 3878.11

Frctn Loss (m) 0 um Volume (1000 m 6.51 5.94

C & E Loss (m) 0 Cum SA (1000 m2) 3.72 1.15


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SOCAVACION GENERAL

PROYECTO

SOCAVACION :

La socavacin que se produce en un ro no puede ser calculada con exactitud, solo estimada, muchos factores intervienen

en la ocurrencia de este fenmeno, tales como:

- El caudal

-Tam ao y conformacin del material del cauce

- Cantidad de transporte de slidos

Las ecuaciones que se presentan a continuacin son una gua para estimar la geometra hidrulica del cauce de un ro. Las

mismas estn en funcin del material del c auce.

SOCAVACION GENERAL DEL CAUCE:

Es aquella que se produce a todo lo anc ho del cauc e cuando oc urre una crecida debido al efecto hidrulico de un

estrechamiento de la seccin; la degradacin del fondo de cauce se detiene cuando se alcanzan nuevas condiciones de

equilibrio por disminucin de la velocidad, a causa del aumento de la seccin transversal debido al proceso de erosin.

Para la determinacin de la socavacin general se empleara el criterio de Lischtvan - Levediev :

Velocidad erosiva que es la velocidad media que se requiere para degradar el fondo esta dado por las siguientes expresiones:

Ve = 0.60 gd1.18

Hsx

; m/seg suelos cohesivos

Vc = 0.68 dm0.28

Hsx

; m/seg suelos no cohesivos

En donde:

Ve = velocidad media suficiente para degradar el cauce en m/seg.gd = peso volumtrico del material seco que se enc uentra a una profundidad Hs, medida desde la

superficie del agua ( T on/m3)

= coeficiente que depende de la frecuenc ia con que se rep ite la avenida que se estudia. Ver tabla

N 3

x = es un exponente variable que esta en funcin del peso volumtrico gs del material seco (Ton/m3 )

Hs= tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que valor de Ve se requiere para arrastrar

y levantar al material ( m )

dm= es el dimetro medio ( en mm ) de los granos del fondo obtenido segn la expresin.

dm= 0.01 Sdi pi

en el cual

di = dimetro medio, en mm, de una fraccin en la curva granulomtrica de la muestra total que

se analiza

pi = peso de esa misma porcin, com parada respecto al peso total de la m uestra. Las fracciones

escogidas no deben ser iguales entre si.

( 1 ) - Perfil antes de la erosin.

( 2 ) - Perfil despus de la erosin

Construccin del Puente carrozable Cochalan C.P. El Rejo que une los sectores de los

Distritos La Coipa y San Jose del Alto.

Hs

B

Ho 1

ds

2


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Clculo de la profundidad de la socavacin en suelos homogneos:

Suelos cohesivos:

Hs = aHo5/3 1 / (1 + x)

0.60gd1.18

Suelos no cohesivos:

Hs = aHo5/3 1 / (1 + x)

0.68dm0.28

Donde: a = Qd / (Hm5/3 Bem)

Qd= cauda l de diseo (m3/seg)

Be = ancho efectivo de la superficie del lquido en la seccin transversal

m = c oeficiente de contraccin . Ver tabla N 1

Hm= profundidad media de la seccin = Area / Be

x = exponente variable que depende del dimetro del material y se encuentra en la tabla N 2

dm = dimetro medio (mm)

TABLA N 1

COEFICIENTE DE CONTRACCION,

Velocidad media en la Longitud libre entre dos estribos

seccin, en m / seg 10 13 16 18 21 25 30 42 52 63 106 124 200

Menor de 1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.00 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

1.50 0.94 0.96 0.97 0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00

2.00 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00

2.50 0.90 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00

3.00 0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99

3.50 0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99

4.00 o mayor 0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99

TABLA N 2

VALORES DE X PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS

SUELOS COHESIVOS SUELOS NO COHESIVOS

P. ESPECIFICO x dm (mm) x

gd (Tn/m3)

