INDICE

Introduccin.. Pg. 2Localizacin del Proyecto.Pg. 2Recopilacin y Anlisis de Informacin...................Pg. 3Hidrologa.....................Pg. 3Cartografa...................Pg. 6Parmetros Climatolgicos...................Pg. 6Precipitacin Anual.....................Pg. 6Distribucin temporal de la precipitacin.......Pg. 8Precipitacin Mxima en 24 horas...................Pg. 11Parmetros Estadsticos.....................Pg. 14Ajustes de Bondad.....................Pg. 15Determinacin de la Curvas I-D-F................Pg. 20Mtodo Racional..................Pg. 27Tiempo de concentracin..................Pg. 28Grupos de suelo..................Pg. 29Geologa Regional...................Pg. 30Umbral de escorrenta....................Pg. 31Aplicacin del mtodo racional.....................Pg. 32Modelacin Hidrulica HEC- RAS.................Pg. 33Resultados del Modelo...................Pg. 34Conclusiones....................Pg. 35

1.1 INTRODUCCIN

El presente estudio busca determinar el caudal mximo de una tormenta para un periodo de retorno de 100 aos, de una de las quebradas ubicada en el lugar llamado Filo del Hambre, con el objeto de transitarlo y establecer el caudal promedio de tributacin que pueda suministrar la zona de estudio.

1.2 LOCALIZACIN DEL PROYECTO

El proyecto se encuentra en el departamento de Caquet, a unos 3.84 Km de vuelo, al occidente de Florencia

El objetivo consiste en caracterizar geolgica y morfolgicamente la zona donde se proyectara la ubicacin de una bocatoma de fondo con sus respectivos componentes, que suministrara el agua a la vereda Capitolio, 3.86 kilometraos al sur oriente, con una poblacin promedio de 150 habitantes

1.3 RECOPILACION Y ANALISIS DE INFORMACION

1.3.1 HIDROLOGIA

La zona aledaa al proyecto cuenta con la informacin disponible en el Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales, IDEAM, como son las precipitaciones registradas por la siguiente estacin:

Estacin: 44035020 APTO G ARTUNDUAGA

En el Cuadro No 1 denominado Estacion Hidrometeorolgica se presenta un resumen de la informacin ms relevante al proyecto, y en la Figura No 1 denominada Localizacin del Proyecto, se muestra la ubicacin de la bocatoma proyectada.

Cuadro N 1

Estacion Hidrometereologica

NoCdigoEstacinCorrienteDeptoMunicipioCoordenadasElevacin(msnm)EntidadTipo

Latitud NLongitud W

144035020Aeropuerto ArtunduagaHachaCaquetaFlorencia0135 N7533 W244IDEAMCO

Figura N 1

Localizacin del Proyecto

Figura N 2

Cartografa del Proyecto

1.3.2 Cartografa

La informacin cartogrfica sobre la cuenca est contenida en la plancha1:25.000 del Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, IGAC. 413 II -A

1.4 PARAMETROS CLIMATOLOGICOS1.4.1 Precipitacin AnualSe tomo para el estudio los datos correspondientes a la estacin deL Aeropuerto Gustavo Artunduaga, ubicado aguas abajo a unos dos y medio kilmetros (2.5 Km) de la zona de inters, al mirar la cuenca podemos observar que los afluentes que convergen en el punto de inters, se alimentan por la escorrenta superficial gernerada en esta zona.

La precipitacin media anual en la zona es de 3731.59 milmetros anuales en la estacin del AGA. En el Cuadro No.2 denominado Estacin Apto G Artunduaga Mensuales de Precipitacin, se presentan los registros de esta estacin, la cual hay que considerarla como representativa de las condiciones en la zona de estudio or su ubicacin estrategica.

Como parmetro de comparacin verificamos la precipitacin con los datos del Estudio Nacional del Agua 2010, Figura 2.3, en la que se establece que la zona de ubicacin de la estacin Apto G Artunduaga, presenta una escorrenta promedio anual entre 3000 y 4000 mm.

