Estudio de Hridrologia y Drenaje

7/31/2019 Estudio de Hridrologia y Drenaje

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INFORME FINAL

INGECONSULT CONSULTORIAS SAC

CONSTRUCCION CARRETERA SHAWINDO ANGUYACU TUQUE - II I ETAPA

CONSTRUCCION CARRETERA SHAWINDO ANGUYACU TUQUE (III ETAPA)

(26+ 089.55 Km.)

DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA

SHAWINDO TUQUE (III ETAPA)

ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE

TONGON-ANGUYACU-TUQUE SANGANA

ESTUDIO DE HIDROLOGIA Y DRENAJE

I. - INTRODUCCIN

1.1.- GeneralidadesEl presente documento es el informe final del estudio de hidrologa y drenaje(IF) para la Construccin Carrtera Shawindo-Angyacu Tuque (III Etapa ), (Km,0+000 al Km 26+089.55). El proyecto est elaborado por la ConsultaraINGECONSULT CONSULTORIAS SAC., el proyecto est ubicado

polticamente en el distrito de Miracosta, en la Provincia de Chota ydepartamento de Cajamarca, geogrficamente se encuentra entre lascoordenadas UTM: (N =9296,800 E =676,800 Elevacin = 901.370 m.s.n.m.)

El informe final, se ha estructurado en los siguientes captulos: (1) Introduccin;(2) Materiales y Mtodos; (3) Resumen; (4) Conclusiones yRecomendaciones; (5) Referencias Bibliografas y Anexos con informacincomplementaria al documento principal.

1.2.- Objetivos

Calcular los caudales de diseo de las obras de drenaje transversal ylongitudinal, del estudio definitivo de la carretera: Shawindo Anguyacu Tuque IIIEtapa (Km. 0+000 al Km. 26+089.55).

Evaluacin y planteamiento del sistema drenaje para el control del flujo deagua superficial en los eventos extraordinarios.


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II.- MATERIALES Y METODOS

2.1 MATERIALES2.1.1 Informacin CartogrficaSe dispuso de la siguiente informacin cartogrfica, proveniente del InstitutoGeogrfico Nacional (IGN).

Descripcin Escala

Mapa Fsico Poltico delPer 1/1000000

Mapa Vial del Per 1/2000000

Mapa Departamental de

Cajamarca 1/1000000 Cartas Nacionales 16-e,16-f, 17-f y 17-g. 1/100000

2.1.2 Informacin MeteorolgicaLa informacin hidrolgica utilizada en el estudio es la hidrometeorolgica, queviene hacer la precipitacin mxima de 24 horas, de 20 aos de registrohistrico de la estacin, Fuente, Oficina General de Estadstica e InformticaSENAMHI. Con fines de calibracin del modelo Hidrolgico HYDROLOGICMODEL SYSTEM HEC-HMS, se ha considerado la cuenca del ro la leche,

toma esta denominacin al unirse el Rio Sangana que nace en la reginCajamarca Miracosta Chota y el rio Moyan

La estacin pluviomtrica utilizada de la fuente es la estacin de Tocmoche,cuyo registro histrico ser utilizado previo anlisis de consistencia y ajuste alas funciones de distribucin para eventos mximos extraordinarios y, aplicadosal modelo HYDROLOGIC MODEL SYSTEM HEC-HMS.

2.1.3. Equipos

GPS 12: 12 Channel GARMIN

Cmara fotogrfica Wincha de 5m y 50m

2.1.4. Programas de Cmputo

Hydrologic Modeling System HEC-HMS v.2.2.2

Smada v.6.4.3 For Window

Arc View V.3.2

ArcInfo V.3.3.1

AutoCAD 2006

Microsoft Office


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2.2 METODOLOGALa metodologa seguida para el presente trabajo comprende en dos bloquesprincipales tal como se presenta en la Figura N 2.1. a) Hidrolgico y b)Drenaje.

a. Hidrolgico, comprende en el anlisis de la informacinhidrometeorolgico y cartogrfico de la cuenca.

El primero comprende en la recoleccin y compra de registrospluviomtricos y descargas disponibles, de manera que para el presente

estudio no se cont con la informacin de descarga mximas mensualespara la calibracin del modelo, por lo que se ha generado el caudalobservado hidrulicamente por el mtodo seccin pendiente, segn lasmedidas tomadas del puente Sangana como punto de control, ya que lazona de estudio se encuentra ubicado en la cuenca del ro la Leche. Unavez calibrado dicho modelo se generan las descargas a partir de laprecipitacin mxima de 24 horas, segn el tipo de la estructura previoanlisis y seleccin de las mismas para eventos extremos mximos y luegosometer a una prueba de bondad de ajuste a las funciones de distribucinpor el mtodo analtico de error cuadrtico mnimo.

Por otro lado el anlisis cartogrfico consiste en la determinacin deparmetros geomorfolgicos de la cuenca o del modelo de aplicacin HEC-HMS. Obtenidos, dichos parmetros se simulan las descargas de diseo yluego se calibra el modelo para su aplicacin.

b. Drenaje, Comprende el inventario de las quebradas con descargas y/osecas para la proyeccin de estructuras de cruce, para garantizar el buensistema de drenaje vial y mejorar la transitabilidad de la misma.

Teniendo los resultados de la primera parte y definidas los tipos de estructurade drenaje se calculan las capacidades de las mismas para cada uno de ellos.


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Figura N 2.1: Metodologa de Trabajo

I (HIDROLOGICO) II (DRENAJE)

2.2.1 Caracterizacin del rea de estudioSe identifica como rea de estudio, al contexto fsico geogrfico, hidrogrficoy climatolgico, en el cual se desarrolla la Hidrologa y Drenaje del EstudioDefinitivo de la Carretera Shawindo Sangana (Km. 0+000 al Km. 26+089.55).El eje vial en estudio atraviesa una zona de relieve accidentado conondulaciones suaves en ciertos tramos y en otros con pendientespronunciadas, donde el trazo se emplaza a travs de cortes a media ladera,que alternan en algunos casos con terraplenes en relleno sobre superficies con

ondulaciones.

NOSI

SIMULACIN DELMODELO HMS

PARAMETROS DE LACUENCA

NO

PROCESAMIENTODE DATOS

PLUVIOGRAFICOS

REGISTRO DELLUVIA MXIMASELECCIONADA

ANLISIS DEDISTRIBUCIN

Probabilstica

ELECCIN DE

UNA

DISTRIBUCION

PRUEBA DE BONDADDE AJUSTE

SI

CONDICIONESINICIALES DEL

MODELO HMS

OBTENCIN DELLUVIA DE DISEO

CAUDAL DE DISEO(Q)

CARACTERSTICAS DELAREA DE ESTUDIO

INFORMACIONHIDROMETEOROLOGICO

I N F O R M A C I O N

INVENTARIO DE OBRASDE DRENAJE VIAL

OBRAS PROYECTADAS

CALIBRACION DEL MODELOHEC-HMS

DISEO HIDRAULICODE OBRAS DE DRENAJE

VIAL

SELECCIN O. A. D.DPROYECTADOS


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INICIO,TRAMO:

Tongon (Km.0+000)

FIN,TRAMO:

PUEBLODE

Sangana

(Km.

26+089.55)

PU-1: PLANO DE UBICACIN DEL PROYECTO


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2.2.2 Hidrologa

2.2.2.1 Caractersticas de las cuencasHidrogrficamente el rea de estudio se encuentra en la sub-cuenca del roSangana que es parte de una de las confluentes de la cuenca del roChauchaquis, sin embargo cuya rea de influencia es semi-rida, segn sepresenta las caractersticas morfolgicas propias de la misma que constituyeel rea de escurrimiento de la recarga por efecto de las precipitacionesproducidas en las cuencas interandinas que presenta con mayor intensidad

en los meses Enero Abril. Durante el invierno recargada por las aguasprovenientes de los deshielos de las partes altas de zona interandina.

CUADRO N2.2


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Grafico: N02: Curva de histograma de precipitacin mxima de 24 horas

Histograma de Precipitacion Maxima de 24 h

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983

Aos

Precipitacion(mm

2.2.2.2 Anlisis de la precipitacin mxima de 24 horasA partir de la precipitacin mxima de 24 horas se ha determinado la

precipitacin mxima instantnea para un periodo de duraciones de 10, 15,30, 60, 120, 180 y 240 minutos a travs de DYCK PESCHKE y WEIBULL,la cual fue sometida a un anlisis de ajuste de frecuencia de las funciones dedistribucin para eventos extremos mximos por: Normal, Log normal-2P,Log normal-3P, Pearson-III, LogpearsonIII y Gumbel, lo cual esseleccionado por el mtodo analtico del error cuadrtico mnimo.

