a07 climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de...

40
MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE 1 ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE ÍNDEX 1 INTRODUCCIÓ ................................................................................................................... 3 2 CLIMATOLOGIA.................................................................................................................. 3 3 HIDROLOGIA ...................................................................................................................... 7 3.1 CONQUES INTERCEPTADES ................................................................................... 7 3.2 METODOLOGIA .......................................................................................................... 8 3.3 CÀLCUL DE CABALS ............................................................................................... 11 4 MODELITZACIONS HEC-RAS ......................................................................................... 12 4.1 INTRODUCCIÓ ......................................................................................................... 12 4.2 DESCRIPCIÓ DEL MODEL HEC-RAS ..................................................................... 12 4.3 TORRENT DE LA SALADA....................................................................................... 14 4.4 RIU VALLVERD......................................................................................................... 17 5 JUSTIFICACIÓ DE LES OBRES DE DRENATGE TRANSVERSAL ................................ 18 5.1 TIPOLOGIA D'OBRES DE DRENATGE ................................................................... 18 5.2 CRITERIS DE DISSENY ........................................................................................... 18 5.3 METODOLOGIA ........................................................................................................ 20 5.4 CÀLCULS HIDRÀULICS ........................................................................................... 20 6 DRENATGE LONGITUDINAL ........................................................................................... 23 APÈNDIX 1: PLÀNOLS DE DRENATGE APÈNDIX 2: MODELITZACIÓ DEL TORRENT DE LA SALADA 2.1: PLÀNOL DE CONCA HIDROGRÀFICA 2.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA Y D'USOS DEL SÒL 2.3: PLÀNOL DE PENDENTS 2.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA 2.5: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ NATURAL 2.5.1: PLANTES DE INUNDABILITAT 2.5.2: PERFILS LONGITUDINALS 2.5.3: SECCIONS TRANSVERSALS 2.5.4: LLISTATS DE RESULTATS 2.6: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ ACTUAL 2.6.1: PLANTES DE INUNDABILITAT 2.6.2: PERFILS LONGITUDINALS 2.6.3: SECCIONS TRANSVERSALS 2.6.4: LLISTATS DE RESULTATS 2.7: PLÀNOL DE ACTUACIONS PREVISTES APÈNDIX 3: MODELITZACIÓ DEL RIU VALLVERD 3.1: PLÀNOL DE CONCA HIDROGRÀFICA 3.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA Y D'USOS DEL SÒL 3.3: PLÀNOL DE PENDENTS 3.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA 3.5: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ ACTUAL 3.5.1: PLANTES DE INUNDABILITAT 3.5.2: PERFILS LONGITUDINALS 3.5.3: SECCIONS TRANSVERSALS 3.5.4: LLISTATS DE RESULTATS 3.6: PLÀNOLS DE ACTUACIONS PREVISTES APÈNDIX 4: ESTUDI DE LES CONQUES INTERCEPTADES PER LA TRAÇA 4.1: CONQUES DE L’ALTERNATIVA 1 4.1.1: PLÀNOL DE CONQUES HIDROGRÀFIQUES 4.1.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA 4.1.3: PLÀNOL D'USOS DEL SÒL 4.1.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA 4.2: CONQUES DE L’ALTERNATIVA 2 4.2.1: PLÀNOL DE CONQUES HIDROGRÀFIQUES 4.2.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA 4.2.3: PLÀNOL D'USOS DEL SÒL 4.2.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA APÈNDIX 5: QUADRO RESUM DE LES OBRES DE DRENATGE TRANSVERSAL 5.1: OBRES DE DRENATGE DE L’ALTERNATIVA 1 5.2: OBRES DE DRENATGE DE L’ALTERNATIVA 2

Upload: lyhanh

Post on 29-May-2018

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

1

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

ÍNDEX 1 INTRODUCCIÓ ................................................................................................................... 3 2 CLIMATOLOGIA.................................................................................................................. 3 3 HIDROLOGIA...................................................................................................................... 7