0.80 0.52 0.05 0.43 0.433 +

0.83 0.51 0.15 0.42 0.423

0.86 0.50 0.50 0.41 0.407

0.88 0.49 1.00 0.40 0.395

0.90 0.48 1.50 0.39 0.388

0.93 0.47 2.50 0.38 0.377

0.96 0.46 4.00 0.37 0.367

0.98 0.45 6.00 0.36 0.358

1.00 0.44 8.00 0.35 0.351

1.04 0.43 10.00 0.34 0.345

1.08 0.42 15.00 0.33 0.334

1.12 0.41 20.00 0.32 0.327

22.00 0.32 0.3241.16 0.40 25.00 0.31 0.32

1.20 0.39 40.00 0.30 0.306

1.24 0.38 60.00 0.29 0.294

1.28 0.37 90.00 0.28 0.281

1.34 0.36 140.00 0.27 0.266

1.40 0.35 190.00 0.26 0.255

1.46 0.34 250.00 0.25 0.246

1.52 0.33 310.00 0.24 0.238

1.58 0.32 370.00 0.23 0.231

1.64 0.31 450.00 0.22 0.224

1.71 0.30 570.00 0.21 0.214

1.80 0.29 750.00 0.20 0.204

1.89 0.28 1000.00 0.19 0.192

2.00 0.27


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TABLA N 3

VALORES DEL COEFICIENT E

Periodo de retorno Coefic iente

el gasto de dise

( aos )

2 0.82

5 0.86

10 0.90

20 0.94

50 0.97

100 1.00

500 1.05

A.- Clculo de la socavacin general en el cauce:

Hs = profundidad de socavacin (m)

Qd = c audal de diseo 539.54 m3/seg

Be = ancho efectivo de la superficie de agua 32.00 m

Ho = tirante antes de la erosin 5.70 m 5.70 5.40 5 5.33 0.85

Vm = velocidad media en la secc in 3.34 m/seg

m= coheficiente de contraccion. Ver tabla N 1 0.96

gd= peso especific o del suelo del cauce 1.80 Tn/m3dm = dimetro medio 22.00 mm

x = exponente variable. Ver tabla N 2 0.320

Tr = Periodo de retorno del gasto de diseo 500.00 aos

= coefic iente que depende de la frecuencia del caudal de diseo. Ver tabla N 3 1.05

A rea de la seccin hidrulica 161.54 m2

Hm = profundidad media de la seccin 5.048 m

a = 1.182

Entonces,

Hs = 6.85 m 6.85 6.85 6.40 5.80 6.29 0.62

ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce

ds = 1.15 m 1.15 1.00 0.80 0.96 -0.23

Asumimos ds = 1.15 m

Puente Cochalan

Ho a diferentes alturas (m)

Hs a di ferentes alturas (m)

ds a di ferentes alturas


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1.- Mtodo de Liu y Alia

Donde:

Ds: Profundidad de equilibrio de socavacin, medida desde el nivel del lecho (m)

Yo: Profundidad de la lamina de agua medida aguas arriba [m].

Fr: Nmero de Froude.

V : Velocidad del flujo, aguas arriba [m/s].

b : Ancho del muro o aleta vertical de los estribos del tablero o cuerpo vertical [m]

Kf : Coeficiente de correccin por la forma del estribo

Kf = 2.15 (Para estribos con pared vertical)

Datos :

3.82 V (m/s) = 3.34 Obtenido del Reporte del Hec- Ras

5.3 Yo( m ) = 4.98 Obtenido del grafico de Autocad

Fr= 0.478

6.57 b (m) = 1 Obtenido de la obstruccion del flujo.

segn grafico

hs(m) = 4.42

Considerando un incremento de 30% en el valor de hspara estimar la maxima profundidad de socavacion; tendremos:

hs(m) = 5.74

----->h's=(m) 0.76 por debajo de estribo

(=hs-h)

2.- Mtodo de Artamonov

Ds= P.PQ.PR.Ho

Donde :

Ds: Socavacion total al pie del es tribo, medida desde la superficie libre del agua (m).

PQ: Coeficiente que depende de la relacin Q1/Q, con Q1, el caudal que teoricamente pasaria por el lugar

ocupado por el estribo si este no exis tiera, y Q, el caudal total que escurre por el rio.

Si la relacion Q1/Q es menor a 0.1; PQse calcula con la siguiente relacion:

P: Coeficiente que depende del ngulo que forma el eje de la obra con la direccion de la corriente. (Cuadro 2.16).

PR: Coeficiente que depende del talud que tienen los lados de la obra. (Cuadro 2.16).