32

Cuadro N 2Estacin Apto G Artunduaga Totales Mensuales de Precipitacin

1.4.2 Distribucin temporal de la precipitacinLa informacin mensual de la estacin Apto G. Artunduaga, la cual se presenta en el Cuadro No 3, denominado Precipitacin Media Mensual, elaborado a partir de la informacin del IDEAM, muestra claramente un rgimen bimodal, con un bimestre ms hmedo en Junio - Julio y otro bimestre lluvioso en Marzo - Abril. En la figura No. 3 denominada Distribucin de precipitacin - Estacin: Apto G. Artunduaga, se muestra la variacin durante el ao expresada como porcentaje del total de lluvia en el ao. Muy asociado con la distribucin de las lluvias mensuales se encuentra el parmetro de nmero de das con lluvia, el cual muestra un comportamiento anual similar. En el Cuadro No 4 denominado Estacin Apto G. Artunduaga Nmero de das mensuales de precipitacin, se muestran los valores para la estacin Apto G. Artunduaga, los cuales indican un total de 246 das con lluvia al ao en promedio.

Cuadro No 3Precipitacin Media Mensual

MESmm%

Enero107.52.86

Febrero189.35.04

Marzo330.98.81

Abril467.312.44

Mayo55814.86

Junio493.513.14

Julio384.810.25

Agosto287.27.65

Septiembre328.78.75

Octubre224.35.97

Noviembre229.66.11

Diciembre154.64.12

TOTAL3755.7100

Figura No. 3

Cuadro No 4Estacin Apto G. Artunduaga Nmero de das mensuales de Precipitacin

1.4.3 Precipitacin Mxima en 24 horas

Se ha recopilado la informacin de lluvias mximas en 24 horas, la cual nos permite identificar la magnitud e intensidad de las tormentas sobre la zona, las que constituyen el fundamento de las crecientes y caudales mximos que se pueden esperar para el presente estudio. Los datos del IDEAM para la estacin Apto G. Artunduaga se presentan en el Cuadro Nos. 5.

En el Cuadro No. 6 se presenta un anlisis estadstico de las lluvias esperadas para diversos perodos de retorno, estimadas usando una distribucin de extremos basada en el promedio y la desviacin tpica de las series de valores mximos anuales.

Cuadro No 5Estacin Apto G. Artunduaga valores mensuales de Precipitacin en 24 Horas

Cuadro No. 6Ajustes Series para Precipitaciones de 24hr

AoPmax 24hLn(Pmax 24h)N OrdenP Weillbul n/(N+1)Tr (Aos)

199367.434.21110.047619051.050

199462.74.13820.09523811.105

1995584.06030.142857141.167

1996714.26340.190476191.235

199768.54.22750.238095241.313

199862.034.12860.285714291.400

199972.034.27770.333333331.500

200048.033.87280.380952381.615

200156.34.03190.428571431.750

200250.63.924100.476190481.909

2003300.535.706110.523809522.100

200446.533.840120.571428572.333

200556.034.026130.619047622.625

200618.532.919140.666666673.000

200756.534.035150.714285713.500

200857.034.044160.761904764.200

200985.034.443170.809523815.250

201081.54.401180.857142867.000

20111104.700190.904761910.500

201252.033.952200.9523809521.000

Media74.0184.159788047N20

Desviacion56.27405140.499950855Yn0.52355

Coefi Asimetria3.743629150.886843712Sn1.06282

Cuadro No. 7Parmetros Estadsticos ESTACION : 23125100 APTO G. ARTUNDUAGA

Periodo de observaciones20.00aos

X promedio74.02mm

56.27mm

Ca3.74

X promedio (Ln(Px 24h))4.16mm

(Ln(Px 24h))0.5mm

Ca (Ln(Px 24h))0.887

Yn (Gumbel corregido)0.5236

Sn (Gumbel corregido)1.0628

Gumbel CorregidoLog NormalLog Pearson III

TrPF(x)YcorregidoPx 24h corregidaZPx 24h UPx 24h

20.50.50.3665-0.147865.70064.060.2258517671.72

50.20.81.49990.9187125.720.8416212397.571.64036558145.46

100.10.92.25041.6248165.451.28155157121.572.82366901262.82

200.050.952.97022.3020203.561.64485363145.794.16352925513.55

500.020.983.90193.1787252.902.05374891178.856.222553541437.64

1000.010.994.60013.8356289.872.32634787204.978.025118243540.25

1.4.4 Ajustes de Bondad

1.4.4.1 Mtodo de Test de Kolmogorov-Smirnov (test K-S) y el Coeficiente de Determinacin (R2)

Cuadro No. 8Ajuste de Bondad

N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteLnXi LnXi /n(LnXi - a)^2/n