Cuadro N 2.3: Transformacin, precipitacin diaria para diferentes periodos duracin


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Cuadro N 2.4: Profundidad de precipitacin para diferentes periodos de duracin por Weibull.

Una vez que se ha asignado periodo de retorno a cada ao de la lluviamxima anual de registro, se procede a buscar la funcin de distribucin deprobabilidad terica de mejor ajuste a los datos de la informacin, la cual esseleccionada a travs del mtodo analtico del error cuadrtico mnimo.

2.2.2.3 Seleccin de la funcin de distribucin de probabilidad


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Para seleccionar la funcin de distribucin para eventos extremos mximosexisten dos mtodos, grafico y analtico, el primer mtodo consiste eninspeccionar una grafica donde se haya ploteado cada una de las diferentesfunciones junto con los puntos medidos. La funcin de distribucin deprobabilidad que se selecciona ser la que se apegue visualmente mejor alos datos medidos. El segundo mtodo analtico, es el mtodo de errorcuadrtico mnimo, consiste en calcular, para cada funcin de distribucin elerror cuadrtico.

Dondei

ex es el i-simo dato estimado y

i

x0 es el i-simo dato calculado con

la funcin de distribucin bajo anlisis, la funcin seleccionada ser el demenor valor tal como se presenta en los cuadros de resultados Cuadro N3.2,al Cuadro N3.8, donde se muestra las precipitaciones mximasdeterminadas con cada uno de los modelos de distribucin y para cada unode los periodos de duracin, el mejor ajuste de la informacin para elpresente proyecto segn el mtodo analtico error cuadrtico mnimo es lafuncin de distribucin LOGNORMAL-2P. Por cuanto para los clculos setomar los valores de esta distribucin.

2.2.2.4 Estimacin de caudales mximos

El conocimiento adecuado de los valores del caudal mximo de descarga esimportante para definir el diseo de las obras hidrulicas y el comportamientode las mismas. Para ello se ha utilizado el modelo hidrolgico matemticoHYDROLOGIC MODELING SYSTEM (HEC-HMS) lo cual ha sido empleadopara la determinacin de los caudales de diseo a partir de lasprecipitaciones mximas de diseo, previa calibracin del mismo.

La calibracin del modelo se efectu tomando como punto de control elpuente Sangana, para ello se ha considera las huellas y seales alcanzadasen pocas extraordinarias con apoyo de los seores del lugar, los datos

tomados en el campo son: Luz L= 14 m, alto h = 4.30 m, donde la huellaalcanzada en los muros es Y = 2.30 m, la rugosidad estimado del lecho es n= 0.035 y la pendiente promedio aproximado del cauce en el eje es 8%. Porcuanto el caudal en el punto de intercepcin es 220.00 m3/s, segn el calculo,seccin - pendiente.

2.2.2.5 Calibracin del modelo2.2.2.5.1 Descarga mxima de observacinDescarga (Qo)= 220.00 m3/s (punto de control)La descarga mxima considerado para la calibracin, es el resultado de laevaluacin segn los datos tomados en campo, puente Sangana, como puntode control de la sub-cuenca del ro Sangana.

( )2

1

1

2

0

=

=

n

i

eii

xx


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Para ello se ha hecho el clculo hidrulico por el mtodo, Seccin Pendiente, con el SOFTWARE HCHANNEL, segn se presenta acontinuacin:

2.2.2.5.2 Descarga mxima de estimacin2.2.2.5.2.1 Principales parmetros morfolgicos de la Sub-Cuenca.Teniendo como punto de control el Puente Sangana se tienen los datosmorfolgicos de la Sub-Cuenca del ro Sangana:

rea de Influencia (A) = 86.64 km2

Longitud del cauce principal (Lc) = 21535.8 m.

Pendiente promedio de la cuenca (s) = 0.08 m/m

Tiempo de Concentracin (Tc) = 2.87 hs

Rugosidad del lecho (n) =0.035


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Otros datos de la cuenca:

Tipo de suelo: Arena fina y limos (B)CN= 72 (para condicin de zonas ridas y semi-ridas)La impermeabilidad es de regular a alta se trata en gran parte de una zona

seca de tipo de suelo arena limoso y franco, es alimentada por la zonainterandina, por lo que se ha estimado, el 72 % de la zona.

2.2.2.5.2.2 Principales parmetros iniciales del modelo.Los principales parmetros del modelo con fines de calibracin se resumenen el siguiente cuadro N2.5.

Cuadro N2.5 Parmetros Iniciales del Modelo

iB iATASA DE PERDIDAS TRANSFORM FLUJO BASE

Constante Inicial SCS Recesin

Perd.Inicial

Const.Perdida

%ImpTiempo

Retardo(Tp)Const. Inicial

Tasaconst

Umbral

Km2 mm % Hr Cm CmQ 86.64 19.75 39.50 72 2.87 0.01 0.19 0.01

Fuente: Elaboracin propia

2.2.2.5.2.3 Secuencia sobre el empleo de HEC- HMSEl HYDROLOGIC MODELING SYSTEM (HEC-HMS), utiliza tres tipos dearchivos: Modelo de Cuenca, Modelo Meteorolgico y Control deespecificaciones, cada uno de estos archivos requieren parmetros decuenca y del modelo propiamente dicho, donde existen parmetros variablesy constantes dependiendo del tipo de estudio. Para nuestro caso especficolos parmetros relacionados a la permeabilidad y tipo de suelo se consideranconstantes por presentarse desde el punto de control similarescaractersticas fisiogrficas y edafolgicas, pero los parmetros relacionadosal comportamiento hidrolgico y meteorolgico son variables segn la altitudo piso ecolgico.

a) Modelo de la cuenca

0.035


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Para nuestro caso consideramos las reas de influencia de los diferentespuntos de intercepcin de la Sub-cuenca del ro Sangana que constituye unode las vertientes del ocano pacfico.Para la delimitacin del rea de influencia se utiliz la carta nacional teniendocomo apoyo el Mapa Hidrogrfico del estudio de la ONERN, escalas de1/100,000 y 1/350,000 respectivamente, las cuales constituyen informacionescartogrficas para determinar los parmetros morfolgicos de la cuenca.

a1) Tasa de prdidasPara determinar la tasa de prdidas se utiliz el mtodo del Servicio deConservacin Suelos (SCS), es decir los valores de CN asignados, quefueron extrados del manual de referencia tcnicas del HEC-HMS de segnlas caractersticas fisiogrficas de la zona. El valor de CN y previa correccin

es 72, para el tipo de suelo que se encuentra ubicado el proyecto es de tipoB, el porcentaje media del rea impermeable es 72 % segn las condicionesfisiogrficos del lugar, es decir condicin Semi rida, que cubre de pastos yvegetacin un 80 % del rea.

a2) Prdidas inicialesLas perdidas iniciales, se determinaron a partir de las relaciones:

SIa

*2.0=

( )

CN

CNS

25425400 =

Donde: =aI Perdidas iniciales (mm)

=S Retencin mxima potencial

=CN Nmero de Curva

A nivel de la cuenca existe variacin fisiogrfica, para nuestro caso se haconsiderado un promedio para toda el rea de influencia que es 72%impermeable.

a3) Transformacin de lluviaLos mtodos seleccionados para la transformacin de lluvia a escurrimiento,es SCS. Sin embrago se han utilizado tres mtodos, Snyder, Clark y SCS amanera de comparacin segn se detallan a continuacin. El mtodo deClark, es un mtodo que cuenta con dos parmetros: tiempo de

concentracin cT y el coeficiente de almacenamiento, siendo ste ultimo 3

veces el tiempo de concentracin segn las recomendacin de Seth R.


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Ahrens, M.S.E (1999), para nuestro caso se consider 2 veces el tiempo deconcentracin.

El tiempo de concentracin c

T es el tiempo que demora en viajar una

partcula de agua desde el punto mas lejano de la cuenca hasta el punto decontrol. Comprende el lapso entre el final de la lluvia y el momento en que seseca el escurrimiento superficial, y es calculado por mtodo de Kirpich yKerbys, del cual lo mas recomendable segn la experiencia es el segundo,donde la formula se presenta.

467.0

2/1

=S

LcT

n

c

cT = Tiempo de concentracin (min.)

=L Longitud de la corriente principal (m)=S Pendiente de la corriente principal (m/m)=c Rugosidad de retardo, segn la cobertura vegetal y tipo de suelo.

