ESTUDIO HIDROLOGICO

Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
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ESTUDIO HIDROLOGICO
Y/O HIDRAULICO
1.
INTRODUCCION
El presente estudio sustenta el análisis realizado para la zona del área del Proyecto,
“MEJORAMIENTO DE LAS CONDICIONES DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y
PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA TRAMO: ANTAOCO - CAMPO DEPORTIVO,
DEL C.P. DE MARIÁN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA - HUARAZ - ANCASH” y la
demanda de evacuación y transporte del recurso hídrico ocasionado por la escorrentía
superficial del área de la población beneficiaria.
La evolución del hombre siempre ha mantenido una estrecha relación con la
disponibilidad y utilización de agua para su consumo. Cazadores y nómadas Vivian
cerca de las fuentes naturales de agua fresca, y las poblaciones estaban tan dispersos
que la contaminación del agua no constituía un serio problema. Los pueblos antiguos
no necesitaban obras de ingeniería para su aprovisionamiento y evacuación de agua.
Cuando se desarrolló la vida en comunidad y las aldeas agrícolas se transformaron en
centros urbanos, el suministro, tratamiento y evacuación del agua se convirtió en un
problema para los habitantes de las ciudades. Es en este momento de la historia
cuando se determina que el agua no es solo necesaria para el consumo, sino también
para el aseo, mejorando la salud pública, además de manejar, tratar, evacuar el
recurso hídrico acorde a las necesidades del hombre disminuyendo sus impactos
negativos sobre los intereses de la población y el desarrollo de sus actividades.
Posteriormente los adelantos tecnológicos la hicieron necesaria para la industria y en
la actualidad ha sido muy difundido su uso recreativo.
El uso del agua potable es fundamental para el desarrollo de toda comunidad, el
aprovisionamiento de agua para necesidades domésticas, industriales y de riego, así
como las instalaciones y plantas necesarias para tratar el agua y hacerla llegar al
consumidor, y evacuarla después de su utilización es un problema que debe ser
resuelto, garantizando la disponibilidad y el correcto aprovechamiento de los recursos.
También debemos dar importancia al transporte, tratamiento y evacuación del agua
proveniente de la utilización de las necesidades domésticas del hombre y la
escorrentía superficial de las precipitaciones.
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
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El abastecimiento de agua potable debe resolverse en términos de su cantidad, de su
distribución y de su calidad. La cantidad se establece según la población a abastecer
en un plazo definido, contemplando su crecimiento y su uso, ya sea este doméstico,
industrial, comercial, recreacional o para servicios públicos; la distribución tanto
espacial como temporal depende de las condiciones geográficas y climáticas de la
zona; y la calidad debe ser apta para un uso específico como el consumo, y depende
del medio en que se encuentra el recurso.
El agua encontrada en estado natural nunca está en estado puro, sino que presenta
sustancias disueltas y en suspensión. Estas sustancias pueden limitar, de modo
igualmente natural, el tipo de usos del agua.
La calidad del agua depende de factores biológicos, físicos y químicos. Las
características físicas a controlar son: los sedimentos, la turbiedad, el color, el olor, el
sabor y la temperatura. Las características químicas son la alcalinidad o acidez, y el
contenido de sales, y el factor biológico más importante en la presencia de coliformes
o bacterias en el agua. Estas características pueden preverse según las condiciones
hidrogeológicas de los tipos de substratos por los que viaje o se almacene el agua, ya
que ésta se cargará de sales en función de la composición y la solubilidad de los
materiales de dicho substrato. Así, las aguas que discurren por zonas calizas (rocas
muy solubles) se cargarán fácilmente de carbonatos, entre otras sales. En el otro
extremo, los cursos de agua que discurren sobre substratos cristalinos, como los
granitos, se cargarán muy poco de sales, y aparecerá en cantidad apreciable la sílice.
Actualmente el abastecimiento de agua potable se ve amenazado por la expansión
demográfica que cambia el uso del suelo y varía los patrones de escorrentía por
erosión, contaminación y desprotección de las zonas de recarga de las cuencas, por
esta razón se hace necesario el estudio y planificación de los usos del recurso como
un conjunto, principalmente en zonas con déficit del mismo. Es necesario proteger la
cobertura boscosa de las cuencas, replantear el aprovechamiento del recurso hídrico
en los sistemas productivos de agricultura y ganadería, así como lograr un desarrollo
planificado de las zonas rurales y urbanas.
Esta problemática se presenta en todo el país, durante las últimas décadas, los
racionamientos en época seca, han evidenciado vulnerabilidad en cuanto a la
disponibilidad del recurso. Surge entonces la necesidad de determinar la magnitud que
puede alcanzar este problema en el futuro con el fin de buscar soluciones que puedan
aplicarse para evitar el colapso del sistema de abastecimiento existente.
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
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Desde luego, el mejor modo de mantener un área cuando éste tiene reducidas
dimensiones y necesidades del líquido elemento es de manera natural y empírica, pero
cuando se trata de poblaciones en crecimiento es necesario la planificación para
dimensionar los diseños de canales de conducción de agua, los reservorios y toda la
infraestructura necesaria que permita dotar y asegurar el agua potable de acuerdo a
la demanda calculada por las diferentes poblaciones atendidas considerando los
cultivos ú otras usos que las diferentes actividades humanas requieren.
2.
OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO PRINCIPAL
-
Calcular los caudales de diseño de las obras del proyecto: “MEJORAMIENTO
DE LAS CONDICIONES DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL
DE LA AV. PRIMAVERA TRAMO: ANTAOCO - CAMPO DEPORTIVO, DEL
C.P. DE MARIÁN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA - HUARAZ - ANCASH”
2.2 OBJETIVOS SECUNDARIOS
-
Determinar Las características fisiográficas de las Sub micro cuencas para las
Obras de arte del Proyecto: “MEJORAMIENTO DE LAS CONDICIONES DE
TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA
TRAMO: ANTAOCO - CAMPO DEPORTIVO, DEL C.P. DE MARIÁN, DISTRITO
DE INDEPENDENCIA - HUARAZ - ANCASH”
-
Determinar el caudal de la escorrentía pluvial superficial correspondiente al área
del proyecto considerado que permita el tratamiento y evacuación de las aguas
por escorrentía superficial.
3.
ANTECEDENTES
El av. Primavera Tramo: Antaoco - Campo Deportivo, del C.P. de Marián se encuentra
ubicado entre el Antaoco y el C.P Marian en el Distrito de Independencia, Provincia
de Huaraz, Departamento de Ancash. Comprende desde la av. primavera tramo:
Antaoco - Campo Deportivo de Marian. La vía tiene una longitud aproximada de 2600
m y ancho promedio de vía de 6m aproximadamente.
En ambos lados de la vía existen viviendas, algunos de los cuales son de material
noble y algunos de adobe, asimismo en ciertos tramos existen áreas de cultivo;
además existen algunas bodegas.
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ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
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La superficie de rodadura actualmente es de tierra y cuenta con pequeñas bolonerias,
no cuenta con veredas ni estructura adecuada de derivación de aguas pluviales, por
la inexistencia de estas estructuras, se forman lodazales y charcos de agua durante
las épocas de lluvia, las cuales dificulta el tránsito vehicular y peatonal a su vez los
vecinos manifiestan que en épocas de lluvia esta vía se vuelve intransitable para los
peatones debido a la formación de charcos y sobre todo barro; de la misma forma las
viviendas se ven afectadas por la salpicaduras que los vehículos producen al transitar.