3.1 CONQUES INTERCEPTADES ................................................................................... 7 3.2 METODOLOGIA.......................................................................................................... 8 3.3 CÀLCUL DE CABALS ............................................................................................... 11

4 MODELITZACIONS HEC-RAS ......................................................................................... 12 4.1 INTRODUCCIÓ ......................................................................................................... 12 4.2 DESCRIPCIÓ DEL MODEL HEC-RAS ..................................................................... 12 4.3 TORRENT DE LA SALADA....................................................................................... 14 4.4 RIU VALLVERD......................................................................................................... 17

5 JUSTIFICACIÓ DE LES OBRES DE DRENATGE TRANSVERSAL ................................ 18 5.1 TIPOLOGIA D'OBRES DE DRENATGE ................................................................... 18 5.2 CRITERIS DE DISSENY ........................................................................................... 18 5.3 METODOLOGIA........................................................................................................ 20 5.4 CÀLCULS HIDRÀULICS ........................................................................................... 20

6 DRENATGE LONGITUDINAL........................................................................................... 23

APÈNDIX 1: PLÀNOLS DE DRENATGE

APÈNDIX 2: MODELITZACIÓ DEL TORRENT DE LA SALADA

2.1: PLÀNOL DE CONCA HIDROGRÀFICA

2.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA Y D'USOS DEL SÒL

2.3: PLÀNOL DE PENDENTS

2.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA

2.5: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ NATURAL

2.5.1: PLANTES DE INUNDABILITAT

2.5.2: PERFILS LONGITUDINALS

2.5.3: SECCIONS TRANSVERSALS

2.5.4: LLISTATS DE RESULTATS

2.6: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ ACTUAL

2.6.1: PLANTES DE INUNDABILITAT

2.6.2: PERFILS LONGITUDINALS

2.6.3: SECCIONS TRANSVERSALS

2.6.4: LLISTATS DE RESULTATS

2.7: PLÀNOL DE ACTUACIONS PREVISTES

APÈNDIX 3: MODELITZACIÓ DEL RIU VALLVERD

3.1: PLÀNOL DE CONCA HIDROGRÀFICA

3.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA Y D'USOS DEL SÒL

3.3: PLÀNOL DE PENDENTS

3.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA

3.5: RESULTATS DE LA MODELITZACIÓ EN HECRAS: SITUACIÓ ACTUAL

3.5.1: PLANTES DE INUNDABILITAT

3.5.2: PERFILS LONGITUDINALS

3.5.3: SECCIONS TRANSVERSALS

3.5.4: LLISTATS DE RESULTATS

3.6: PLÀNOLS DE ACTUACIONS PREVISTES

APÈNDIX 4: ESTUDI DE LES CONQUES INTERCEPTADES PER LA TRAÇA

4.1: CONQUES DE L’ALTERNATIVA 1

4.1.1: PLÀNOL DE CONQUES HIDROGRÀFIQUES

4.1.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA

4.1.3: PLÀNOL D'USOS DEL SÒL

4.1.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA

4.2: CONQUES DE L’ALTERNATIVA 2

4.2.1: PLÀNOL DE CONQUES HIDROGRÀFIQUES

4.2.2: PLÀNOL DE CARTOGRAFIA GEOLÒGICA

4.2.3: PLÀNOL D'USOS DEL SÒL

4.2.4: CÀLCUL DELS CABALS D'AVINGUDA

APÈNDIX 5: QUADRO RESUM DE LES OBRES DE DRENATGE TRANSVERSAL

5.1: OBRES DE DRENATGE DE L’ALTERNATIVA 1

5.2: OBRES DE DRENATGE DE L’ALTERNATIVA 2

Page 2: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

3

1 INTRODUCCIÓ L’objecte del present annex és l’estudi climatològic i hidrològic del entorn de la carretera C-241d en el tram de Sarral.

L’estudi climatològic s’orienta a la definició de les principals característiques climàtiques de la zona per tal d’establir, en base als resultats obtinguts, la incidència que aquests tindran en la construcció de l’obra.