=A rea de cuenca (Km2)

Mtodo de escorrenta directa Clark, deriva del hidrograma unitario de lacuenca para este caso el rea de influencia de la cuenca es a travs de losprocesos de transformacin del exceso de precipitacin a escorrenta . Latransformacin o movimiento del exceso de precipitacin puede llevarse

acabo por dos vas, 1) Traslacin del exceso de precipitacin desde el origena la salida de la cuenca y 2) Reduccin o atenuacin del exceso de descargaen almacenamiento a lo largo de la cuenca.El hidrograma de traslacin puede ser convenientemente derivado desde

una relacin rea-tiempo, para el cual, la superficie, es la acumulacin desdela salida de la cuenca, y el tiempo de viaje, es definido por las iscronas(curva de rea tiempo).

El segundo mtodo empleado es el Hidrograma Triangular Unitario Sintticodel S. U. Soil Conservation Service (Mtodo SCS o de la Curva Nmero, CN).

Es un mtodo utilizado para la estimacin de la lluvia en exceso ocasionadopor una tormenta, y es la consolidacin de diversos procedimientos, se aplicaprincipalmente en los estudios de avenidas mximas en cuencas sin aforos.El mtodo SCS, esta en funcin de CN y el tiempo de retardo Tp de ladescarga (hr).


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Fig. N 2.2 Sub-cuenca del ro Sangana, punto de control.

b) Modelo meteorolgicoPara determinar la precipitacin mxima de diseo se consider la serie deregistro hidrometeorolgico de la estacin Tocmoche, con registros de losaos 1966/2004, luego del anlisis y transformacin de las mismas aperiodos de duracin menores a una hora por DYCK PESCHKE, se hizoanlisis de distribuciones a travs del programa Smada v.6.4.3 (Wiley ySons) y la representacin probabilstica correspondiente, consiste en elajuste y seleccin mas aproximado por error cuadrtico mnimo, segn seaprecia en los cuadros de los resultados N 3.2 al N 3.8.

Las precipitaciones mximas determinadas para periodos de retorno de 2, 5,10, 25, 50, 100, 250 y 500 aos, las reas de influencia considerados sonpor encima del punto de control y luego de estimar el promedio ponderadode la precipitacin a travs del modelo HMS.

c) Modelo de control de especificacionesEn este modulo se introducen las fechas y horas de inicio y fin de lasimulacin del intervalo de tiempo para el calculo del hidrograma deescurrimiento, para este caso la fecha de simulacin es 26 de febrero del1983, de 03:00 horas hasta las 12:55 horas del da siguiente con intervalosde control de 5 minutos. Para este mtodo, el hidrograma en el HEC-HMS esnecesario hallar bsicamente dos parmetros: tiempo de concentracin y elcoeficiente de almacenamiento, siendo el primero determinado por el mtodode Kerbys la ms confiable con respecto a los determinados por Kirpichs.

Fig. N 2.4 Control de Especificaciones


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2.2.2.6 Hidrograma de salida de la cuenca de calibracin.El resultado de la calibracin es Q =220.23 m3/s, segn se presenta en elreporte, se detalla en el acpite de resultados.

Fig. N 2.5 Hidrograma de Salida del modelo

2.2.2.7 Estimacin de caudales mximos de las quebradasUna vez calibrada el modelo se determinan las descargas de las quebradasde intercepcin con la carretera a travs del Modelo HYDROLOGIC


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MODELING SYSTEM (HEC-HMS) ya que presentan reas grandes, por losmtodos Hidrograma Triangular Unitario Sinttico de U.S. SOILCONSERVATION SERVICE (SCS), Snyder y Clark, para el caso de reas deescurrimiento pluvial pequeas, como las cunetas se utiliz el mtodoRACIONAL.

Cuadro N 2.7 Configuracin de los Modelos de Cuenca en el HEC-HMSMODELOS TASA PERDIDAS TRANSFORMACIN FLUJO BASE

MODELO-I Inicial/Constante Clark RecesinMODELO-II Inicial/Constante Snyder RecesinMODELO-III SCS Curva N SCS Recesin


Cuadro N 2.8 Parmetros iniciales del Modelo de Cuenca-I.

iB iA

TASA DE PERDIDAS TRANSFORM FLUJO BASEInicial/Const. Clark Recesin

Perd. Inicial Const. Inf.%Im

p.Tc

Coef.Almact.

Const.Inicial Ta Const

Umbral

Km2 mm mm/h % Hr Hr cm. CmQi 86.64 19.75 39.50 72 2.87 5.74 0.01 0.19 0.01

Qi 1.02 19.75 39.50 72 0.82 1.65 0.01 0.19 0.01Fuente: Elaboracin propia

Cuadro N 2.9 Parmetros iniciales del Modelo Cuenca-II.

iB iA

TASA DE PERDIDAS TRANSFORM FLUJO BASE

Inicial/Const. Snyder Recesin

Perd. InicialConst.

Inf.%Imp. Tp Coef.

Pico.Cp

Const.Inicial

TaConst

Umbral

Km2 mm mm/h % Hr cm. CmQi 86.64 19.75 39.50 72 1.72 0.16 0.01 0.19 0.01Qi 1.02 19.75 39.50 72 0.492 0.16 0.01 0.19 0.01


Cuadro N 2.10 Parmetros del Modelo Cuenca-III

iB iA

TASA DE PERDIDAS TRANSFORM. FLUJO BASE

SCS curvaN SCS Recesin

Perd.Inicial

SCScurvaN

%Imp

TiempoRetardo(Tp)

Const.Inicial

Tasaconst

Umbral

Km2 mm % Hr Cm CmQi 86.64 19.75 39.50 72 1.72 0.01 0.19 0.01Qi 1.02 19.75 39.50 72 0.21 0.01 0.19 0.01



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2.2.2.8. Resumen y eleccin de los caudales mximos de diseopara las estructuras de cruce, obtenidos por los mtodos, Clark, Snydery SCS.Los clculos fueron realizados a travs del modelo calibrado HYDROLOGICMODELING SYSTEM (HEC-HMS).Habindose estimado los caudales mximos de diseo (P. R=25 aosalcantarillas, pontones y los puentes, donde stos ltimos se encuentran enbuen estado) que fueron calculados por los mtodos de CLARK, SNYDER ySOIL CONSERVATION SERVICE (SCS).

Cuadro N 2.11

CUENCACOLECTORA

METODOS

UNIDAD

HEC-HMS

CLARK SNYDER SCS

PERIODO DE RETORNO:100 AOS

1 Puente Sangana m3/s 118.20 286.38 220.44

2 Badn m3/s 4.63 10.28 8.02

PERIODO DE RETORNO: 25 AOS1 Puente Sangana m3/s 78.80 189.93 146.87

2 Badn m3/s 3.05 6.71 5.27

Se ha elegido para el estudio el resultado obtenido por el mtodo de SOILCONSERVATION SERVICE (SCS), por considerar las caractersticasfisiogrficas de la cuenca y asimismo es ms conservador

2.2.3. Mtodo racionalRefieren WRIGHT PAQUETTE que Uno de los mtodos ms comunespara calcular el escurrimiento en un rea de drenaje de menor superficie esel Mtodo Racional, M.R.; la gran aceptacin que ha tenido se debe al hecho

de que combina juicios de ingeniera con clculos hechos a partir de anlisis,mediciones u otros clculos, el mtodo tiene como base la relacin directaentre la lluvia y el escurrimiento.

El Mtodo Racional, M.R, y todos los mtodos empricos derivados, se usanpara disear drenes de tormenta, alcantarillas y otras estructurasconductoras de aguas de escurrimiento de pequeas reas (LINSLEY); peropueden involucrar grandes errores, en caso de reas grandes, siendo elproceso de escurrimiento es muy complejo como para resumirlo en unafrmula de tipo directa, en la que solo intervienen el rea de la cuenca y uncoeficiente de escurrimiento (VILLN).


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Por otro lado, se refiere LINSLEY que Si las lluvias se aplicaran con unavelocidad o ritmo constante a una superficie impermeable, el escurrimientode la superficie eventualmente llevara a tener un ritmo igual al de la lluvia. Eltiempo necesario para llegar a este equilibrio es el tiempo de concentracin,Tc, y para pequeas reas impermeables o permeables, se puede considerarque si la lluvia persiste con un ritmo uniforme durante un perodo mnimo deuna duracin de Tc, el mximo del escurrimiento ser igual al ritmo de lalluvia. Esta es la base de la frmula del Mtodo Racional, M.R.

Q = C I A

Donde:Q es el ritmo mximo de escurrimiento (L3/T), C es un coeficiente deescurrimiento (se obtiene de tablas o se calcula), y I es la intensidad de la

lluvia (L/T).

El rea lmite segn LINSLEY - ms all de la cual las consideraciones delM.R. son inadecuadas, depende de la pendiente, tipo de superficie, forma dela cuenca y precisin exigida; debe usarse con cautela para reas mayoresde 100 acres (1 acre = 4 047 m2), y probablemente, nunca debe utilizarse enreas mayores a 1 200 acres (485,63 ha /4,9 km2).