Por otro lado, en épocas de estiaje, la generación de nueves de polvo producto del
tránsito vehicular afecta a todos los vecinos moradores que viven en esta zona.
En cuanto al servicio de agua potable, son abastecidos por la JASS JAPSHAN, cuyas
redes de tuberías se encuentra instalada de manera inadecuada y provisionalmente;
asimismo, el servicio de desagüe ha sido instalado provisionalmente por los propios
moradores; por lo que es necesario realizar el cambio de las redes de tuberías agua
potable y desagüe.
La Municipalidad Distrital de Independencia ha priorizado en su plan anual de
contratación del año 2019 y a través de sus competencias, intenta incorporar una
nueva forma de mejorar el desarrollo de la ciudad en sus áreas urbanas, consolidando
de este modo su aspecto urbanístico, articulando para ello la participación de
diferentes actores (Municipio – Transportistas - Población), buscando elevar la calidad
de vida de las familias de este sector incentivando y promoviendo la participación
ciudadana en la solución a sus problemas y el turismo.
4.
UBICACIÓN
Política:
Departamento
: Ancash.
Provincia
: Huaraz.
Distrito
: Independencia
Av.
: Primavera
Urbanización
: Antaoco
Zona
: Urbana
Altitud
Altitud
:
3038.00 msnm.
Hidrográficamente se ubica en la vertiente del Pacifico y siguiendo una dirección de
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Norte– Sur y al Norte –Oeste.
UBICACIÓN FISIOGRÁFICA E HIDROGRÁFICA
5.
Sector
: Callejón De Huaylas
Cordillera
: Cordillera Blanca
Micro cuenca
: Rio Santa
ACCESIBILIDAD
El acceso al área de estudio, tomando como referencia al centro de la Ciudad de
Huaraz (Plaza de Armas), existen varias rutas viales, siendo la más corta, tomando
como punto de inicio la Plaza de Armas, se sigue la Av. Mariscal Toribio de Luzuriaga
de Sur a Norte, se continúa por la Av. Fitzcarrald, se pasa el Puente Quilcay, se sube
por el cono aluvionico, se continua por nueva florida llegando a la Av. Primavera. Para
continuar hasta el C. P. de Marian.
6.
LOCALIDAD
TIEMPO
(min.)
DISTANCIA
(Km)
TIPO DE VIA
Huaraz – Jr. Q. Honda
30
4.50
Carretera Asfaltada
CARACTERIZACIÓN METEREOLOGICA.
Los tres principales parámetros meteorológicos de mayor importancia para el proyecto:
“MEJORAMIENTO DE LAS CONDICIONES DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y
PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA TRAMO: ANTAOCO - CAMPO DEPORTIVO,
DEL C.P. DE MARIÁN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA - HUARAZ - ANCASH” son:
(valores medios mensuales Temperatura: Tx; Humedad Relativa: Hrx y Precipitación:
Px), y en función de la información disponible, para el Área indicada.
Se resume en la información general de la estación de Santiago Antúnez de Mayolo
en cuanto concierne a la temperatura, Humedad Relativa y Precipitación en cuanto a
datos de precipitaciones medias mensuales y máximas de 24 horas cuyas fuentes se
indican en cada uno de los cuadros que se presentan.
ESTACIÒN
Estación Meteorológica cercana a la zona del proyecto
INFORMACIÓN GENERAL
ESTACIÓN DRA ANCASH
TIPO/
UBICACIÓN
ALTITUD
ENTIDAD
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CÒD
1
Santiago
A. Mayolo
-
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GEOGRÀFICA
LAT. S LONG. W DPTO.
9 30'
77 31'
Ancash
59.5''
29.5''
POLÍTICA
PROV.
DIST.
HUARAZ INDEPENDEN
CIA
(m.s.n.m) OPERANTE
3079.00
SENAMHI
A. TEMPERATURA, Santiago Antúnez de Máyolo.
La temperatura promedio, registrado en la Estación Santiago A. Mayolo, para el
periodo 2005-2006, 01 años completos de registro, y asumida para los Tramos en
estudio, es de Tx = 14.38 ºC, distribuidos mensualmente de la siguiente manera.
Variable
T° maxima promedio (°C)
T° maxima promedio (°C)
T° minima promedio (°C)
T° minima promedio (°C)
T° promedio (°C)
Ago
20.97
22
5
3
14.39
Set
21.17
23.5
5.55
3
14.98
Oct
20.03
23
8.4
6
13.65
Nov
20.1
23
8.4
6
15.26
Dic
20.88
23
8.03
4
15.43
2008-2009
Ene
Feb
19.5
18.93
22
21
8.4
8.29
6
7
13.52
14.12
Mar
19.77
22
8.3
5
13.64
Abr
20.33
23
8.83
7
13.5
May
22
23
7.77
6
15.95
Jun
21.53
23
4.98
1
15.04
Jul
21.2
23
4.17
2
13.11
Cuya temperatura varía con máximo de 21.2°C y mínimo de 1 °C.
B. HUMEDAD RELATIVA – Santiago Antúnez de Máyolo.
La humedad relativa media anual promedio, en la Santiago A. Mayolo, periodo 2008 2009 (Ver el Cuadro N° 02 del anexo). Asumida para los tramos, la Hrx = 68.21 %,
distribuidos mensualmente de la siguiente manera.
Variable
HR PROMEDIO 7 HORAS (%)
HR PROMEDIO 13 HORAS (%)
HR PROMEDIO 19 HORAS (%)
HR PROMEDIO (%)
Ago
77.78
42.49
89.92
63.04
Set
80.43
40.86
54.36
58.55
Oct
80.72
46.18
80.21
69.04
Nov
77.41
52.69
75.52
68.54
Dic
71.34
54.32
81.28
70.98
2008-2009
Ene
Feb
82.12
77.01
56.43
55.31
85.2
76.99
74.58
69.77
Mar
86.24
55.65
84.02
75.3
Abr
90.6
60.37
96.61
82.53
May
77.3
38.55
76.21
64.02
Jun
74.77
42.04
62.61
59.8
C. PRECIPITACIÓN –Estación Santiago Antúnez de Máyolo
La precipitación total mensual promedio, registrada en la Estación Santiago A. Mayolo
para el periodo 2008-2009 (Ver el Cuadro Nº 03, en el anexo), es de Px = 56.80 mm,
variando entre un mínimo de 0 mm (julio) y un máximo de 207.50 mm (febrero),
distribuidos mensualmente de la siguiente manera.
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Jul
78.21
42.35
66.69
62.42
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Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
2008-2009
Precipitación 08-sep (mm)
Precipitación 07-ago (mm)
Precipitación
06-jul (mm)
Precipitación
05-jun (mm)
Precipitación histórica (mm)
Ago
24.5
0
9.4
8.3
Set
8.2
4.8
23.3
4.1
Oct
88.8
67.2
41
47.5
Nov
23.95
37.2
65.5
13.8
Dic
50.1
27.4
121.5
76.2
Ene
117.1
126.4
81.6
95.8
Feb
84
69.4
46.4
82.2
Mar
178.6
62
131
207.5
Abr
104.2
69.7
151.2
125.7
May
21.9
0
21.6
5
Jun
9.1
0
0
12
Es posible distinguir meses lluviosos de Octubre hasta Mayo con un 61.3% de la lluvia
total anual. También se han tomado datos de precipitación máxima de 24 horas de la
Estación Santiago A. de Mayolo en un período de 1 años, lo cual en el presente cuadro
se presenta, cuya fuente es de un proyecto de la zona.
