UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZAN
Escuela de Posgrado
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES
ESTUDIO HIDRÁULICO, HIDROLÓGICO Y DE DRENAJE; Mejoramiento de la Red Vial
Departamental Moquegua – Arequipa, Tramo MO – 108: Cruz de Flores, Distritos Torata,
Omate, Coalaque, Puquina, Límite Departamental Pampa Usuña, Moquegua; Tramo AR –
118: Distritos Polobaya, Pocsi, Mollebaya, Arequipa”, TRAMO Km. 35+000 al Km. 75+950
INTEGRANTES:
Ing.Bernardo Jaimes, Iveht Biaanee
Ing. Díaz Bonifacio, Elvis
Ing. GARAY SOTO,Geraldo
Ing. Ramos Hereña Fidela Miriam
Ing. Sosa Cori Betsy
Ing. Sosa Cori Edward
Ing. Mercado Meza, Jorge Diego
TALLER: DRENAJE EN CARRETERAS
GRUPO: 04
DOCENTE: MG. ING. MITCHEL JIMMY JARA GARCIA
2. HIDROLOGÍA:
Es la ciencia geográfica que se dedica al estudio de la distribución,
espacial y temporal, y las propiedades del agua presente en la
atmósfera y en la corteza terrestre. Esto incluye las precipitaciones,
la escorrentía, la humedad del suelo, la evapotranspiración y el
equilibrio de las masas glaciares.
2.1.2
INFORMACIÓN METEOROLOGICA
Para realizar el estudio Hidrológico del sistema de drenaje se acudió
a registros de precipitación que deben ser lo suficientemente
extensos, por lo menos 25 años, que permitan confiar en los cálculos
de caudales que cruzan la carretera, haciendo que este flujo
circule adecuadamente a través de las estructuras del sistema de
Cuadro N°01: Estaciones Meteorológicas
drenaje.
N°
Estación
1 La Pampilla
2
Yacango
3
Puquina
4
Coalaque
5 Quinistaquillas
6
Omate
7
Carumas
8
Ichuña
9
Imata
10
Socabaya
Latitud
16°25'
17°05'
16°38'
16°39'
16°45'
16°41'
16°48'
16°08'
15°50'
16°28'
Longitud
71°31'
70°51'
71°10'
71°01'
70°53'
70°59'
70°41'
70°32'
71°05'
71°32'
Altura (m)
2035
2191
2992
3600
1765
2166
2976
3792
4445
2277
2.1.3 ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS
En el tramo en estudio no existen estaciones de aforo que permitan
estimar directamente los caudales, estas fueron calculadas en base a la
información de lluvias máximas registradas en la estacion Curumas,
ubicadas en el ámbito de la zona de estudio.
REGISTRO HISTÓRICO
DATOS DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS
Estación :
CURUMAS
Longitud :
70°39'54.72"
"W"
Parámetro :
PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS
(mm)
Latitud :
10°57'43.04"
"S"
Altitud :
3026
Dpto.
m.s.n.m.
MOQUEGUA
Cuadro N°02 Datos de estación Curumas.
Prov.
MARISCAL NIETO
Dist.
CURUMAS
Nº
AÑO
ORDEN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1983
1984
1985
1988
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
43.0
16.00
37.00
1.0
30.0
38.0
39.0
19.0
29.0
15.0
33.0
11.0
14.0
35.0
4.0
2.0
24.0
41.0
36.0
42.0
21.0
28.0
5.0
13.0
6.0
9.0
10.0
32.0
20.0
34.0
26.0
25.0
23.0
12.0
31.0
17.0
18.0
3.0
22.0
8.0
7.0
27.0
40.0
Pmax24 (mm) log(Pmax24)
6.80
25.00
14.00
100.40
17.40
13.80
11.40
23.60
18.00
25.40
16.70
27.40
25.50
15.70
37.60
53.50
20.50
9.50
15.50
8.40
22.00
18.30
36.00
25.60
30.80
30.00
28.20
16.90
23.00
16.20
19.10
20.30
20.80
26.30
17.40
24.10
24.10
50.00
21.10
30.20
30.40
18.80
10.10
0.83
1.40
1.15
2.00
1.24
1.14
1.06
1.37
1.26
1.40
1.22
1.44
1.41
1.20
1.58
1.73
1.31
0.98
1.19
0.92
1.34
1.26
1.56
1.41
1.49
1.48
1.45
1.23
1.36
1.21
1.28
1.31
1.32
1.42
1.24
1.38
1.38
1.70
1.32
1.48
1.48
1.27
1.00
- PROCEDEMOS A REALIZAR LOS CÁLCULOS ESTADÍSTICOS:
Pmax24h (mm)
Numero de datos n
log(Pmax24)
43
43
Suma ∑
1045.80
57.20
Máximo
100.40
2.00
Mínimo
6.80
0.83
Promedio x̅
24.32
1.33
Desviación estándar s
15.26
0.21
Coeficiente asimetría Cs
3.25
0.38
K= Cs/6
0.54
0.06
Figura N°01: Histograma de
precipitaciones máxima Anuales 24h.