11993120.0379.64.377014090.2188507050.009171115-0.2005

21994152.7387.74.47392190.2236960951.000798858-0.11153

31995164.392.134.523200620.2261600311.022967194-0.0765

4199698.6398.634.591375470.2295687741.054036438-0.03968

5199792.13100.84.613138360.2306569181.064052274-0.03074

619981131104.700480370.2350240181.104725783-0.00744

71999125.4112.54.722953220.2361476611.115314357-0.00434

820001101134.727387820.2363693911.117409779-0.00385

92001125.91174.762173930.2381086971.133915029-0.00117

102002162.5120.034.787741710.2393870861.146123535-0.00029

112003112.5125.44.831508630.2415754311.1671737811.43E-08

122004175.5125.94.835487940.2417743971.1690971816.91E-07

132005100.8127.54.848116360.2424058181.1752116142.53E-05

14200687.71304.867534450.2433767231.1846445810.000232

152007127.5130.14.868303390.2434151691.1850188930.000247

162008178.9152.735.028671660.2514335831.2643769310.044035

17200979.6162.55.0906780.25453391.2957501260.109557

182010130.1164.35.101694030.2550847011.3013640960.126201

192011117175.55.167639040.2583819521.3352246640.268731

202012130178.95.186826990.259341351.3451587110.327005

Media125.2114.80529239922.191534940.400009

Desviacion28.7093852

Coefi Asimetria0.46784663

Calculo de Funcin de la Probabilidad de Gumbel

Determinacin de Parmetros y d

Parmetros de Gumbel

D=0.02279116

=48.692032

Frecuencia Terica de Gumbel F(X)

Frecuencia Terica de Log - Normal F(X)

=4.15978805

=4.14633295

Frecuencia Terica de Log - Paerson III F(X)

=90.0610742=0.39042905 =38.85554066

=0.78085809

Cuadro No. 9Ajuste de Bondad Gumbel

N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frecuencia Teo. GumbelDc

11993120.0379.60.047619050.013460.034154243

21994152.7387.70.09523810.049800.045440608

31995164.392.130.142857140.085330.057522451

4199698.6398.630.190476190.158670.031803293

5199792.13100.80.238095240.188090.050003745

619981131100.285714290.330300.044590433

71999125.4112.50.333333330.371320.037990279

820001101130.380952380.379540.00141341

92001125.91170.428571430.444740.016168611

102002162.5120.030.476190480.492780.016592588

112003112.5125.40.523809520.573070.04926302

122004175.5125.90.571428570.580160.008735127

132005100.8127.50.619047620.602370.016680105

14200687.71300.666666670.635510.03115392

152007127.5130.10.714285710.636800.077487527

162008178.9152.730.761904760.848560.08665507

17200979.6162.50.809523810.899300.089779251

182010130.1164.30.857142860.906710.049565226

192011117175.50.90476190.942350.037586725

202012130178.90.952380950.950270.002113976

Mayor0.089779251

Una vez obtenido el supremo de las diferencias, se compara con el valor de la tabla Kolmogorov-Smirnov. Si el valor obtenido de la tabla K-S (Dt), es mayor que el supremo de las diferencias (Dc), se puede aceptar la hiptesis nula (Ho) que indicara que se est en presencia de un buen ajuste con el nivel de confianza asumido (Dt > Dc).

Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza Dt = 0.29408 > 0.089779251 Cumple

Cuadro No. 10Ajuste de Bondad Log Normal

N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frec. Teo. Log - NormalDc

11993120.0379.60.047619050.382100.334480952

21994152.7387.70.09523810.468100.372861905

31995164.392.130.142857140.472100.329242857

4199698.6398.630.190476190.476100.28562381

5199792.13100.80.238095240.481000.242904762

619981131100.285714290.488000.202285714

71999125.4112.50.333333330.488000.154666667

820001101130.380952380.488000.107047619

92001125.91170.428571430.488000.059428571

102002162.5120.030.476190480.492000.015809524

112003112.5125.40.523809520.496000.027809524

122004175.5125.90.571428570.496000.075428571

132005100.8127.50.619047620.504000.115047619

14200687.71300.666666670.508000.158666667

152007127.5130.10.714285710.508000.206285714

162008178.9152.730.761904760.512000.249904762

17200979.6162.50.809523810.523900.28562381

182010130.1164.30.857142860.527900.329242857

192011117175.50.90476190.551700.353061905

202012130178.90.952380950.644300.308080952

Mayor0.372861905

Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza

Dt = 0.29408 < 0.372861905 No Cumple

Cuadro No. 11Ajuste de Bondad Pearson III

N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frec. Teo. Pearson IIIDc

11993120.0379.60.047619050.740000.692380952

21994152.7387.70.09523810.829060.733821905

31995164.392.130.142857140.833720.690862857

4199698.6398.630.190476190.839530.64905381

5199792.13100.80.238095240.843020.604924762

619981131100.285714290.852340.566625714

71999125.4112.50.333333330.853130.519791667

820001101130.380952380.853130.473735119

92001125.91170.428571430.854690.427678571

102002162.5120.030.476190480.856250.387089524

112003112.5125.40.523809520.863280.340250476

122004175.5125.90.571428570.864060.301227429

132005100.8127.50.619047620.872660.255170381

14200687.71300.666666670.874220.211458333

152007127.5130.10.714285710.878130.166174286

162008178.9152.730.761904760.880460.134970238

17200979.6162.50.809523810.896880.09223619

182010130.1164.30.857142860.901760.068957143

192011117175.50.90476190.926100.088838095

202012130178.90.952380950.993600.952380952

Mayor0.952380952

Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza

Dt = 0.29408 < 0.952380952 No Cumple

1.4.5 Determinacin de la Curvas I-D-F

Determinadas la precipitaciones mxima en 24 horas para T aos, se opt por desarrollar el mtodo alternativo Grunsky para construir las curvas de Intensidad-Duracin-Frecuencia.

Cuadro No. 11 Relaciones Pt/P24hr y Ajuste Gumbel CorregidoRELACION ENVOLVENTE (Pd/Px 24h) ESTACION

Relaciones Pt/P24hr

Tr10 min30 min60 min90 min120 min150 min180 min

20.20.390.490.520.560.60.61

50.210.420.530.570.610.640.66

100.220.450.570.60.650.680.7

200.230.470.590.630.680.720.73

500.240.490.630.670.720.750.76

1000.240.510.650.690.740.780.79

AJUSTE GUMBEL CORREGIDO

Tr10 min30 min60 min90 min120 min150 min180 min

10306090120150180

P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)Px 24h

224.17145.0347.1394.2759.2259.2262.8541.9067.6833.8472.5129.0173.7224.57120.86

531.98191.8863.96127.9280.7180.7186.80520.8292.9046.4597.4638.99100.5133.50152.29

1038.08228.4977.89155.7998.6798.67103.86623.15112.5156.26117.7147.08121.1740.39173.10

2044.40266.4290.74181.48113.91113.91121.63729.77131.2865.64139.0055.60140.9346.98193.06

5052.54315.21107.26214.52137.91137.91146.66879.97157.6178.80164.1765.67166.3655.45218.90

10057.18343.09121.51243.03154.87154.87164.40986.40176.3188.16185.8474.34188.2362.74238.26