Gráfico 01
REGIMEN DE DISTRIBUCION DE LA TEMPERATURA PROMEDIO.Tx=14.38 °C
ESTACION SANTIAGO A. DE MAYOLO
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Jul
0
0
3.4
0
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Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
Gráfico 02
REGIMEN DE DISTRIBUCION DE LA HUMEDAD RELATIVA. Hrx=68.21 %
ESTACION Santiago A. Mayolo
Gráfico 03
REGIMEN DE DISTRIBUCION DE LA PRECIPITACION PROMEDIO MENSUAL (mm) P X=56.80 mm
ESTACION Santiago A. Mayolo
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7.
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
HIDROLOGIA
En el presente capítulo se desarrolla simultáneamente el marco teórico – metodológico
y la estimación de los caudales máximos de diseño de la infraestructura de drenaje
proyectada. a partir del análisis de la precipitación máxima en 24 horas (Pm24hr), las
características
geomorfológicas
de
las
microcuencas
involucradas,
y
complementariamente, con la información del trabajo de campo efectuado.
Sin embargo, siempre en todo estudio que se encuentra en relación con el agua es
necesario realizar el estudio hidrológico, para nuestro proyecto definitivo la
precipitación máxima de 24 horas es la base importante, para ello se ha trabajado con
la estación Santiago A. Mayolo identificada como serie de Santiago A. Mayolo la más
apropiada y cercana a la zona del proyecto.
A. INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA Y METEOROLÓGICA
Información Cartográfica
Del Instituto Geográfico Nacional, IGN, la información cartográfica disponible fue la
siguiente:
Descripción
* Mapa Físico Político del Perú
* Mapa Vial del Perú
* Cartas Nacionales, Hoja: 22i
Escala
1 /1 000 000
1 /2 000 000
1 /1 00 000
Información Meteorológica
Se dispuso de la siguiente información pluviométrica:
PARÁMETRO
ESTACIÓN
PERIODO
Precipitación Máx. 24 Horas
Santiago A. Mayolo
2008-2009
Precipitación
mensual
Santiago A. Mayolo
2008-2009) con 1 años
de registro.
Promedio
B. TRABAJO DE CAMPO.
En el trabajo de campo se efectuó el reconocimiento del área de intervención del
proyecto (en lo fisiográfico. hidrológico y de drenaje, entre otros aspectos). y el
inventario y evaluación de las estructuras de cruce existentes y proyectadas.
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C. ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS.
La Pm 24hr base, de la serie Santiago A. Mayolo 2008-2009) fue sometida a un
Análisis de Frecuencia, con el objeto de determinar los valores para diferentes
periodos de retomo de interés, con apoyo del programa de Smada y luego ajustadas
mediante el modelo de Kolmogorov, con el apoyo del programa de Hidroesta.
A partir de la Pm24 hr, se obtuvieron las intensidades de precipitación (Curvas IDF),
para duraciones de hasta 1 hora, y menores de 1 hora.
Con el Modelo del programa Hidroesta. se efectuó el Análisis de Frecuencia de la
Serie de Santiago A. Mayolo, el mejor ajuste "R" ≤ 1, para la serie de Santiago A.
Mayolo, correspondió a la distribución teórica de eventos extremos Normal por tener
resultados según las distribuciones teóricas que se exponen:
D. HIDROLOGIA ESTADISTICA.
El análisis de frecuencias referido a precipitaciones máximas diarias, tiene la
finalidad de estimar precipitaciones máximas para diferentes períodos de retorno,
mediante la aplicación de modelos probabilísticas, los cuales pueden ser discretos
o continuos, cuya estimación de parámetros se ha realizado mediante el Método de
Momentos.
Los métodos probabilísticos que mejor se ajustan a valores extremos máximos,
utilizados en la formulación del presente Estudio son:
 Distribución Normal
 Distribución Log Normal
 Distribución Valor Extremo Tipo I o Ley de Gumbel
 Distribución Log – Pearson Tipo III
E. DISTRIBUCION NORMAL
La función de distribución de probabilidad es:
P  x  xi  
xi
1
e
S 2  
   x  X 2



2 S 2 

dx
(1)
Donde X y S son los parámetros de la distribución.
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Si la variable x de la ecuación se define por una función y = f(x), tal que la función
puede normalizarse, transformándose en una ley de probabilidades denominada
normal, N (Y, Sy). Los valores originales de la variable aleatoria x, serán y = f(x),,
de tal manera que:
n
Y   xi / n
i 1
(2)
Donde Y es la media de los datos de la muestra transformada.
n
Sy 
y
i 1
i
Y 
2
n 1
(3)
Donde Sy es la desviación estándar de los datos de la muestra transformada.
Asimismo; se tiene las siguientes relaciones:
Cs  a / S 3 y
n
n
 yi  Y 3
a

n  1n  2 i1
(4)
(5)
Donde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra transformada.
(Monsalve, 1999).
 El análisis para la distribución Normal de la Estación calculado con el apoyo de
la del programa Smada.
 Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 5, 10, 25,
50, 100, y 200 años se muestran a continuación.
 El análisis para la distribución Normal de la Estación
 Distribution Analysis: Normal Distribution
Distribution Analysis: Normal
------------------Summary of Data ----------------------EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
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First Moment (mean) = 31.1200
Second Moment = 2.727e01
Skew = -9.778e-01
--------------------------------------------------------Point
Weibull Actual Predicted Standard
Number Probability Value Value Deviation
--------------------------------------------------------1
0.0909
19.6000 24.1470
2.7548
2
0.1818
25.6000 26.3768
2.2308
3
0.2727
28.3000 27.9648
1.9293
4
0.3636
31.8000 29.3012
1.7486
5
0.4545
32.5000 30.5251
1.6619
6
0.5455
33.0000 31.7149
1.6619
7
0.6364
34.2000 32.9388
1.7486
8
0.7273
34.4000 34.2752
1.9293
9
0.8182
34.8000 35.8632
2.2308
10
0.9091
37.0000 38.0930
2.7548
------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------Exceedence Return Calculated Standard
Probability Period
Value Deviation
--------------------------------------------------------0.9950
200.0
44.5724
4.5633
0.9900
100.0
43.2698
4.1819
0.9800
50.0
41.8464
3.7726
0.9600
25.0
40.2636
3.3298
0.9000
10.0
37.8129
2.6844
0.8000
5.0
35.5139
2.1581
0.6670
3.0
33.3717
1.7982
0.5000
2.0
31.1200
1.6512
-------------------------------------------------------- El análisis para la distribución Log Normal de la Estación fue calculado con el
apoyo del programa Smada, que cuenta con las ecuaciones propuestas.
F. DISTRIBUCIÓN GUMBEL
 La distribución de Valores Tipo I conocida como Distribución Gumbel o Doble
Exponencial, tiene como función de distribución de probabilidades la siguiente
expresión:
F ( x)  e  e
 ( x   )
(6)
Siendo:
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
1.2825

    0.45
(7)
(8)
Donde:
:
:
Parámetro de concentración.