L’estudi hidrològic pretén analitzar el règim de precipitacions i de la resta de característiques hidrològiques de l’àrea on s’ubiquen les obres, així com la definició i estudi de les conques interceptades per la obra projectada.

Finalment, amb tota la informació obtinguda en els estudis climatològic i hidrològic, s'obtindran les característiques climàtiques de la zona, i els cabals que generaran les pluges de les diferents conques. Amb aquestes dades es podran dimensionar les obres de drenatge necessàries per al bon funcionament de l’obra.

L’estudi del present annex s’ha desenvolupat tenint en compte les següents publicacions:

• Instrucción de carreteras 5.2-I.C. Drenaje superficial. MOPU. 1990.

• Recomanacions tècniques per als estudis d’inundabilitat d’àmbit local, publicada per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA), amb data març de 2003.

• Recomanacions per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial, publicada per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA), amb data juny 2006.

• Atles Climàtic de Catalunya.

2 CLIMATOLOGIA El clima de Montblanc, capital de la conca de Barberà, presenta peculiaritats que el diferencien del mediterrani, com també del continental. En realitat és un clima de transició del mediterrani de muntanya mitjana al continental. El primer penetra per la Serralada Pre-litoral (de poca elevació), i el segon, per les comarques de les Garrigues i l'Urgell. La mitjana de pluges anual se situa entre els 500 i els 600 mm, amb un màxim a la tardor (setembre i octubre) i a la primavera (maig i juny). En resum, l’estiu és sec, i amb freqüència plou torrencialment a la primavera i sobretot a la tardor. És un clima propici per a la trilogia mediterrània. La mitjana anual de temperatures és de 13,85 ºC, i els mesos més calorosos són el juliol i l’agost. Els vents més freqüents són el serè o mestral (sec, que acostuma a bufar a la tardor i a l'hivern) i la marinada (fresca i humida a les tardes d’estiu).

A continuació es mostren les dades de la climatologia mitja de la Conca de Barberà corresponent al període 1971-2000, elaborada pel Servei Meteorològic de Catalunya:

Page 3: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

4

A continuació, i mitjançant gràfics, es presenten els principals paràmetres meteorològics corresponents a l'estació meteorològica de Blancafort. Aquesta estació meteorològica forma part de la xarxa d’estacions del Servei Meteorològic de Catalunya, es situa a uns 7 Km de la

població de Sarral (coordenades X, Y: 346410.0, 4589053.5), a 423 metres per sobre del nivell del mar. Degut a les característiques físiques de la zona, les dades extretes d’aquesta estació són considerades extrapolables a tot l’àmbit d’estudi.

El diagrama ombrotèrmic de Gaussen és un diagrama cartesià, amb els mesos de l’any situats en abscisses, i amb ordenades múltiples. A un lateral les ordenades queden representades per la temperatura mitjana mensual (ºC) i a l’altre lateral les ordenades es representen per la precipitació mitjana mensual (mm). Es defineix el període sec com la zona del diagrama on la precipitació és menor que la temperatura. A continuació es mostra el diagrama ombrotèrmic de l’estació meteorològica de Blancafort, a uns 7 Km a l’oest del Sarral:

Diagrama ombrotèrmic de l’estació meteorològica de Blancafort. Font: Servei

Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2003.

Diagrama ombrotèrmic de l’estació meteorològica de Blancafort. Font: Servei

Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2007.

Page 4: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

5

El diagrama ombrotèrmic mostra que el període sec se situa en els mesos d’estiu, fet característic del clima subhumit mediterrani, amb estius secs i calorosos i hiverns temperats i relativament humits.

La precipitació total acumulada l’any 2003 va ser de 618 mm. No obstant això, en l'any 2007 només es van registrar 301.7 mm, no sent aquest un any representatiu. En general, les precipitacions es donen sobretot a la tardor, en els mesos de setembre i octubre i secundàriament, a la primavera, mentre que durant els mesos de juny i juliol es registren els nivells més baixos de precipitació.