Q = C * I * A / 3,6

Donde:Q = Escurrimiento o caudal mximo (m3/s);C = Coeficiente de escurrimiento de 0,1 a 1, de acuerdo a las

caractersticas propias de la cuenca.I = Intensidad de la lluvia para una frecuencia o perodo de retorno dado

(mm/hr).A = rea de cuenca (km2); El coeficiente 1/3.6, corresponde a la

transformacin de unidades.

2.2.4. DRENAJE

2.2.4.1 El sistema de drenaje actualEl tramo de la carretera en Construccin atraviesa las quebradas Shambo yAnguyacu y otra s/n, que presentan posibles descargas en las pocas deavenida, segn las huellas apreciadas en el trabajo de campo. La zona,segn la evaluacin de los registros histricos de la precipitacin mxima de24 horas presenta baja intensidad.

2.2.4.2 Sistema de drenaje y obras de arte proyectados2.2.4.2.1 AlcantarillasLa rehabilitacin del tramo del Tongon y la Construccin de la Trocha

Carrozable Tuque Sangana hacia el pueblo del mismo nombre tiene unalongitud de 26+089.55 Km, en el cual se ha proyectado 47 alcantarillas TMC


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de cruce de las quebradas secas comprendidos de la siguiente forma: 27alcantarillas de 36 pases de agua de riego existentes 6 , 15 alcantarillas de27 y 5 alcantarillas de 48 pulgadas de dimetro respectivamente, las cualesestn ubicadas en la intercepcin de las quebradas secas con la va, segnse presenta en el cuadro N 2.12. Las alcantarillas de desfogue en sumayora requieren aliviaderos de emboquillado de piedra y concreto defc=175 Kg./cm, en las salidas para evitar la erosin, de seccin rectangular,cuyas medidas sern: B=Variable (ancho) y H=0.30 m. (altura)

Cuadro N 2.12

Especificaciones tcnicas de las alcantarillas (MP- 68 circular)Las alcantarillas (TMC) minimultiplate cumplen las normas internacionalesAASHTO M-36 ASTM A-760 as como las normas AASHTO M-218 ASTMA-444. Son galvanizadas en caliente con un recubrimiento de Zn de 610gr/m2 de acuerdo a ASTM A-123. Tienen una longitud til de 0.81 m con losextremos rectos.


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Dimetro Area Espesor Peso Altura Mnim Altura Mx Pendiente Qmx.

m m mm Kg/m de Cobertura de Cobertura longitudinal 93.8%Dimm m % m /s

0.6 0.28 1.5 31.22 0.3 17.8 2 0.42

0.9 0.64 2 59.3 0.3 16.4 2 1.151.2 1.13 2.5 92.96 0.3 15.9 2 2.35

1.5 1.77 3 143.06 0.3 15.8 2 4.251.8 2.54 3.3 179.78 0.3 14.8 2 6.51

PESOS Y ALTURAS DE COBERTURA MINIMAS Y MAXIMAS

Fuente: Manual de Alcantarillas, ERA, Eduardo Ros y Asociados S.A.C.


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2.2.4.2.2 BadenesEn el presente estudio se construirn 06 Badenes de Concreto ciclopeo,segn como se muestra en el cuadro N 2.13. El badn existente se deberreemplazar por una longitud mayor actualmente se encuentra deteriorada yser de emboquillado de piedra y concreto de fc=175 Kg/cm - Ver Planos

Cuadro N 2.13

BADENES

Km.

1+435

Km.

1+750

Km.

4+720Km.

4+800

Km.

20+530

2.2.4.2.3 Acueductos o Pases de RiegoLos pases de agua de riego en el presente estudio, debido a que la zona pordonde pasa la carretera es eminentemente agrcola (Siembra de Caa yMaz). Segn como se presenta en el cuadro N 2.14. Los pases de agua de

riego tendrn doble funcin, para la conduccin de agua de riego hacia lospredios y la segunda, se comportara como alcantarilla de desfogue de captary evacuar las descargas provenientes de las cunetas, por cuanto el sistemano debe de dejar funcionar, para mantener seco la calzada.

Cuadro N 2.14

PASES DE AGUA

Km. 6+280

Km.

10+370

Km. 6+445

Km. 6+530Km. 8+630

Km. 10+260

TOTAL 06 PASES DE

TUB 8"

2.2.4.2.4 PuenteEn el Km. 8+160.00 se ubico un puente denominado Puente Shambo, en elKm 11+845 Puente Anguyacu cuya estructura es Mixta (losa de ConcretoArmado con Vigas de perfiles metlicos y estribos de concreto ciclpeo),


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INFORME FINAL



2.2.4.2.5 Cunetas2.2.4.2.5.1 Clculo del caudal de diseo de las cunetas:

Q = C * I * A / 3,6

Donde: Q = 146.61 l/s.C = 0.35 (segn las caractersticas morfolgicas que

presenta cuenca y la intensidad de precipitacin de la

misma)

I = 60.32 mm/hr (para tiempo de concentracin de 15 miny periodo recurrencia de 10 aos de la transformacinde la profundidad de diseo de la precipitacin)

A = 0.0250 Km2; (considerando la longitud de la cuneta 250m y la superficie adyacente de Ancho,100 m). Elcoeficiente 1/3,6, corresponde a la transformacin deunidades. Para el caso en que el rea se expresara enKm2).

a) Consideraciones para la Seccin de la Cuneta

Para la seccin propuesta se tiene: H = 0,30 m; Zi = 2/1, Ze =0.5/1, esVariable, ser de seccin tringular (L= 0.50 m y H=0.30m) de talud internode Zi =2/0.5 (H:V =0.50: 0.30) y talud externo de Ze =1/0.5 (V:H =0.25:0.225), siendo esta ltima variable de acuerdo al tipo de suelo.Se tendra una capacidad de conduccin suficiente para drenar las aguasprovenientes de las zonas aledaas y de los taludes adyacentes cuyasdimensiones finales de la cuneta de seccin triangular ser:

Ancho superficial = 0.50 m.Profundidad = 0.30 m.Talud interno = 2/1 (H/V)

Existen dos tipos de estructuras de entrega, definidas segn la evaluacin delproyecto las cuales son: al terreno natural y alcantarillas.

b) Pendiente longitudinal de la cuneta

La pendiente longitudinal de la cuneta tiende a adoptar la pendiente del trazo,

pero cuando esta es muy pronunciada (mayor de 5%) la longitud del tramo dela cuneta se acorta entre 150 m a 200 m aproximadamente dependiendo dela intensidad de la precipitacin que presenta en la zona de estudio. Se


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INFORME FINAL



tomara dicha decisin para evitar velocidades muy altas que a su vezprovoquen erosin en la cuneta.

c) Rugosidad de cuneta

Debido a las consideraciones adoptadas, es necesario controlar el efectoerosivo que pueda presentar por la velocidad con que discurren las aguasdentro de la cuneta. Dicho control se podra prever con el revestimiento deconcreto de fc =175 kg/cm2 o emboquillado en las partes de pendientesmayores de 5 % con el fin de evitar la erosin.

d) Longitud del tramo

La longitud del tramo de la cuneta que se ha adoptado para el presente

proyecto es de 250 m. dependiendo de varios factores: ubicacin de entregasnaturales (quebradas, ros, etc.), ubicacin de puntos bajos que presenta elperfil de la carretera y pendiente muy pronunciada. En caso de pendientesmayores de 5 % y en zonas de alta precipitacin se acortaran las longitudesa 150-200 m, con el fin de evitar la erosin en las cunetas.

e) Entrega de cunetas

Se denomina as a las estructuras que permiten la entrega de las aguas queconducen las cunetas a los cauces naturales, taludes protegidos, etc., parasu evacuacin final. Existen dos tipos de estructuras de entrega, definidassegn su punto de evaluacin del proyecto las cuales son:

1.- Estructura de entrega de la cuneta hacia terreno natural

Se obtiene ante la inevitable necesidad de desfogar las cunetas enterreno natural contando para ello con una estructura de entregaadecuada. Dicha estructura cuenta con una transicin de mampostera depiedra asentado en concreto fc = 140 Kg/cm2 para lograr una seccintrapecial, cuyas caractersticas son:

Ancho superior = 0.80 m.Profundidad = 0.25 m.Base = 0.40

Angulo de talud = 45 1/ 2 (H/V)

2.- Estructura de entrega de cuneta hacia las Alcantarillas

En este caso las cunetas vierten directamente el agua pluvial queconducen a las estructuras de entrada y salida de las alcantarillas. Deesta forma se evita tener mayores lugares de desfogue que pueden

derivar en zonas de erosin potencial. Para el caso de las estructuras deentrada de las alcantarillas, las cunetas solas podrn verter el aguapluvial en las estructuras del tipo buzn y tipo alero recto.