2.1.3 PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE KOLGOROV-SMIRNO
Precipitaciones Máximas en 24 Horas, con los datos de la estación Curuma,para diferentes periodos
de Retoro; los cuales fueron ajustados a la distribución teórica, Log Normal, Log Pearson Tipo III y
Gumbel, el método de Log Normal, método más apropiado por tener mejor ajuste para la región donde se
realiza el estudio.
Cuadro N°04: Precipitaciones Máximas Anuales en 24 horas, para diferentes
periodos T.
Promedio :
x=
24.321
y=
1.330
Desviación estándar :
s=
15.259
sy =
0.213
Cs/6 :
k=
0.542
k=
0.064
T
(años)
2
3
5
10
35
50
71
100
140
500
1000
DISTRIB. NORMAL
Coeficiente de corrección de Pmax por Nº de lecturas (OMM)
1.13
f (2 lecturas) =
DISTRIB. GUMBELL
DISTRIB. LOGNORMAL
DISTRIB. Log.PEARSON III
P(X≤xT )
KT
0.500
0.667
0.800
0.900
0.971
0.980
0.986
0.990
0.993
0.998
0.999
0.000
0.431
0.842
1.282
1.902
2.054
2.195
2.326
2.450
2.878
3.090
xT
KT
xT
KT
xT
10^xT
KT
Xt
10^xT
24.321
30.893
37.163
43.876
53.347
55.659
57.813
59.819
61.706
68.239
71.475
-0.164
0.254
0.719
1.305
2.311
2.592
2.868
3.137
3.400
4.395
4.936
21.814
28.194
35.299
44.227
59.581
63.877
68.084
72.184
76.204
91.380
99.632
0.000
0.431
0.842
1.282
1.902
2.054
2.195
2.326
2.450
2.878
3.090
1.330
1.422
1.510
1.603
1.736
1.768
1.798
1.826
1.852
1.944
1.989
21.390
26.426
32.331
40.122
54.410
58.611
62.817
67.002
71.194
87.843
97.479
-0.063
0.376
0.817
1.315
2.062
2.253
2.434
2.604
2.767
3.349
3.648
1.3166957
1.4102949
1.5043876
1.6104669
1.7697922
1.8104498
1.8489606
1.8853636
1.9201033
2.0441135
2.1077017
20.735
25.721
31.944
40.782
58.856
64.632
70.625
76.800
83.196
110.691
128.145
PMAX
mm
PMAX (corregida)
mm
21.39
26.43
32.33
40.12
54.41
58.61
62.82
67.00
71.19
87.84
97.48
24.17
29.86
36.53
45.34
61.48
66.23
70.98
75.71
80.45
99.26
110.15
Cuadro N°05 Periodos de retorno de diseño en obras de drenaje vial.
PERIODO DE RETORNO
BADEN
CUNETAS
ALCANTARILLA
PUENTES
AÑOS
2
5
35 - 71
140 - 500
Cuadro N°07: Intensidades máximas Estación Curumas (mm/hora)
Cuadro N°08: Curva de IDF
2.4.4.CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO PARA LAS OBRAS HIDRÁULICAS.
Para el cálculo del caudal de diseño, la Norma Peruana de Drenaje indica
el uso del Método Racional si el área de la cuenca es igual o menor a 13
Km2; sin embargo, el Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje del MTC
recomienda utilizar el método para cuencas menores a 10 km2.
Sin embargo, para hallar los caudales se hizo uso del método Racional
Modificado de Temez 1km2 < Área de la cuenca (A) < 3.000km2
y para comparar resultados de cuencas mayores también se usó el método
de Hidrograma Triangular.