Parámetro de localización.
Según Ven Te Chow, la distribución puede expresarse de la siguiente forma:
x  x  k x
(9)
Donde:
x:
Valor con una probabilidad dada.
x:
Media de la serie.
k:
Factor de frecuencia.
 El análisis para la Distribución Gumbel de la Estación que se presenta: Con el
apoyo del programa Smada.
 Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10,
25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación
1
2
3
4
5
6
7
8
Distribution Analysis: Gumbel Extremal Type I
------------------Summary of Data ----------------------First Moment (mean) = 31.1200
Second Moment = 2.727e01
Skew = -9.778e-01
--------------------------------------------------------Point
Weibull Actual Predicted Standard
Number. Probability Value Value Deviation
--------------------------------------------------------0.0909
19.6000
23.1883
2.0732
0.1818
25.6000
25.1639
1.6523
0.2727
28.3000
26.7366
1.4282
0.3636
31.8000
28.1858
1.3571
0.4545
32.5000
29.6288
1.4359
0.5455
33.0000
31.1515
1.6569
0.6364
34.2000
32.8507
2.0140
0.7273
34.4000
34.8784
2.5250
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
9
10
0.8182
34.8000
37.5525
3.2698
0.9091
37.0000
41.8636
4.5455
------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------Exceedance Return Calculated Standard
Probability Period
Value Deviation
--------------------------------------------------------0.9950
200.0
58.9174
9.8253
0.9900
100.0
54.8892
8.5655
0.9800
50.0
50.8463
7.3060
0.9600
25.0
46.7733
6.0451
0.9000
10.0
41.2831
4.3707
0.8000
5.0
36.9378
3.0940
0.6670
3.0
33.4868
2.1668
0.5000
2.0
30.3748
1.5293
 El análisis para la distribución Gumbel de la Estación fue calculado con el apoyo
de la del programa Smada, que cuenta con las ecuaciones propuestas.
G. DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON TIPO III
Esta distribución es una de las series derivadas por Pearson.
La función de distribución de probabilidades es:

1
F( x) 
e
()

(Lnx   )

(Lnx  ) 1
dx

(10)
Asimismo; se tiene las siguientes relaciones adicionales:
μ = αβ + 
(11)
 2   2
(12)
 
2

(13)
Siendo  el sesgo.
 El análisis para la Distribución Log Pearson III de la Estación y las
precipitaciones correspondientes a diferentes periodos de retorno.
 El análisis para la distribución Log Pearson Tipo III de la Estación a calculado
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
mediante la ecuación propuesta.
Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50,
100, y 200 años se muestran a continuación.
H. PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE
En la teoría estadística, las pruebas de bondad del ajuste más conocidas son la 
2
y la Kolmogorov – Smirnov. A continuación, se describen brevemente.
El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov para la Estación
Pluviométrica utilizada en el presente Estudio se muestra a continuación.
I.
MÉTODO DE KOLMOGOROV – SMIRNOV.
El método consiste en comparar el máximo valor absoluto de las diferencias entre
la función de distribución de probabilidad observada Po (xm) y la estimada P (xm):
D  max Po ( xm )  P( xm )
Valor que debe Compararse con uno crítico determinado en la siguiente Tabla y
depende del número de datos y el nivel de significancia, según la Tabla 1:
CUADRO N 01
Prueba de Kolgomorov – Smirnov
Tamaño de la
muestra
=0.20
=0.10
=0.05
=0.02
=0.01
1
0.90
0.95
0.975
0.99
0.995
2
0.684
0.776
0.842
0.900
0.929
3
0.565
0.636
0.708
0.689
0.829
4
0.493
0.565
0.624
0.689
0.734
5
0.477
0.509
0.563
0.627
0.669
6
0.410
0.468
0.519
0.577
0.617
7
0.381
0.436
0.483
0.538
0.576
8
0.359
0.410
0.454
0.507
0.542
9
0.339
0.387
0.430
0.480
0.513
10
0.323
0.369
0.409
0.457
0.486
11
0.308
0.352
0.391
0.437
0.468
12
0.295
0.338
0.375
0.419
0.449
13
0.285
0.325
0.361
0.404
0.432
14
0.275
0.314
0.349
0.390
0.418
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
Tamaño de la
muestra
=0.20
=0.10
=0.05
=0.02
=0.01
15
0.266
0.304
0.338
0.377
0.404
20
0.232
0.265
0.294
0.329
0.352
25
0.208
0.238
0.264
0.295
0.317
30
0.190
0.218
0.242
0.270
0.290
40
0.165
0.189
0.210
0.235
0.252
N grande
1.07n
1.22n
1.36n
1.52n
1.63n
CUADRO Nº 02
Prueba de Ajuste de los Datos Observados a las Distintas Funciones de Probabilidad
Estación: Santiago Antúnez De Mayolo
Datos Observados
N°
orden
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
P24
(mm)
37,00
34,80
34,40
34,20
33,00
32,50
31,80
28,30
25,60
19,60
log(P24)
1,568202
1,541579
1,536558
1,534026
1,518514
1,511883
1,502427
1,451786
1,408240
1,292256
Tr observado
14.00
7.00
4.67
3.50
2.80
2.33
2.00
1.75
1.56
1.40
probab.
exced.
0.0714
0.1429
0.2143
0.2857
0.3571
0.4286
0.5000
0.5714
0.6429
0.7143
Normal
probab.
exced.
DELTA
0.0955
-0.0241
0.1327
0.0102
0.1828
0.0315
0.4098
0.1241
0.4722
0.1150
0.5204
0.0918
0.6215
0.1215
0.6344
0.0629
0.7418
0.0989
0.7776
0.0633
0.7196
Log Gumbel
probab.
exced.
DELTA
0.0418
0.0297
0.0695
0.0734
0.1120
0.1022
0.3425
0.0568
0.4106
0.0534
0.4636
0.0351
0.5754
0.0754
0.5895
0.0181
0.7077
0.0648
0.7469
0.0326
0.7939
Log Pearson III
probab.
exced.
DELTA
0.0568
0.0146
0,0831
0,0598
0,1204
0,0939
0,3382
0,0525
0,3990
0,0419
0,4447
0,0162
0,5453
0,0453
0,5592
0,0122
0,6818
0,0389
0,7271
0,0128
0,0921
Se han ajustado los datos a las funciones de probabilidad Gumbel, Log Normal y
Log Pearson III. Según puede observarse en el Cuadro N° 03, el mejor ajuste se
obtiene con la función de probabilidad Log Pearson III, con una desviación máxima
entre los valores observados y el modelo teórico de 0,0921.
Verificando con la tabla 1 propuesta para el método de Kolmogorov Smirnov nos da
como resultado para un tamaño de muestra igual a quince (15) y un grado de
significancia del 20%, un valor igual a 0.285 que es mayor a 0.0921 obtenido en la
distribución Log Pearson Tipo III, por lo tanto, esta distribución cumple con la
prueba.
Entre las pruebas se usó el método de Kolmogorov -Smirnov, los resultados se
muestran la siguiente tabla:
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CUADRO Nº 03
Valores Probables de Precipitación Máxima en 24 Horas
Según el Ajuste de los Datos a Distintas Funciones de Probabilidad
Tr
(años)
2
10
25
50
100
200
probab.
no exced.