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INFORME FINAL



Las cunetas para el presente proyecto se ha considerado de tierra por loque el proyecto es a nivel de afirmado, que irn colocadas en el lado decorte, que tiene por objeto recibir los escurrimientos de origen pluvialpropios del talud y los del rea comprendida entre el coronamiento delcorte y la contra cuneta, si la hubiere o el terreno natural aguas arriba delcorte, si no hay contracunetas, con la cual garantiza un buen sistema dedrenaje vial. La cuneta ser de tierra por tratarse de la carretera de tipoafirmado, de seccin triangular (L= 0.50 m y H=0.30m) de talud interno deZi =2/0.5 (H:V =0.50: 0.30) y talud externo de Ze =1/0.5 (V:H =0.25 :0.225), siendo esta ltima variable de acuerdo al tipo de suelo.


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INFORME FINAL



III. RESULTADOS

3.1 Precipitacin instantnea

La precipitacin instantnea se determin, a partir de la serie histrica deprecipitacin mxima de 24 horas, aplicando la formula de DYSCK PESCHKE,

para diferentes periodos de duracin.

Cuadro N 3.1 Transformacin de precipitacin diaria a diferentes periodos de duracin


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INFORME FINAL




3.2 Seleccin de la funcin de distribucin

La seleccin de la funcin de distribucin de mejor ajuste para cada uno de los

periodos de duracin de 10, 15, 30, 60, 120, 180 y 240 minutos deprecipitacin instantnea de 20 aos de registro; se ha efectuado por el mtodoanaltico de error cuadrtico mnimo. Se probaron 6 funciones de distribucinpara eventos extremos mximos como la Normal, Lognormal-2p, Lognormal-3p, Gumbel, Pearson-III y Logpearson III, la distribucin de mejor ajuste fue, lafuncin de distribucin Log Normal-2P como se aprecian en los siguientescuadros:


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INFORME FINAL


Pearson-III

T

Aos (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

21.00 25.29 15.96 87.01 17.30 63.81 17.33 63.33 18.72 43.14 17.16 66.06 17.05 67.86

10.50 15.01 14.14 0.76 13.86 1.33 13.96 1.10 15.48 0.22 12.86 4.63 13.71 1.69

7.00 9.53 12.91 11.45 11.94 5.83 12.06 6.42 13.54 16.11 10.61 1.17 11.85 5.40

5.25 9.01 11.93 8.55 10.61 2.57 10.73 2.97 12.12 9.69 9.15 0.02 10.55 2.38

4.20 8.52 11.10 6.68 9.59 1.15 9.71 1.43 10.98 6.07 8.11 0.16 9.56 1.09

3.50 8.08 10.35 5.14 8.76 0.46 8.87 0.62 10.02 3.75 7.32 0.58 8.75 0.45

3.00 8.08 9.66 2.49 8.06 0.00 8.16 0.01 9.18 1.20 6.71 1.88 8.07 0.00

2.63 7.94 9.01 1.15 7.45 0.24 7.54 0.16 8.43 0.24 6.23 2.92 7.47 0.22

2.33 7.07 8.39 1.74 6.91 0.03 6.98 0.01 7.73 0.43 5.84 1.52 6.94 0.02

2.10 6.64 7.78 1.30 6.41 0.05 6.47 0.03 7.08 0.19 5.53 1.23 6.45 0.04

1.91 6.15 7.17 1.04 5.96 0.04 6.00 0.02 6.46 0.10 5.27 0.77 6.01 0.02

1.75 5.77 6.56 0.62 5.53 0.06 5.56 0.05 5.86 0.01 5.07 0.49 5.59 0.03

1.62 5.17 5.94 0.60 5.13 0.00 5.14 0.00 5.28 0.01 4.92 0.06 5.19 0.00

1.50 5.05 5.29 0.06 4.74 0.10 4.73 0.10 4.69 0.13 4.80 0.06 4.81 0.06

1.40 4.47 4.60 0.02 4.36 0.01 4.33 0.02 4.10 0.14 4.72 0.06 4.44 0.00

1.31 4.47 3.85 0.39 3.98 0.24 3.93 0.30 3.49 0.97 4.66 0.03 4.06 0.17

1.24 4.33 3.02 1.72 3.60 0.53 3.52 0.66 2.84 2.22 4.64 0.10 3.68 0.42

1.17 3.75 2.05 2.90 3.20 0.31 3.09 0.44 2.12 2.67 4.63 0.77 3.29 0.21

1.11 3.75 0.82 8.60 2.76 0.99 2.61 1.31 1.27 6.16 4.63 0.77 2.84 0.83

1.05 1.44 1.01 6.02 2.21 0.59 2.01 0.32 0.10 1.80 4.51 9.40 2.30 0.73

148.2 78.32 79.28 95.27 92.71 81.64

12.17 8.85 8.90 9.76 9.63 9.04

eccin de la funcin de distribucin por mtodo de error cuadrtico minimo-periodo de duracin e m n

Gumbel Log-Pearson-IIINormal Log-Normal-2P Log-Normal-3P

i

o2

)( ii oe

2)(

iioe

2)(

ii

oe 2

)( ii oe i

o

io

i

o 2)(

ii oe

i

e

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 = n

i oe ii

=C

io

2

)( ii oe io

2 Parameter Log Normal

Value

5

10

15

20

25

30


Cuadro N 3.2


28/38

INFORME FINAL


Pearson-III

T


21.00 27.99 17.67 106.41 19.15 78.07 19.18 77.54 20.72 52.79 18.99 80.92 18.87 83.10

10.50 16.61 15.64 0.95 15.34 1.62 15.45 1.35 17.14 0.28 14.23 5.68 15.18 2.05

7.00 10.54 14.28 13.97 13.22 7.17 13.35 7.88 14.98 19.69 11.74 1.43 13.11 6.59

5.25 9.97 13.21 10.51 11.74 3.14 11.88 3.66 13.41 11.85 10.12 0.02 11.68 2.93

4.20 9.42 12.28 8.15 10.61 1.41 10.75 1.76 12.15 7.43 8.97 0.21 10.58 1.34

3.50 8.95 11.46 6.32 9.70 0.57 9.82 0.77 11.09 4.60 8.10 0.71 9.69 0.55

3.00 8.95 10.70 3.08 8.92 0.00 9.03 0.01 10.16 1.48 7.43 2.30 8.93 0.00

2.63 8.79 9.98 1.43 8.24 0.30 8.34 0.20 9.33 0.30 6.89 3.59 8.27 0.27

2.33 7.83 9.29 2.14 7.64 0.03 7.72 0.01 8.56 0.54 6.46 1.87 7.68 0.02

2.10 7.35 8.61 1.59 7.10 0.06 7.16 0.04 7.84 0.24 6.12 1.51 7.14 0.04

1.91 6.80 7.94 1.29 6.59 0.05 6.64 0.03 7.15 0.12 5.84 0.93 6.65 0.02

1.75 6.39 7.26 0.76 6.12 0.07 6.15 0.06 6.49 0.01 5.62 0.59 6.19 0.04

1.62 5.72 6.57 0.72 5.68 0.00 5.69 0.00 5.84 0.01 5.44 0.08 5.75 0.00

1.50 5.59 5.85 0.07 5.25 0.12 5.23 0.13 5.20 0.15 5.31 0.08 5.33 0.07

1.40 4.95 5.09 0.02 4.83 0.01 4.79 0.03 4.54 0.17 5.22 0.07 4.91 0.00

1.31 4.95 4.27 0.46 4.41 0.29 4.35 0.36 3.87 1.17 5.16 0.04 4.50 0.20

1.24 4.79 3.34 2.11 3.99 0.64 3.90 0.80 3.15 2.70 5.14 0.12 4.08 0.51

1.17 4.15 2.27 3.55 3.54 0.38 3.42 0.54 2.35 3.25 5.13 0.95 3.64 0.26

1.11 4.15 0.90 10.58 3.05 1.22 2.89 1.60 1.40 7.58 5.12 0.93 3.15 1.01

1.05 1.60 1.12 7.38 2.44 0.71 2.23 0.40 0.12 2.18 4.99 11.51 2.54 0.89

181.5 95.86 97.14 116.54 113.56 99.90

13.47 9.79 9.86 10.80 10.66 9.99

eccin de la funcin de distribucin por mtodo de error cuadrtico minimo-periodo de duracin e m n

Log-Normal-3PLog-Normal-2P Log-Pearson-IIIGumbelNormal

io2)(

iioe

2)(

iioe

2)(

iioe

2

)( ii oe i

o

io

io

2)(ii

oe

ie

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 = n

i oe ii

=C

io

2)(

iioe

io


Value

5

10

15

20

25

30


Cuadro N 3.3


29/38

INFORME FINAL


T


21.00 33.28 21.08 148.86 22.83 109.22 22.85 108.80 24.67 74.15 22.85 108.80 22.47 116.87