ECUACIONES CURVAS IDF

AJUSTE GUMBEL CORREGIDO

I (mm/hr)df# DatoLn ILn dLn f

145.0310214.97692272.30258510.6931472

191.8810525.25688212.30258511.6094379

228.49101035.43148872.30258512.3025851

266.42102045.58508232.30258512.9957323

315.21105055.75324902.30258513.9120230

343.091010065.83800672.30258514.6051702

94.2730274.54613973.40119740.6931472

127.9230584.85141703.40119741.6094379

155.79301095.04849643.40119742.3025851

181.483020105.20112343.40119742.9957323

214.523050115.36840323.40119743.9120230

243.0330100125.49316623.40119744.6051702

59.22602134.08125124.09434460.6931472

80.71605144.39089214.09434461.6094379

98.676010154.59173804.09434462.3025851

113.916020164.73536614.09434462.9957323

137.916050174.92657044.09434463.9120230

154.8760100185.04258074.09434464.6051702

41.90902193.73520954.49980970.6931472

520.82905206.25541094.49980971.6094379

623.159010216.43479084.49980972.3025851

729.779020226.59272284.49980972.9957323

879.979050236.77988784.49980973.9120230

986.4090100246.89405944.49980974.6051702

33.841202253.52163544.78749170.6931472

46.451205263.83832694.78749171.6094379

56.2612010274.02992684.78749172.3025851

65.6412020284.18418914.78749172.9957323

78.8012050294.36695464.78749173.9120230

88.16120100304.47911134.78749174.6051702

29.011502313.36748475.01063530.6931472

38.991505323.66319265.01063531.6094379

47.0815010333.85190375.01063532.3025851

55.6015020344.01820405.01063532.9957323

65.6715050354.18463315.01063533.9120230

74.34150100364.30861155.01063534.6051702

24.571802373.20169255.19295690.6931472

33.501805383.51164275.19295691.6094379

40.3918010393.69856975.19295692.3025851

46.9818020403.84967585.19295692.9957323

55.4518050414.01555675.19295693.9120230

62.74180100424.13902905.19295694.6051702

Promedio4.71526664.18414582.6863493

Desv. Est.0.97483290.96214681.3427143

n20

VARAIBLELN DURACIONTERMINO INDEP

coef regresion0.295212654-0.524549886.117015469

error tipico0.0875107190.12212470.574326468

R2 / estima de Y0.4333772970.75237921#N/A

F fisher/ grad lib14.9144346839#N/A

16.8853615122.0769044#N/A

K453.5091603

M0.524549876

N0.295212654

Figura N 4 CURVAS DE DURACION INTENSIDAD Y FRECUENCIA

Cuadro No. 13 Curvas IDF Ajuste de Gumbell (20Aos)

CURVAS IDF - AJUSTE DE GUMBELL (20 AOS)

MINUTOS

102030405060708090100110120

2330.582269.408239.016219.555205.558194.786186.121178.927172.812167.520162.872158.742

5534.587435.662386.515355.044332.409314.991300.978289.344279.456270.898263.382256.702

10768.995626.694555.995510.726478.166453.110432.952416.217401.993389.682378.871369.263

251243.5481013.432899.105825.899773.246732.728700.131673.068650.067630.159612.675597.138

501788.8251457.8071293.3491188.0431112.3031054.0171007.127968.198935.112906.474881.324858.974

1002573.1982097.0331860.4631708.9821600.0311516.1881448.7371392.7381345.1441303.9491267.7711235.621

Cuadro No. 14Informacin Curvas IDF 100 Aos

INFORMACIN CURVA IDF 100 aos

DURACIONIntensidadProfundidad AcumuladaIncremento Profundidad

Minutosmm/hrmmmm

102573.20428.87428.87

202097.03699.01270.14

301860.46930.23231.22

401708.981139.32209.09

501600.031333.36194.04

601516.191516.19182.83

701448.741690.19174.01

801392.741856.98166.79

901345.142017.72160.73

1001303.952173.25155.53

1101267.772324.25151.00

1201235.622471.24146.99

1.5 Mtodo Racional

El mtodo racional se basa en datos de precipitacin de la zona para hallar la escorrenta y el caudal mximo que se genera para distintos periodos de retorno.