0,500
0,900
0,960
0,980
0,990
0,995
Normal
Log Gumbel
Log Pearson
III
31.1200
37.8129
40.2636
41.8464
43.2698
44.5724
30.3748
41.2831
46.7733
50.8463
54.8892
58.9174
33.1001
35.8533
35.9248
35.9326
35.9960
36.1551
En el Cuadro N° 04 se muestra las estimaciones obtenidas según cada modelo
considerado y para algunos periodos de retorno. El modelo Normal indica una
precipitación máxima en 24 horas de 40.26 mm para 25 años de periodo de retorno
y de 41.84 mm para 50 años de periodo de retorno.
De la Estación Santiago Antúnez De Mayolo observamos:
Con apoyo del programa Hidroesta fueron calculados los ∆máx.
* Distribución Normal
teórico=0.1593<tab= 0.4301
Se dice que no se ajusta a la distribución Gumbel Tipo I
* Distribución Log Gumbel
teorico=0.2593 < tab= 0.4301
Se dice que no se ajusta a la distribución Log Normal
* Distribución Log Pearson Tipo III
Descartado, distribución no se ajusta a los datos.
Se dice que se ajusta a la distribución Log Pearson tipo III
0.1593 0.2593<0.4301
máx  tab
Por lo tanto, se aceptan la Distribución Log Pearson Tipo III
Podemos concluir que los datos se ajustan mejor a una Distribución Normal por
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Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
tener el menor máx.=0.1593, comparado con las demás distribuciones.
Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido el resultado de la
Distribución Normal, dado que según la prueba de bondad Kolmogorov – Smirnov
dicha distribución de probabilidades se ajusta satisfactoriamente a los datos de la
muestra.
VARIACION DE LA PRECIPITACION MAXIMA DE 24 HORAS
ESTACION Santiago A. Mayolo
250
200
Años
150
100
50
0
31,1200
33,3717
35,5139
37,8129
40,2636
41,8464
43,2698
44,5724
Precipitacion Maxima mm
Precipitación Máxima en 24 Horas y Tiempos de Duración de Hasta 1 Hora
Siendo en su mayoría, áreas pequeñas las que aportan la escorrentía a evacuar
con el drenaje superficial. los tiempos de concentración serían menores a 24 horas;
luego entonces se requiere disponer de precipitaciones máximas menores a 24
horas, y transformadas a intensidades de lluvia, lo que se consigue con las Curvas
Intensidad – Duración y Frecuencia (Curvas IDF).
Intensidades de Precipitación para Duraciones de Hasta 1 Hora, Curvas IDF.
Efectuada la descomposición de la Pm24hr, en periodos de duración de t horas,
P.R. (1 hr < t < 24 hr), en donde no hubiera Pluviógrafos, que tomen medidas de
campo con ese nivel de detalles en el tiempo. se puede aproximar el cálculo de la
intensidad de precipitación. dividiendo la Pm para valores menores de 24 hr (de
hasta de 1 hr), entre su duración. para diferentes P.R.
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Precipitación Máxima para Tiempos de Duración Menores de 1 Hora.
El procedimiento para obtener las curvas IDF de la serie, consistió en la aplicación
de la fórmula de Bell. tomando para ello como base, la precipitación de 1 hora de
duración (t = 60 minutos) y período de retorno, P R.: t = 10 años PTt, (Santiago
Antúnez De Mayolo).
Intensidades de Precipitación para Tiempos (le Duración Menores y mayores
a 1 Hora
A continuación, las PPY1 para duraciones menores de 1 hora (del ítem 5.3 4.4),
fueron convertidas a intensidades de precipitación (referidas a 1 hora), con una
regla de 3 simple (precipitación a convertir. multiplicada por 60 minutos. entre su
duración en minutos).
J. INTENSIDAD DE LLUVIAS
Se cuenta con registros de precipitaciones máximas de 24 horas y mensuales en la
estación de Santiago Antúnez de Mayolo, con la finalidad de que en el presente
estudio se tenga resultados más consistentes y confiables la intensidad máxima
horaria ha sido estimada a partir de la precipitación máxima 24 horas para el mismo
periodo de retorno, registrada en la estación que componen las áreas de las micro
cuencas correspondientes al drenaje superficial del proyecto.
Para ello se recurrió al principio conceptual, referente a que los valores extremos
de lluvias de alta intensidad y corta duración aparecen, en el mayor de los casos,
marginalmente dependientes de la localización geográfica, con base en el hecho de
que estos eventos de lluvia están asociados con celdas atmosféricas las cuales
tienen propiedades físicas similares en la mayor parte del mundo.
Las estaciones de lluvia ubicadas en la zona, no cuentan con registros
pluviográficos que permitan obtener las intensidades máximas. Sin embargo, estas
pueden ser calculadas a partir de las lluvias máximas sobre la base del modelo de
Dick y Peschke (Guevara 1991). Este modelo permite calcular la lluvia máxima en
función de la precipitación máxima en 24 horas. La expresión es la siguiente:
 d 
Pd  P24 h 

 1440 
0.25
Donde:
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Pd
= precipitación total (mm)
d
= duración en minutos
P24h = precipitación máxima en 24 horas (mm)
La intensidad se halla dividiendo la precipitación Pd entre la duración.
Las curvas de intensidad – duración - frecuencia, se han calculado indirectamente,
mediante la siguiente relación:
K Tm
I n
t
Donde:
I
= Intensidad máxima (mm/min)
K, m, n
= factores característicos de la zona de estudio
T
= período de retorno en años
t
= duración de la precipitación equivalente al tiempo de
concentración(min)
Si se toman los logaritmos de la ecuación anterior se obtiene:
Log (I) = Log (K) + m Log (T) -n Log (t)
bien:
Y = a0 + a1 X1 + a2 X2
Donde:
Y = Log (I),
a0 = Log K
X1 = Log (T)
a1 = m
X2 = Log (t)
a2 = -n
Los factores de K, m, n, se obtienen a partir de los datos existentes.
El
procedimiento se muestra en los cuadros adjuntos.
En base a estos valores de precipitación de 24 horas de duración obtenidos para
cada periodo de retorno, puede estimarse la intensidad de lluvia y precipitación para
duraciones menores a 24 horas. En los cuadros adjuntos se muestra la distribución
en el tiempo de la precipitación y la intensidad de lluvia, respectivamente. se
muestra el gráfico I-D-Tr a escala logarítmica con las ecuaciones I-D-F para 25, 50
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y 100 años de periodo de retorno.