10.50 19.76 18.69 1.14 18.38 1.89 18.47 1.65 20.45 0.48 18.47 1.65 18.13 2.64

7.00 12.54 17.09 20.73 15.89 11.24 15.99 11.92 17.91 28.87 15.99 11.92 15.71 10.07

5.25 11.85 15.82 15.73 14.15 5.27 14.26 5.79 16.06 17.70 14.26 5.79 14.03 4.74

4.20 11.21 14.73 12.41 12.82 2.60 12.92 2.93 14.58 11.37 12.92 2.93 12.74 2.35

3.50 10.64 13.76 9.75 11.74 1.22 11.83 1.42 13.33 7.25 11.83 1.42 11.69 1.11

3.00 10.64 12.86 4.94 10.82 0.03 10.90 0.07 12.24 2.57 10.90 0.07 10.80 0.03

2.63 10.45 12.02 2.47 10.02 0.18 10.09 0.13 11.25 0.64 10.09 0.13 10.02 0.18

2.33 9.31 11.20 3.58 9.30 0.00 9.36 0.00 10.34 1.07 9.36 0.00 9.32 0.00

2.10 8.74 10.40 2.76 8.65 0.01 8.70 0.00 9.50 0.58 8.70 0.00 8.69 0.00

1.91 8.09 9.62 2.33 8.05 0.00 8.09 0.00 8.69 0.36 8.09 0.00 8.11 0.00

2.33 7.60 8.82 1.49 7.49 0.01 7.51 0.01 7.91 0.10 7.51 0.01 7.57 0.00

2.10 8.74 8.00 0.54 6.95 3.20 6.96 3.16 7.15 2.52 6.96 3.16 7.05 2.85

1.50 8.09 7.16 0.87 6.44 2.73 6.43 2.76 6.38 2.93 6.43 2.76 6.54 2.41

1.40 5.89 6.26 0.14 5.93 0.00 5.91 0.00 5.61 0.08 5.91 0.00 6.05 0.03

1.31 5.89 5.29 0.36 5.43 0.21 5.39 0.25 4.82 1.14 5.39 0.25 5.56 0.11

1.24 5.70 4.20 2.25 4.92 0.61 4.85 0.72 3.97 2.99 4.85 0.72 5.06 0.41

1.17 4.94 2.93 4.04 4.38 0.31 4.29 0.42 3.03 3.64 4.29 0.42 4.54 0.16

1.11 4.94 1.33 13.02 3.79 1.32 3.67 1.61 1.92 9.11 3.67 1.61 3.95 0.98

1.05 1.90 -1.06 8.76 3.05 1.32 2.88 0.96 0.40 2.25 2.88 0.96 3.22 1.74

256.17 141.38 142.62 169.79 142.62 146.67

16.01 11.89 11.94 13.03 11.94 12.11

eccin de la funcin de distribucin por mtodo de error cuadrtico mnimo-periodo de duracin de m n

Log-Pearson-IIIPearson-IIIGumbelLog-Normal-3PNormal Log-Normal-2P

io2

)( ii oe

2)(

iioe

2)(

iioe

2)(

iioe

io

io

i

o 2)(

iioe

ie

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 = n

i oe ii=C

io

2

)( ii oe i

o


Value

10

20

30

40


Cuadro N 3.4


30/38

INFORME FINAL


T

Aos (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)

21.00 39.58 24.98 213.09 27.08 156.19 27.12 155.20 29.29 105.84 26.86 161.74 26.68 166.35

10.50 23.49 22.12 1.89 21.69 3.25 21.85 2.70 24.23 0.54 20.13 11.31 21.46 4.14

7.00 14.91 20.20 27.99 18.69 14.29 18.88 15.77 21.19 39.45 16.60 2.86 18.54 13.18

5.25 14.10 18.67 20.92 16.61 6.32 16.80 7.31 18.97 23.75 14.32 0.05 16.52 5.87

4.20 13.33 17.37 16.34 15.01 2.83 15.20 3.50 17.19 14.91 12.69 0.41 14.96 2.66

3.50 12.65 16.20 12.60 13.71 1.12 13.88 1.51 15.69 9.24 11.46 1.42 13.70 1.10

3.00 12.65 15.13 6.15 12.62 0.00 12.77 0.01 14.37 2.96 10.50 4.62 12.63 0.00

2.63 12.42 14.11 2.84 11.66 0.58 11.80 0.39 13.19 0.59 9.75 7.15 11.69 0.54

2.33 11.07 13.13 4.25 10.81 0.07 10.92 0.02 12.10 1.06 9.14 3.72 10.86 0.04

2.10 10.39 12.18 3.20 10.04 0.12 10.13 0.07 11.08 0.47 8.65 3.03 10.10 0.08

1.91 9.62 11.23 2.58 9.33 0.09 9.39 0.05 10.12 0.25 8.26 1.86 9.41 0.05

2.33 9.04 10.27 1.52 8.66 0.14 8.70 0.11 9.18 0.02 7.94 1.20 8.75 0.08

2.10 8.09 9.29 1.45 8.03 0.00 8.04 0.00 8.26 0.03 7.70 0.15 8.13 0.00

1.50 7.91 8.28 0.14 7.42 0.24 7.40 0.26 7.35 0.31 7.51 0.16 7.53 0.14

1.40 7.00 7.20 0.04 6.83 0.03 6.78 0.05 6.42 0.34 7.38 0.14 6.95 0.00

1.31 7.00 6.03 0.95 6.24 0.58 6.15 0.73 5.47 2.35 7.30 0.09 6.36 0.41

1.24 6.78 4.73 4.19 5.64 1.29 5.51 1.61 4.45 5.41 7.26 0.23 5.77 1.01

1.17 5.87 3.20 7.15 5.01 0.75 4.84 1.07 3.32 6.52 7.25 1.89 5.14 0.54

1.11 5.87 1.28 21.10 4.32 2.41 4.09 3.18 1.99 15.08 7.24 1.87 4.45 2.03

1.05 2.26 -1.58 14.74 3.46 1.44 3.15 0.79 0.17 4.36 7.06 23.05 3.60 1.80

363.11 191.76 194.34 233.49 226.96 200.04

19.06 13.85 13.94 15.28 15.07 14.14

ecc n e a unc n e s r uc n por m o o e error cua r co m n mo-per o o e urac n e m n

Gumbel Log-Pearson-IIILog-Normal-2P Log-Normal-3PNormal Pearson-III

i

o2

)( ii oe

2

)( ii oe

2)(ii

oe 2

)( ii oe io

i

o

i

o 2

)( ii oe

i

e

( )2

1

=

n

i

oe ii

( )2

1 = n

i oe ii

=C

io

2

)( ii oe

io


Value

10

20

30

40


Cuadro N 3.5


31/38

INFORME FINAL


T


21.00 47.1 29.71 301.24 32.2 221.00 32.25 219.52 34.84 149.48 31.94 228.80 31.73 235.20

10.50 27.9 26.31 2.65 25.8 4.57 25.99 3.80 28.82 0.78 23.94 15.99 25.52 5.85

7.00 17.7 24.02 39.56 22.23 20.25 22.45 22.27 25.2 55.79 19.74 4.04 22.05 18.66

5.25 16.8 22.21 29.67 19.75 8.92 19.98 10.35 22.55 33.49 17.02 0.07 19.64 8.28

4.20 15.8 20.66 23.14 17.85 4.00 18.07 4.93 20.44 21.07 15.09 0.58 17.79 3.76

3.50 15.0 19.27 17.86 16.31 1.60 16.51 2.15 18.66 13.08 13.63 2.00 16.29 1.55

3.00 15.0 17.99 8.68 15 0.00 15.19 0.02 17.09 4.19 12.49 6.52 15.02 0.00

2.63 14.8 16.78 4.02 13.87 0.82 14.03 0.56 15.69 0.84 11.59 10.15 13.9 0.77

2.33 13.2 15.62 6.03 12.85 0.10 12.99 0.03 14.39 1.50 10.87 5.26 12.91 0.06

2.10 12.4 14.48 4.50 11.94 0.17 12.04 0.10 13.18 0.68 10.29 4.27 12.01 0.12

1.91 11.4 13.35 3.63 11.09 0.13 11.17 0.08 12.03 0.34 9.82 2.64 11.19 0.06

2.33 10.7 12.21 2.14 10.3 0.20 10.35 0.16 10.92 0.03 9.45 1.68 10.41 0.11

2.10 9.6 11.05 2.05 9.55 0.00 9.56 0.00 9.83 0.05 9.15 0.22 9.67 0.00

1.50 9.4 9.84 0.19 8.82 0.34 8.8 0.36 8.74 0.44 8.93 0.22 8.96 0.20

1.40 8.3 8.56 0.05 8.12 0.04 8.06 0.07 7.64 0.47 8.78 0.20 8.26 0.00

1.31 8.3 7.17 1.34 7.42 0.82 7.32 1.02 6.5 3.34 8.68 0.12 7.57 0.57

1.24 8.1 5.62 5.95 6.7 1.85 6.56 2.25 5.29 7.67 8.64 0.34 6.86 1.44

1.17 7.0 3.81 10.08 5.96 1.05 5.76 1.50 3.95 9.21 8.63 2.71 6.12 0.75

1.11 7.0 1.52 29.86 5.13 3.44 4.86 4.51 2.36 21.39 8.61 2.64 5.3 2.84

1.05 2.7 -1.88 20.85 4.11 2.03 3.75 1.13 0.2 6.18 8.4 32.64 4.28 2.54

513.51 271.34 274.80 330.01 321.09 282.77

22.66 16.47 16.58 18.17 17.92 16.82

Log-Pearson-III

Eleccin de la funcin de distribucin por mtodo de error cudratico mnimo-perodo de duracin de 120 min