Est recomendado principalmente para cuenca pequeas inferiores a 50 km2, ya que se supone que llueve uniformemente en toda la superficie.

Caractersticas fsicas de la cuenca

El rea final de la cuenca de la zona de estudio ha sido definida a partir de la cartografa y del uso de Google Earth como 0.85 Km2,

Los valores de la pendiente media y de la longitud de la zona de estudio se han tomado en base a estos mapas obteniendo los siguientes resultados:

rea (A)0.85 km2

Pendiente (J)10.48 %

Longitud (L)1.44 Km

1.5.1 Tiempo de concentracin

TEMEZCALIFORNIAKIRPISH

Tc(Hr)2.025280.21023.1557

Observamos que el tiempo de concentracin para California, es muy bajo en comparacin con los otros que presentan valores mayores, por consiguiente podemos tomar Temez .

Tc = 60*2.09 = 125.4 hr

1.6 Grupos de suelo

Siguiendo la clasificacin original de suelos del SCS (Soil Conservation Service), y en funcin de la geologa del terreno, se han distinguido el siguiente tipo de suelo de acuerdo al estudio Geolgico

1.7 Geologa Regional

El territorio del departamento del Caquet abarca desde el piedemonte andino hasta la serrana de Araracuara en la selva amaznica; distinguiendo tres unidades fisiogrficas bien definidas, el flanco oriental de la cordillera Oriental, el piedemonte y la llanura amaznica. La unidad andina, ubicada en el noroccidente del departamento, es de relieve quebrado a ondulado y se caracteriza por sus pendientes pronunciadas con elevaciones hasta los 3.000 m sobre el nivel del mar; la vegetacin predominante es el bosque andino y subandino; en las partes bajas se presentan bosques combinados con pastos naturales y agricultura. Entre los accidentes orogrficos principales se destacan los cerros Paramillo,Mirafloresy la cuchilla de Los Picachos.El piedemonte est conformado por abanicos, terrazas aluviales y colinas resultantes de materiales de acumulacin, dando origen a relievesplanosy ondulados e incluso quebrados, estos ltimos sobre materiales sueltos disectados por las corrientes de agua. En la llanura amaznica, conformada por las altillanuras donde se encuentran mesas que predominan en la parte oriental del territorio, como la mesa de Araracuara, las serranas y los montes aislados, que son afloramientos rocosos precmbricos; los procesos erosivos han modelado colinas y terrazas que se localizan en la parte oriental del territorio y a lo largo de los ros Caquet, Apaporis y algunos de sus afluentes; de igual forma, se presentan en las partes bajas y planas aluviones y terrazas, especialmente a lo largo de los ros Caquet, Apaporis, Yar y Orteguaza.

En el Departamento se diferencian la Hylaea Regin CaquetVaups, localizada por debajo de los 300 msnm hacia el norte de la divisoria de aguas de los ros Caquet y Putumayo; Bosque Montano Sub andino localizado entre los 300 y 1.000 msnm; Bosque Montano Andino localizado entre los 1.000 y los 2.800 msnm; Bosque Montano de Sub pramo localizado entre los 2.800 msnm y los 3.200msnm, y Bosque Montano de Pramo localizado por encima de los 3.200 msnm.

Teniendo en cuenta que las caractersticas de la vegetacin es de tipo Humedad II, y que por otra parte la cuenca a estudiar es de un rea pequea, podemos utilizar el valor la ecuacin siguiente: Ia = 0.2S, para aplicar el Mtodo del SCS

1.8 Umbral de escorrenta

Con la geologa descrita anteriormente y los usos del suelo, se puede hallar el nmero de curva de la Soil Convervation Service, que servir para determinar el coeficiente de escorrenta. En la tabla 5.5.2 del libro de Ven Te Chow leemos el valor del CN

CN = 39

S= 397.28 mm

*120 hr = 2471.24 mm

= Pe = 2051.11 mm

= 0.83

1.9 Aplicacin del mtodo racional

Q= 401.96 m3/seg

2. Conclusiones:

Ingeniero Rodolfo Fajardo G.M.P. 25202131121CND