Ho: Profundidad de la lamina de agua en el sitio junto al estribo antes de la erosion [m].

SOCAVACION LOCAL AL PIE DE ESTRIBOS DEL PUENTE

ESTRIBO DERECHO

2

110238.455238.64675.1

Q

Q

Q

QPQ

33.0

4.0

30.1 ro

f

o

s FY

bK

Y

D

2/1)/(oor

gYVF


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Datos :

3.82 Ho= 4.98 m Obtenido del grafico del nivel del agua en el estribo derecho

1 P = 1 (De tabla 2.16; para un angulo de 90)

Q= 539.54 (m3/s) A= 1044.729

Q1= 5.40 (m3/s) A1= 24.552

0.0100

PQ= 1.5326

PR= 1 (De tabla 2.16; para R=0)

hs(m)= 7.63


(=hs-Ho)

3.- Mtodo de Froehlich

Donde:

ys: Profundidad de socavacion. (m)k1: Factor de correccion por forma de estribo.

k2: Factor de correccion por el angulo de ataque ()del flujo contra el talud del estribo.

=90 cuando el estribo es perpendicular al flujo.

90 si el terraplen se orienta hacia aguas arriba.

a': Longitud del estribo proyectado perpendicular al flujo. (m)

Fr: Numero de Froude del flujo de aproximacion aguas arriba del estribo.

Ve: Velocidad media del flujo. (m/s)

Qe: Caudal obstruido por el estribo y el terraplen de acceso. (m3/s)

Ae: Area del flujo de la seccion transversal de aprox. obstruido por el terraplen. (m2)

ya: Profundidad media de flujo en la planicie de inundacion en las cercanias de la seccion del puente. (m)

Datos:

Qe= 5.4 m3/s

Ae= 1.62 m2

Ve= 3.34 m/s

= 90

ya= 4.98

k1= 0.82

k2= 1

a'= 1

Fr= 0.48

ys= 7.94

Por lo tanto la socavacion local en estribos es:

ys-ya= 2.96 m

4.- Mtodo de Hire

(pies)

Donde:

ys= Profundidad de socavacin, (pies )

y1= Profundidad de la lamina de agua al pie del estribo en el cauce principal,

tomando una seccion justo aguas arriba del puente (m)

K1= Factor de correccion por el perfi l del estribo (Cuadro 2.17)

Q

Q1

33.0

2

1

1

55.04 rs FK

Kyy

1'

27.2 61.0

43.0

21

r

aa

s Fy

akk

y

y

13.0

2

90

k

a

e

rgy

VF

e

ee

A

QV


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K2= Factor de correcion por el angulo de ataque () del flujo contra el talud del estribo.

=90, cuando el estribo es perpendicular al flujo, 90 si el terraplen apunta hacia aguas arri ba. (Fig 2.15)

Fr= N de Froude calculado con base en la velocidad y la profundidad adyacente y aguas arriba del pie del estribo.

V = Velocidad media, aguas arriba, del flujo [m/s]

Y = Profundidad media del flujo, aguas arriba, en el cauce principal [m]

Datos :

Y1= 4.980

K1= 0.820

= 90.000K2= 1.000

V (m/s) = 3.34

Fr= 0.478

hs(pies) = 23.28

hs(m) = 7.09


(=hs-Y1)

Mtodo

Liu y Alia

Artamanov

Froehlich

Hire

Promedio 2.12

2.11

RESUMEN:

Altura de socavacion (m)

0.76

2.65

2.96

33.0

2

90

K

gY

VFr


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1.- Mtodo de Liu y Alia

Donde:

Ds: Profundidad de equilibrio de socavacin, medida desde el nivel del lecho (m)

Yo: Profundidad de la lamina de agua medida aguas arriba [m].

Fr: Nmero de Froude.

V : Velocidad del flujo, aguas arriba [m/s] .

b : Ancho del muro o aleta vertical de los estribos del tablero o cuerpo vertical [m]

Kf : Coeficiente de correccin por la forma del estribo

Kf = 2.15 (Para estribos con pared vertical)

Datos :

3.82 V (m/s) = 3.34 Obtenido del Reporte del

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Estudio Hidrologia e Hidraulica Puente Cochalan5