CUADRO Nº 04
LLUVIAS MÁXIMAS CALCULADAS
T (años)
P. Max. 24 horas
Duración en Minutos
15
30
60
120
180
240
200
44,57
14,240
16,934
20,138
23,948
26,503
28,479
100
43,27
13,823
16,439
19,549
23,248
25,728
27,647
50
41,85
13,369
15,898
18,906
22,483
24,882
26,737
25
40,26
12,863
15,297
18,191
21,633
23,941
25,726
10
37,81
12,080
14,366
17,084
20,316
22,484
24,160
5
35,51
11,346
13,492
16,045
19,081
21,117
22,691
3
33,37
10,661
12,679
15,077
17,930
19,843
21,323
2
31,12
9,942
11,823
14,060
16,720
18,504
19,884
CUADRO Nº 05
INTENSIDADES MÁXIMAS (MM/H)
T (años)
P. Max. 24
horas
Duración en Minutos
15
30
60
120
180
240
200
44,572
29,1011
27,1593
26,6319
26,5474
26,5235
26,5196
100
43,270
28,1879
27,1223
26,5929
26,5458
26,5217
26,5195
50
41,846
27,3033
27,0806
26,5539
26,5439
26,5199
26,5194
25
40,264
26,4464
27,0326
26,5150
26,5417
26,5181
26,5193
10
37,813
25,3549
26,9546
26,4636
26,5382
26,5158
26,5192
5
35,514
24,5592
26,8770
26,4248
26,5347
26,5140
26,5190
3
33,372
23,9889
26,8002
26,3963
26,5312
26,5126
26,5189
2
31,120
23,5456
26,7142
26,3736
26,5273
26,5116
26,5187
Donde:
I=
Intensidad máxima (mm/min)
K=
32.019
m=
0.040
n=
0.023
KT m
I  n
t
CUADRO Nº 06
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ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
Duración (t)
(minutos)
5
10
15
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Período de Retorno (T) en años
2
34,170
34,719
35,045
35,277
35,608
35,844
36,029
36,180
36,308
36,420
36,519
36,608
36,688
36,761
5
35,459
36,029
36,366
36,608
36,951
37,196
37,387
37,544
37,678
37,794
37,896
37,988
38,071
38,148
10
36,466
37,052
37,399
37,647
38,000
38,252
38,449
38,611
38,748
38,867
38,972
39,067
39,153
39,231
25
37,841
38,449
38,809
39,067
39,433
39,695
39,899
40,067
40,209
40,333
40,442
40,540
40,629
40,711
50
38,916
39,541
39,911
40,176
40,553
40,822
41,032
41,205
41,351
41,478
41,591
41,692
41,783
41,867
100
40,021
40,664
41,045
41,317
41,705
41,981
42,197
42,375
42,525
42,656
42,772
42,876
42,970
43,056
200
41,157
41,819
42,211
42,491
42,889
43,174
43,396
43,578
43,733
43,867
43,986
44,093
44,190
44,278
GRAFICO N° 07
CURVA
INTENSIDAD-DURACION-FRECUENCIA
Para los datos generados, la regresión lineal de estos datos da como resultado los
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ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
siguientes coeficientes:
Por lo tanto, la ecuación final resulta:
32.019 T 0.0404
I
t 0.023
En el presente estudio se presentará las curvas I-D-F para periodos de retorno de
2, 10 y 50 años según se estipula en el reglamento de drenaje urbano en el anexo
N° 01 correspondiente a HIDROLOGÍA.
K. PARAMETROS HIDROLOGICOS DE LAS MICROCUENCAS QUE INFLUYE.
ÁREA
Es la proyección horizontal de la superficie de drenaje de cada micro cuenca, (o
zona delimitada) que tiene un área determinada, casa uno que se visualiza en el
plano adjunto.
LONGITUD DEL CAUCE
Es la longitud del cauce principal de la micro cuencas desde el punto más bajo hasta
el punto más alejado.
L= 1,252.47 m
ELEVACIÓN MEDIA DE LA SUB. CUENCA
Es la elevación correspondiente a un porcentaje de área igual al 50% acumulado
arriba de dicha elevación.
PENDIENTE DE LA CUENCA
Esta característica controla en buena parte la velocidad con que se da la escorrentía
principal, influyendo en el tiempo de concentración de las aguas en un determinado
punto del cauce y su determinación no es sencilla.
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
Para su determinación se utilizarán las conocidas formulas planteadas por Kirpich,
Hathaway y el US Corps. Of Engineers.
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Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
FÓRMULA DE KIRPICH:
TC  0.06628
L0.77
S0.385
Donde:
Tc
=
tiempo de concentración en hrs
L
=
longitud del cauce principal en km
S
=
pendiente entre altitudes máximas y mínimas del cauce en m/m
Tc
=
12.34 minutos
L. ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO PARA DRENAJE
Para el dimensionamiento hidráulico de las estructuras de drenaje superficial,
transversal (alcantarillas). y longitudinal (canal), del Área de influencia del Proyecto:
“MEJORAMIENTO DE LAS CONDICIONES DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR
Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA TRAMO: ANTAOCO - CAMPO
DEPORTIVO, DEL C.P. DE MARIÁN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA - HUARAZ
- ANCASH”
, se estimaron los Caudales Máximos de Diseño, en base a la
Precipitación Máxima en 24 Horas (Pm24hr), y su transformación en intensidades
máximas horarias (Curvas IDF) de la estación de Santiago A. Mayolo con datos de
precipitación máxima de 24 horas.
Al respecto se asume la serie Santiago Antúnez De Mayolo como representativa de
las condiciones de pluviosidad típica de la sierra especialmente en la zona del
estudio que corresponde al tramo.
Los caudales máximos de diseño para las estructuras de cruce. Comparativamente,
se obtuvieron el método Racional donde se exponen dichos métodos y a la vez, se
hacen los cálculos correspondientes: los resultados obtenidos, tienen un carácter
preliminar, como primeros valores que definen el orden de magnitud de las
estructuras de cruce.
En las micro cuencas se aplicaron el presente Método Racional porque sus áreas
no sobrepasan los 10 km2, y que este método puede ser utilizado en estos casos
donde recomiendan varios autores donde la relación de caudales máximos y áreas
aportantes, planteada por Remenieras.
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Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional A.- El
Método Racional
El Método Racional (M.R.). y todos los métodos empíricos derivados de él, se usan
"para diseñar drenes de tormenta, alcantarillas y otras estructuras conductoras de
aguas de escurrimiento de pequeñas áreas" (Linsley) pero "pueden involucrar
grandes errores. ya que el proceso de escurrimiento, es muy complejo como para
resumirlo en una fórmula de tipo directo, en la que solo intervienen el área de la
cuenca y un coeficiente de escurrimiento" (Villón).
El tiempo necesario para llegar a este equilibrio es el tiempo de concentración, Tc,
y para pequeñas áreas impermeables o permeables, se puede considerar que, si la
lluvia persiste con un ritmo uniforme durante un período como mínimo de una
duración de Tc, el máximo del escurrimiento será igual al ritmo de la lluvia.
Esta es la base de la fórmula del Método Racional, M.R.:
Q=CIA
Donde:
Q: es el ritmo máximo del escurrimiento (L3/T),
C: es un coeficiente de escurrimiento (se obtiene de tablas se calcula), e I es la
intensidad de la lluvia (L/T).
Donde Linsley se basa en la pendiente, tipo de superficie, forma de la cuenca y
precisión exigida; que debe usarse con cautela para áreas mayores de 100 acres
(1 acre = 4.047 m2), y nunca debe utilizarse para áreas mayores de 1,300 Has. todo
ello se ha tenido presente para su elaboración del presente estudio.
Villon, refiere que el método racional puede ser aplicado a pequeñas cuencas de
drenaje agrícola, aproximadamente si no exceden a los 1,300 Has.
En el sistema métrico decimal, el método Racional tiene la siguiente expresión.
Q = C * I * A / 3,6
o
Q = 0.278*C * I * A
Donde:
Q = Escurrimiento o Caudal máximo (m3/s)
C = Coeficiente de escurrimiento de 0,1 a 1,0 de acuerdo con las características
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Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
propias de la cuenca y/o micro cuenca.