Log-Normal-3PLog-Normal-2PNormal Pearson-IIIGumbel

io

2)(ii

oe

2)(ii

oe

2)(ii

oe

2)(ii

oe

io

io

i

o 2)(

iioe

ie

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 =

n

i oe ii

=C

io

2)(ii

oe

i

o


Value

10

20

30

40

50


Cuadro N 3.6


32/38

INFORME FINAL


Normal Gumbel Pearson-III Log-Pearson-III

T


21.00 52.09 32.88 368.92 35.63 270.84 35.69 268.87 38.55 183.26 35.35 280.14 35.11 288.23

10.50 30.92 29.12 3.24 28.55 5.61 28.76 4.66 31.89 0.94 26.49 19.62 28.25 7.13

7.00 19.62 26.58 48.41 24.60 24.78 24.84 27.23 27.89 68.36 21.85 4.96 24.41 22.93

5.25 18.55 24.58 36.34 21.86 10.95 22.11 12.66 24.96 41.07 18.84 0.08 21.74 10.17

4.20 17.54 22.86 28.29 19.76 4.92 20.00 6.05 22.62 25.80 16.70 0.71 19.69 4.62

3.50 16.65 21.33 21.91 18.05 1.96 18.27 2.63 20.65 16.01 15.08 2.46 18.03 1.91

3.00 16.65 19.91 10.63 16.60 0.00 16.81 0.03 18.92 5.16 13.83 7.95 16.62 0.00

2.63 16.35 18.57 4.92 15.35 1.00 15.52 0.69 17.36 1.02 12.83 12.40 15.39 0.92

2.33 14.57 17.28 7.36 14.23 0.11 14.38 0.04 15.93 1.86 12.03 6.44 14.29 0.08

2.10 13.68 16.03 5.54 13.21 0.22 13.33 0.12 14.59 0.84 11.39 5.23 13.30 0.14

1.91 12.67 14.78 4.47 12.28 0.15 12.36 0.09 13.31 0.42 10.87 3.22 12.38 0.08

2.33 11.89 13.52 2.65 11.40 0.24 11.45 0.20 12.08 0.04 10.45 2.08 11.52 0.14

2.10 10.64 12.23 2.52 10.57 0.01 10.58 0.00 10.88 0.06 10.13 0.26 10.70 0.00

1.50 10.41 10.89 0.23 9.77 0.40 9.74 0.44 9.67 0.54 9.89 0.27 9.91 0.25

1.40 9.22 9.48 0.07 8.99 0.05 8.92 0.09 8.46 0.57 9.72 0.25 9.14 0.01

1.31 9.22 7.94 1.63 8.21 1.01 8.10 1.25 7.20 4.07 9.61 0.15 8.37 0.72

1.24 8.92 6.22 7.28 7.42 2.25 7.26 2.75 5.86 9.36 9.56 0.41 7.59 1.77

1.17 7.73 4.22 12.32 6.59 1.30 6.37 1.85 4.37 11.29 9.55 3.31 6.77 0.92

1.11 7.73 1.68 36.60 5.68 4.20 5.38 5.52 2.62 26.11 9.53 3.24 5.86 3.50

1.05 2.97 2.08 25.53 4.55 2.49 4.15 1.39 0.22 7.58 9.29 39.90 4.73 3.09

628.89 332.51 336.55 404.32 393.09 346.58

25.08 18.23 18.35 20.11 19.83 18.62

leccin de la funcin de distribucin por mtodo de error cuadrtico mnimo-perodo de duracin de 18 m n

Log-Normal-3PLog-Normal-2P

i

o2

)( ii oe

2

)( ii oe

2)(ii oe

2

)( ii oe io

i

o

io

2

)( ii oe ie

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 = n

i oe ii

=C

io

2

)( ii oe

io


Value

10

20

30

40

50

60


Cuadro N 3.7


33/38

INFORME FINAL


Normal Log-Normal-2P Log-Normal-3P Gumbel Pearson-III Log-Pearson-III

T


21.00 55.97 35.33 426.07 38.29 312.63 38.35 310.51 41.43 211.45 37.99 323.33 37.73 332.75

10.50 33.23 31.29 3.74 30.68 6.48 30.90 5.41 34.27 1.09 28.47 22.61 30.35 8.27

7.00 21.09 28.57 56.02 26.43 28.57 26.70 31.53 29.96 78.76 23.48 5.74 26.23 26.47

5.25 19.94 26.41 41.93 23.49 12.64 23.76 14.63 26.82 47.40 20.25 0.10 23.36 11.73

4.20 18.85 24.57 32.73 21.23 5.67 21.49 6.98 24.31 29.82 17.94 0.83 21.16 5.34

3.50 17.89 22.92 25.30 19.39 2.25 19.64 3.06 22.19 18.49 16.21 2.82 19.37 2.19

3.00 17.89 21.39 12.25 17.84 0.00 18.06 0.03 20.33 5.95 14.86 9.18 17.86 0.00

2.63 17.57 19.95 5.66 16.49 1.17 16.68 0.79 18.65 1.16 13.79 14.30 16.54 1.06

2.33 15.65 18.57 8.50 15.29 0.13 15.45 0.04 17.12 2.15 12.93 7.42 15.36 0.09

2.10 14.70 17.22 6.37 14.2 0.25 14.32 0.14 15.68 0.97 12.23 6.08 14.29 0.16

1.91 13.61 15.88 5.16 13.19 0.18 13.28 0.11 14.31 0.49 11.68 3.72 13.30 0.10

2.33 12.78 14.53 3.07 12.25 0.28 12.31 0.22 12.98 0.04 11.23 2.40 12.38 0.16

2.10 11.44 13.14 2.90 11.35 0.01 11.37 0.00 11.69 0.06 10.89 0.30 11.50 0.00

1.50 11.18 11.71 0.28 10.49 0.48 10.47 0.51 10.39 0.63 10.62 0.32 10.65 0.28

1.40 9.90 10.18 0.08 9.65 0.06 9.58 0.10 9.09 0.66 10.44 0.29 9.82 0.01

1.31 9.90 8.53 1.89 8.82 1.17 8.70 1.45 7.73 4.72 10.32 0.17 9.00 0.82

1.24 9.58 6.69 8.38 7.97 2.61 7.80 3.18 6.29 10.85 10.27 0.47 8.16 2.03

1.17 8.31 4.53 14.26 7.08 1.50 6.84 2.15 4.70 13.01 10.26 3.82 7.28 1.05

1.11 8.31 1.81 42.20 6.1 4.87 5.78 6.38 2.81 30.21 10.24 3.74 6.30 4.03

1.05 3.19 2.24 29.54 4.89 2.87 4.46 1.60 0.24 8.73 9.99 46.18 5.09 3.59

726.31 383.81 388.83 466.66 453.81 400.12

26.95 19.59 19.72 21.60 21.30 20.00

ecc n e a unc on e s r uc n por m o o e error cua ra co m n mo-per o o e urac on e m n

io2)(

iioe

2)(

iioe

2)(

iioe

2

)(ii

oe

io

io

io 2)(

iioe

ie

( )2

1

=

n

i

oeii

( )2

1 = n

i oe ii

=C

io

2)(ii

oe

io


Value

10

20

30

40

50

60


Cuadro N 3.8


34/38

INFORME FINAL


10' 15' 30' 60' 120' 180' 240'