Donde:
MÉTODO RACIONAL MODIFICADO
Tc= Tiempo de concentración (horas)
C) Coeficiente de simultaneidad o Factor reductor (kA)
KA = 1 – (log10 A/15)
Donde:
A : Área de la cuenca (Km2)
D) Intensidad de Precipitacion ( C )
P
I
*(11)^(
E) Coeficiente de Escorrentía ( C )
Donde:
Pd : Precitación máxima diaria (mm)
Po : Umbral de escorrentía
CN : Número de curva
METODO RACIONAL MODIFICADO
Caudal Maximo (m3/s)
MICRO CUENCA
CUENCA
MicroCuenca_01
MicroCuenca_02
MicroCuenca_03
MicroCuenca_04
MicroCuenca_05
MicroCuenca_06
MicroCuenca_07
MicroCuenca_08
MicroCuenca_09
MicroCuenca_10
PROGRESIVAS
49+750
52+800
53+200
54+300
54+8500
57+400
59+600
41+300
43+600
Area (km2)
6916.07
127.84
9.97
8.91
8.62
3.55
6.94
2.23
275.48
41.39
109.96
T=2
T=5
T=35
T=71
T=140
T=500
14.37
0.98
0.34
0.39
0.36
0.24
0.33
0.19
0.89
0.56
1.03
292.60
20.47
2.97
3.15
2.94
1.62
2.52
1.17
32.33
7.79
19.92
1,499.57
85.02
11.32
12.00
11.16
6.00
9.54
4.30
138.56
31.08
82.28
2,111.44
116.88
15.39
16.30
15.16
8.12
12.94
5.81
191.23
42.49
113.03
2,789.69
151.82
19.82
20.98
19.51
10.43
16.65
7.45
249.10
54.98
146.73
5,279.18
277.81
35.65
37.72
35.06
18.63
29.88
13.27
458.46
99.81
268.21
MÉTODO HIDROGRAMA TRIANGULAR
Gasto Pico como:
Donde:
2
A: Área de la cuenca (Km )
tb: Tiempo base en horas
qp: Descarga pico en m3/s/mm
Tiempo de Pico ( tp ) se relacionan mediante la expresión
O´
+
Donde:
tb :
tp :
de :
tr :
Tiempo base (hr)
Tiempo pico (hr)
Duración en exceso (hr)
Tiempo de retraso (hr), se estima mediante el tiempo de
concentración tc, de la forma:
O´
Donde:
tr :
L
t r 0.005
s
0.64
Tiempo de retraso (hr)
tc :
Tiempo de concentración (hr)
L:
S:
Longitud del cauce principal en metros
Pendiente en %
Sin embargo, para cuencas de más de 5.00 Km2 de área el tiempo pico se calcula como:
tp :
Es la duración en exceso (hr)
tr :
Tiempo de retraso (hr), el cual se estima mediante el tiempo de concentración tc como:
El tiempo de concentración tc, se puede estimar con la ecuación de Kirpich, como:
METODO HIDROGRAMA TRIANGULAR
t c 0.000325
MICRO CUENCA
L0.77
S 0.385
PROGRESIVAS
CUENCA
Donde:MicroCuenca_01
t cMicroCuenca_02
:
Tiempo de retraso en horas 49+750
52+800
MicroCuenca_03
LMicroCuenca_04
:
Longitud del cauce principal en
metros
53+200
54+300
S:MicroCuenca_05
Pendiente en %
54+8500
MicroCuenca_06
57+400
MicroCuenca_07
59+600
MicroCuenca_08
La duracion
en exceso, con la que se tiene un mayor
Gasto
41+300
MicroCuenca_09
cuencas grandes como:
MicroCuenca_10
43+600
de 2 t c
Caudal Maximo (m3/s)
Area (km2)
de Pico, se
6916.07
127.84
9.97
8.91
8.62
3.55
6.94
2.23
275.48
puede
calcular
41.39
109.96
T=2
10.24
0.86
0.16
0.14
0.13
0.09
0.20
0.07
1.24
aproximadamente
0.29
0.84
T=5
132.05
11.15
2.10
2.61
2.43
1.76
2.53
1.40
15.95
para
3.80
10.82
T=35
T=71
T=140
T=500
671.76
56.71
10.71
14.40
13.38
9.70
12.87
7.71
81.12
19.32
55.05
948.30
80.06
15.11
20.54
19.09
13.84
18.16
11.01
114.52
27.27
77.71
1,252.14
105.71
19.95
27.33
25.40
18.42
23.98
14.65
151.21
36.01
102.62
2,341.46
197.68
37.31
51.87
48.21
34.96
44.85
27.80
282.75
67.33
191.89
CONCLUCIONES
1. Se concluye que los caudales determinados con método de
hidrograma triangular y método racional modificado existe
variaciones mínimas.
2. En el momento de determinar los caudales, la longitud del
cauce influye en gran magnitud, cuando asume un tramo recto
y cuando asumes y una longitud según el cauce.
RECOMENDACIONES:
1. Para poder obtener caudales mas representativos, se
recomienda, el mínimo numero de datos es de 25 años para
hacer un buen estudio hidrológico.
0