I = Intensidad de la lluvia para una frecuencia ó período de retorno dado (mm/hr)
A = Área de la cuenca (Km2)
Secuencia de aplicación del Método Racional
Para aplicar el M.R., es necesario determinar cada uno de los factores que
intervienen en la fórmula, y para lograrlo, se siguen los siguientes pasos:
1º Se determina el coeficiente de escorrentía, C.
2° Se determina el tiempo de concentración (Tc) de la microcuenca que aporta
escurrimiento, desde las nacientes, hasta la intersección con los colectores del
drenaje (BUZÓN i).
Según Kirpich, 1940 (NORMA S.110), la expresión es:
Tc = 0,01947 * L0,77 * S – 0,385
Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos.
L = Longitud del canal desde aguas arriba hasta la salida en M.
S = Pendiente promedio de la cuenca, m/m.
El tiempo de concentración, Tc, según Kirpich – california, 1942 (Norma S.110 y
Villón), sería:
Tc = 0,01952 * ((L3 / H) 0,385)
Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos.
L = Máxima longitud de recorrido, en metros.
H = Diferencia de elevación entre Hs y Hi (del punto 2°), en metros
3° Se obtiene la intensidad máxima de la lluvia.
La intensidad máxima de la lluvia (de diseño) tiene una duración igual al tiempo
de concentración, y para un período de retorno dado de 50 años, donde la
frecuencia o periodo de retorno seleccionado como adecuado para la elección
de las obras proyectadas.
4° Se obtiene el área de la subcuenca aportante (en Km2).
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5° Con esta información se calcula el escurrimiento o caudal de diseño máximo.
Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para las Áreas que escurren
en cada uno de las alcantarillas del proyecto: “MEJORAMIENTO DE LAS
CONDICIONES DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV.
PRIMAVERA TRAMO: ANTAOCO - CAMPO DEPORTIVO, DEL C.P. DE
MARIÁN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA - HUARAZ - ANCASH”
1º El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C.
Para las Áreas de las microcuencas delimitadas con una superficie urbana con
áreas residenciales y calles pavimentadas se ha considerado C ponderado, acorde
a la tabla siguiente considerando los diferentes tipos de áreas que componen la
microcuenca.
Cálculo de Coeficiente de Escorrentía C
C = 0.458
2° El tiempo de Concentración, Tc.
Para el micro cuencas delimitadas, se cuenta con los siguientes parámetros
geomorfológicos donde:
L
= longitud son variables en cada uno de las Áreas que escurren el agua.
S (%) = pendiente de igual manera variables en (m/m)
Reemplazando en la fórmula de Kirpich, en minutos.
Se tienen Tc = variables como se indican en el cuadro adjunto.
Pero se asume que Tc = Td
Se considera un Tc de 15 minutos por ser el límite superior de los Tci, valores
determinados para cada zona de escurrimiento.
3° Se tomaron las intensidades de lluvia con Tc=Td = minutos para un Período de
retorno de PR de 2, 10 y 25 años.
4° El Área de las microcuencas o zonas aportantes en cada uno donde se
encuentran proyectadas para las obras de drenaje.
5° Aplicando la fórmula del método racional para obtener el escurrimiento máximo
para las microcuencas propuestas se indican en el cuadro adjunto.
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CUADRO Nº 07
CAUDAL DE DISEÑO
PERIODO DE RETORNO DE 02 AÑOS
Desnivel H
(m)
Caudal de
Diseño
m3/seg
Subtotales en
Punto drenaje
m3/sg
Descripción Área de escurrimiento
Punto de Drenaje
Área (Km2)
MICROCUENCA ALCANTARILLA 01
ALCANTARILLA 01
0,4268
5460,8377
2211,7237
820,00
10,7493
30,9508
0,458
1,6806
1,680569
MICROCUENCA ALCANTARILLA 02
ALCANTARILLA 02
0,4149
5193,4764
2049,1812
770,00
10,0835
30,9508
0,458
1,6335
1,633544
MICROCUENCA ALCANTARILLA 03
ALCANTARILLA 03
0,5859
6341,9382
2735,0960
885,00
13,3403
30,9508
0,458
2,3072
2,307213
MICROCUENCA ALCANTARILLA 04
ALCANTARILLA 04
0,8893
7603,9417
3109,7353
1005,00
14,7332
30,9508
0,458
3,5016
3,501645
MICROCUENCA ALCANTARILLA 05
ALCANTARILLA 05
0,5766
4599,0419
1933,1349
785,00
9,3571
31,2408
0,458
2,2916
2,291554
MICROCUENCA PONTON 01
PONTON 01
0,5731
31,2408
0,458
2,2777
2,277739
MICROCUENCA PONTON 02
PONTON 02
0,5655
9,2414
31,2408
0,458
2,2478
2,247770
MICROCUENCA PONTON 03
PONTON 03
0,5528
CUADRO Nº 08
1845,1058
705,00
CAUDAL
DE DISEÑO
4009,0195
1685,9536
665,00
PERIODO DE RETORNO DE 10 AÑOS
9,6924
8,5164
31,2408
0,458
2,1972
2,197188
4393,3998
Longitud de
Cauce L (m)
Tiempo de
Intensidad Coeficiente de
Concentración Máxima ( escorrentia
(c
(min)
)
i2 ) mm/h
Perímetro Areas de
escurrimiento (m)
1940,8290
725,00
4221,6065
18,13722
Descripción Área de escurrimiento
Punto de Drenaje
Área (Km2)
Perímetro
Areas de
escurrimiento
(m)
MICROCUENCA ALCANTARILLA 01
ALCANTARILLA 01
0,426798
5460,83766
2211,72372
820
10,7493
33,0567
0,458
1,794916379
MICROCUENCA ALCANTARILLA 02
ALCANTARILLA 02
0,414855
5193,47639
2049,18122
770
10,0835
33,0567
0,458
1,744691501
MICROCUENCA ALCANTARILLA 03
ALCANTARILLA 03
0,585940
6341,93822
2735,09596
885
13,3403
33,0567
0,458
2,464198274
MICROCUENCA ALCANTARILLA 04
ALCANTARILLA 04
0,889278
7603,94168
3109,73527
1005
14,7332
33,0567
0,458
3,739899631
MICROCUENCA ALCANTARILLA 05
ALCANTARILLA 05
0,576561
4599,04192
1933,13487
785
9,3571
33,3664
0,458
2,447473452
MICROCUENCA PONTON 01
PONTON 01
0,573085
4393,39983CUADRO
1940,82895
Nº 09
725
9,6924
33,3664
0,458
2,432718133
MICROCUENCA PONTON 02
MICROCUENCA PONTON 03
PONTON 02
PONTON 03
0,565545
0,552819
4221,60653
1845,10578
CAUDAL
DE DISEÑO 705
4009,01953
1685,95362
665
9,2414
8,5164
33,3664
33,3664
0,458
0,458
2,40071024
2,346686497
Longitud de
Cauce L (m)
Desnivel H
(m)
Tiempo de
Concentración
(min)
PERIODO DE RETORNO DE 25 AÑOS
Coeficiente de
Intensidad
( Caudal de Diseño
Máxima
( escorrentia
c)
m3/seg
i10 ) en mm/h
19,37129411
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO: ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE
INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Estudio Hidrológico y/o Hidráulico
Longitud de
Cauce L (m)
Desnivel H
(m)
Tiempo de
Concentración
(min)
Intensidad
Máxima
( i25 ) en mm/h