Aos Log Normal-2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P

500 36.49 40.38 47.37 57.09 67.9 75.14 80.74

250 31.74 35.12 41.33 49.66 59.06 65.36 70.24

200 30.28 33.51 39.47 47.38 56.35 62.36 67.01

100 25.96 28.73 33.96 40.63 48.32 53.47 57.46

50 21.94 24.28 28.81 34.34 40.84 45.2 48.57

25 18.2 20.14 24 28.49 33.88 37.49 40.29

10 13.63 15.08 18.08 21.33 25.36 28.07 30.16

5 10.39 11.5 13.86 16.26 19.33 21.4 22.99

3 8.04 8.9 10.79 12.58 14.96 16.56 17.79

2 6.18 6.84 8.35 9.68 11.51 12.73 13.68

mm

DURACIONES

PROFUNDIDAD DE LLUVIA DE DISEO

CURVAS DE PRECIPITACION DE DISEO

0

10

2030

40

50

60

70

80

90

500 250 200 100 50 25 10 5 3 2

PERIODO DE RETORNO (AOS)

PROFUNDID

ADDEPRECIPITACION

(mm)

10'

15'

30'

60'

120'

180'240'


3.3 Lluvia de diseoLa lluvia de diseo para diferentes tiempos de retorno de 2 a 500 aos seilustra en el cuadro N 3.90, donde se aprecia que la profundidad de lluvia dediseo son mayores para periodos de duracin y tiempo de retorno mayores yviceversa para perodo de duracin y tiempo de retornos menores laprofundidad de lluvia es menor.

Cuadro N 3.90

Grafico N

3.10


35/38

INFORME FINAL



3.4. Resultado de los caudales mximos de las quebradas de intercepcin conla va.El caudal de diseo de las quebradas, se presenta en el cuadro siguiente:

Cuadro N 3.10

UBICACIN CUENCA COLECTORA

METODOS

UNIDADHEC-HMS

CLARK SNYDER SCSPERIODO DE RETORNO:100 AOS

1 8+160 Puente Shambo m3/s 118.20 286.38 220.442 4+720 Badn m3/s 4.63 10.28 8.02

PERIODO DE RETORNO: 25 AOS1 11+845 Puente Anguyacu m3/s 78.80 189.93 146.872 20+530 Badn m3/s 3.05 6.71 5.27

Los caudales de diseo considerado, para el presente estudio, es el mtodo deSOIL CONSERVATION SERVICE (SCS), por ser ms conservador.


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INFORME FINAL



IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- El tramo motivo de estudio, para la Construccin de la carretera TongonSangana (Km. 00+000 - Km. 26+089.55), se encuentra ubicado en la provinciade Chota, Distrito de Miracosta, departamento de Cajamarca.

2.- El rgimen de la precipitacin pluvial mxima de 24 horas segn el registro

histrico de 20 aos es 87.60 mm. presentado en el ao de 1983 en la estacinTocmoche.

3.- La profundidad de la precipitacin de diseo para los diferentes periodos deduracin es:

10' 15' 30' 60' 120' 180' 240'

Aos Log Normal-2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P LogNormal -2P

500 36.49 40.38 47.37 57.09 67.9 75.14 80.74

250 31.74 35.12 41.33 49.66 59.06 65.36 70.24

200 30.28 33.51 39.47 47.38 56.35 62.36 67.01

100 25.96 28.73 33.96 40.63 48.32 53.47 57.46

50 21.94 24.28 28.81 34.34 40.84 45.2 48.57

25 18.2 20.14 24 28.49 33.88 37.49 40.29

10 13.63 15.08 18.08 21.33 25.36 28.07 30.16

5 10.39 11.5 13.86 16.26 19.33 21.4 22.99

3 8.04 8.9 10.79 12.58 14.96 16.56 17.792 6.18 6.84 8.35 9.68 11.51 12.73 13.68

mm

DURACIONES

PROFUNDIDAD DE LLUVIA DE DISEO

4.- La descarga mxima de diseo de las quebradas secas de intercepcindeterminados por la simulacin hidrolgica HEC-HMS, es como sigue:

UBICACIN CUENCA COLECTORA

METODOS

UNIDADHEC-HMS

CLARK SNYDER SCSPERIODO DE RETORNO:100 AOS

1 8+160 Puente Shambo m3/s 118.20 286.38 220.442 4+720 Badn m3/s 4.63 10.28 8.02

PERIODO DE RETORNO: 25 AOS1 11+845 Puente Anguyacu m3/s 78.80 189.93 146.87

2 20+530 Badn m3/s 3.05 6.71 5.27

5.- Las obras de drenaje longitudinal estarn constituidas por cunetas de tierra deseccin triangular, cuyas medidas son: L=0.50 m y H=0.30 m. El caudal dediseo es 146.61 Lit./s, donde la longitud total de la cuneta es 26,089.55 m.

6.- El puente Shambo y Puente Anguyacu est ubicado en la progresiva 8+160,11+845 Km. respectivamente,.

6.- La cantidad total de alcantarillas, acueductos o pase de riego, badenes ypuentes se resume en el siguiente cuadro:


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INFORME FINAL



OBRAS DE DRENAJE

ALCANTARILLASBADENES

PASES DE RIEGOPUENTES

TMC 36 TMC 48 TMC 24 MARCO 8

EXISTENTES 0 0 0 0 0 0 0

PROYECTADOS 27 5 15 0 6 6 2

SUB TOTAL 27 5 15 0 6 6 2

TOTAL 47 6 6 2

7.- La relacin de Obras de Arte Proyectadas se detallan en el Anexo: Inventariode Obras de Arte proyectadas.

8.- Se recomienda realizar mantenimiento constantes de las cunetas y los caucespara evitar azolvamiento en las capas de entrada y por rodamiento de material

suelto de las superficies adyacentes, lo cual quita su capacidad til de lasestructuras. Inutilizando el funcionamiento del sistema de drenaje entre lasalcantarillas y las cunetas.


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V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1.- US Army Corps of Engineers, Hydrologic Modelin System HEC-HMS, Technical Reference

Manual., 2000.

2.- CHOW Ven Te, et al. Hidrologa Aplicadas, Editorial Mac Grall Hill, Colombia, 1994.

3.- OSORIO Guerra, Eugenio, Estimacin de la Precipitacin Media Mensual a travs del MtodoKriging, en las Cuencas Chira y Piura. Tesis FIA, Universidad Nacional Agrara La Molina. 1997

4.- MOPU, Ministerio de Obras Pblicas de Espaa, Instruccin de Carreteras, 5.1-1C Drenaje ,Segunda Edicin, 1965.

5.- OSORIO Guerra, Eugenio, Determinacin del Caudal Mximo de Avenida con Fines de Diseodel Sistema de Drenaje de la Ciudad de Moyobamba. Tesis-EPG, Universidad Nacional Agrara

La Molina, 2004.

6.- HERSHFIELD, World Meteorological Organization, WMO, anual for Estimation of ProbableMaximun Precipitation , Operation Hidrology, Report N1, Geneva Switzereland, 1986.

7.- CHEREQUE Morn, Wendor, Hidrologa para Estudiantes de Ingeniera de Civil, PontificiaUniversidad Catlica del Per, PUCP, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa, CONCITEC,Lima, 1989.

8.- MOLSALVE Sanz, German, Hidrologa en el Ingeniera, Segunda Edicin, Editorial Alfaomega,Colombia, 1999.

9.- APACLLA Nalvarte, Ricardo, Aplicaciones de la Hidrolgica en Drenaje de Carreteras, I CursoNacional de Hidrologia, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, 2004.

10.- WRIGHT H., Paul-PAQUETTE J., Radnor, Ingeniera de Carreteras, Limusa Noriega Editores,Mxico.

11.- LINSLY K., Ray Jr., KOHLER A., Max, PAULHUS, l.h. Joseph, Hidrologa para Ingenieros,Editorial Mc Graw Hill, Segunda Edicin,1988.

12.- VILLON Bejar, Mximo, Hidrologa, Instituto Tecnologa de Costa Rica, Escuela de IngenieraAgrcola, Lima, Per, 2002.

13.- MTC, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Vivienda y Construccin, Reglamento

Nacional de Construcciones, Normas Tcnicas de Edificacin, S.110 Drenaje Pluvial Urbano,Lima, Per, 2001.

14.- MOP-DV, Ministerio de obras Publicas, Direccin de Vialidad de Chile, Manual de Carreteras,Volumen 3 Instrucciones de Diseo, Hidrologa y Drenaje, 1981.

15.- PARAUD, Ral, Apuntes del Curso de Caminos Drenaje, Universidad Nacional de Ingeniera,Lima, Per, 1972.

16.- ARMCO, Manual de productos de acero para Drenaje y Construccin vial, American Iron, 1981.

17.- ARMCO, Ficha Tcnica ALCANTARILLA MINIMULTIPLATE MP-68, CIRCULAR. 2005.

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