Coeficiente de
escorrentia
(c)
Caudal de Diseño
m3/seg
Descripción Área de escurrimiento
Punto de Drenaje
Área (Km2)
Perímetro Areas de
escurrimiento (m)
MICROCUENCA ALCANTARILLA 01
ALCANTARILLA 01
0,426797554
5460,837662
2211,723721
820
10,7493
34,3190
0,458
1,863459537
MICROCUENCA ALCANTARILLA 02
ALCANTARILLA 02
0,414855017
5193,476386
2049,181216
770
10,0835
34,3190
0,458
1,811316702
MICROCUENCA ALCANTARILLA 03
ALCANTARILLA 03
0,585940275
6341,938221
2735,09596
885
13,3403
34,3190
0,458
2,558299556
MICROCUENCA ALCANTARILLA 04
ALCANTARILLA 04
0,889278205
7603,941683
3109,735268
1005
14,7332
34,3190
0,458
3,882716608
MICROCUENCA ALCANTARILLA 05
MICROCUENCA PONTON 01
MICROCUENCA PONTON 02
MICROCUENCA PONTON 03
ALCANTARILLA 05
PONTON 01
PONTON 02
PONTON 03
0,576561438
0,573085466
0,565545235
0,552818638
4599,04192
1933,134866
785
4393,399825
1940,828951
CUADRO Nº 10 725
4221,606528
1845,105776
CAUDAL DE DISEÑO705
4009,019527
1685,953623
665
9,3571
9,6924
9,2414
8,5164
34,6406
34,6406
34,6406
34,6406
0,458
0,458
0,458
0,458
2,540936057
2,52561727
2,49238708
2,436300311
PERIODO DE RETORNO DE 50 AÑOS
20,1110331
Longitud de
Cauce L (m)
Desnivel H
(m)
Tiempo de
Concentración
(min)
Intensidad
Máxima
( i25 ) en mm/h
Coeficiente de
escorrentia
(c)
Caudal de Diseño
m3/seg
Descripción Área de escurrimiento
Punto de Drenaje
Área (Km2)
Perímetro Areas de
escurrimiento (m)
MICROCUENCA ALCANTARILLA 01
ALCANTARILLA 01
0,426797554
5460,837662
2211,723721
820
10,7493
35,3059
0,458
1,917044056
MICROCUENCA ALCANTARILLA 02
ALCANTARILLA 02
0,414855017
5193,476386
2049,181216
770
10,0835
35,3059
0,458
1,863401834
MICROCUENCA ALCANTARILLA 03
MICROCUENCA ALCANTARILLA 04
MICROCUENCA ALCANTARILLA 05
ALCANTARILLA 03
ALCANTARILLA 04
ALCANTARILLA 05
0,585940275
0,889278205
0,576561438
6341,938221
7603,941683
4599,04192
2735,09596
3109,735268
1933,134866
885
1005
785
13,3403
14,7332
9,3571
35,3059
35,3059
35,6367
0,458
0,458
0,458
2,631864477
3,994365668
2,614001683
MICROCUENCA PONTON 01
PONTON 01
0,573085466
4393,399825
1940,828951
725
9,6924
35,6367
0,458
2,598242399
MICROCUENCA PONTON 02
PONTON 02
0,565545235
4221,606528
1845,105776
705
9,2414
35,6367
0,458
2,564056661
MICROCUENCA PONTON 03
PONTON 03
0,552818638
4009,019527
1685,953623
665
8,5164
35,6367
0,458
2,506357095
20,6893339
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO: ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE
INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Especificaciones técnicas
M. COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA.
El coeficiente de escurrimiento es un parámetro que representa la porción de
precipitación anual que escurre en las áreas de micro cuenca con respecto a la
vegetación y suelo completamente húmedo nombradas para determinar el caudal
de alimentación durante los meses del año y así contar con una de las variables
muy importantes para el caudal de diseño.
Las zonas de vida y provincias de humedad presentes en el micro cuenca donde se
presenta en el cuadro N°11.
De acuerdo al método de zonas de vida de Holdridge, publicado por la ex ONERN,
en el Inventario y Evaluación Nacional de Aguas Superficiales, les corresponde a
estas provincias de humedad tiene un valor de promedio ponderado de 0.61 y luego
con un coeficiente de corrección tenemos 0.458 para el Coeficiente de escorrentía.
CUADRO Nº 11
CALCULO DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTIA DE MICROCUENCAS
PROVINCIA
DE HUMEDAD
Perhumedo
Tropical
–
Montano
Montano húmedo Subalpino
ZONA DE
VIDA
PESO
COEFICIENTE
PROMEDIO
COEFICIENTE
PONDERADO
pmh-MT
0.60
0.65
0.39
mh-SA
0.40
0.55
0.22
1.00
0.60
0.61
Factor de corrección
0.75
Coeficiente de escorrentía corregido
0.458
Elaboración: Equipo de Estudio Hidrológico.
8.
CONCLUSIONES
 Al realizar el análisis para el diseño del drenaje pluvial, el resultado nos muestra un
escenario critico especialmente en épocas de máximas avenidas, esto lo podemos
apreciar en los cuadros mensuales de escorrentía siendo el mes de Julio el que
presenta el recurso hídrico con un caudal mínimo de 7.93 lt/sg y variable en las
micro cuencas que escurren.
 Para tener una mayor consistencia en los datos de precipitación máximas de 24
horas, se han transformado en láminas de agua caídas por efecto de las lluvias en
intensidades máximas horarias y en minutos, con duraciones de 10 y 15 minutos
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH
Proyectista: William Loli
Especificaciones técnicas
con periodos de retorno de 2, 5, 10, 25 y 50.
 El coeficiente de escorrentía promedio ponderado es de 0.46, para un Periodo de
retorno de 20 años.
 El régimen de precipitaciones pluviales total máximo mensual es del orden de 340
mm/mensual en mayo de 1975 y la mínima es del orden de 0.5 mm/mensual en
agosto de 1995 y la precipitación máxima en 24 horas es 48 mm para el año 1950.
 Las intensidades máximas promedios para un periodo de retorno de 2 años y una
duración de 10 minutos es de 34.712 mm, para un periodo de retorno de 10 años
es de 37.052 mm., y para un periodo de retorno de 50 años es de 39.541 mm.
 El rendimiento máximo de caudal para un periodo de retorno de 10 años, existe un
rango de caudal de 1.74 à 3.73 m3/seg., y para un periodo de retorno de retorno de
25 años se obtiene un caudal máximo promedio de 1.272 m3/seg. Con lo que se
debe realizar los diseños de las alcantarillas.
9.
RECOMENDACIONES:
 El diseño de las obras de arte se debe realizar en base a los datos resultantes de
la parte hidrológica, eligiendo el periodo de retorno según las normas vigentes y
trabajando con el máximo caudal del periodo de retorno de 10 y 25 años.
 Se recomienda realizar mantenimientos constantes de los cauces para evitar la
colmatación de materiales de arrastre especialmente en las pendientes bajas y la
presencia de vegetación en el ingreso a las obras de infraestructura del drenaje.
EXPEDIENTE TECNICO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. PRIMAVERA, TRAMO:
ANTAOCO – CAMPO DEPORTIVO EN EL C. P. MARIAN, DISTRITO DE INDEPENDENCIA– HUARAZ – ANCASH