Les temperatures màximes en la zona poden superar els 30 ºC durant els mesos d’estiu. Durant els mesos d’hivern la mitjana de les temperatures màximes no supera els 14 ºC. En quant a les temperatures mínimes, tot i que es poden registrar temperatures sota zero durant els mesos més freds, la mitjana de temperatures mínimes en tot l’any ronda els 8 ºC.

Es representen les mitjanes de les temperatures màximes i mínimes de cada més al llarg

de l’any 2003. Font: Servei Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2003.

Es representen les mitjanes de les temperatures màximes i mínimes de cada més al llarg

de l’any 2007. Font: Servei Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2007.

A continuació es mostra un diagrama on queden reflectides les temperatures màximes i mínimes absolutes de la zona d’estudi:

Diagrama de les temperatures màximes i mínimes absolutes de Blancafort. Font: Servei

Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2003.

Page 5: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

6

Diagrama de les temperatures màximes i mínimes absolutes de Blancafort. Font: Servei

Meteorològic de Catalunya, DMAH. Període 2007.

Atenent a la classificació climàtica de l’àmbit d’estudi, l’Índex d’Humitat de Thorntwaite defineix nou tipus de clima segons la diferència entre l’índex d’humitat (relació percentual entre la suma dels excedents mensuals d’aigua i les necessitats anuals d’aquest líquid expressades per evapotranspiració potencial) i el 60% de l’índex d’aridesa (relació semblant entre el dèficit anual d’aigua expressat per la suma dels dèficits mensuals i la necessitat anual d’aigua). D’acord amb aquest índex, la zona d’estudi queda a cavall de la zona de clima sec subhumit (entre -20 a 0) i de la zona de clima semiàrid (-40 a -20) propi dels secans de Lleida.

Es mostren tot seguit les fitxes resum de l'estació meteorològica de Blancafort, corresponents als resums anuals dels anys 2003 i 2007.

Page 6: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

7

3 HIDROLOGIA 3.1 CONQUES INTERCEPTADES L'actual carretera C-241d creua el Torrent de la Salada pocs metres abans del PK 8.

En el present Estudi Informatiu es plantegen dues alternatives per a la variant de la carretera C-241d. En ambdues, la variant proposada discorre pel costat nord de la carretera actual, de manera que s'origina un nou encreuament del Torrent de la Salada aigües amunt de l'existent. Ambdues alternatives són coincidents en aquest tram, de manera que la conca interceptada és la mateixa en ambdós casos.

En la resta de la variant projectada no s'intercepta cap altre curs principal d'aigua (en cap de les alternatives estudiades).

No obstant això, en l'estudi informatiu també es defineix la variant de la carretera TP-2311 (carretera de Sarral a Cabra del Camp), per al seu enllaç amb la C-241d. Aquesta variant creua el Riu Vallverd en un punt aigües avall del pont existent. La variant proposada és idèntica en ambdues alternatives, de manera que la conca interceptada és la mateixa.

En resum, les conques principals d'estudi són les següents:

CONCA SUPERFÍCIE (km2)) (Aigües amunt de l'encreuament)

Salada 12,641

Vallverd 38,464

A part de les anteriors, les traces proposades en cadascuna de les alternatives, intercepten altres cursos d'aigua poc definits o possibles tàlvegs i generen punts baixos d'acumulació d'aigua, als quals caldrà donar solució de drenatge. Per a això s'han definit les diferents conques secundàries interceptades en la topografia pels traçats de cadascuna de les alternatives.

SUPERFICIE (m2) CONCA ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2

CT1 58,402.50 CL1 6,874.30 CL2 7,131.60 CL3 20,817.50 CL4 33,207.70 CT2 105,826.00 105,897.70CT3 229,277.20 229,616.60CL5 8,328.60 10,801.70CL6 27,692.10 37,140.90CT4 54,946.20 57,327.40CL7 38,216.10 65,946.70CL8 158,096.60 134,339.30

(*) Nota: CT# identifica a conques de drenatge transversal i CL# identifica a conques de drenatge longitudinal

Page 7: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

8

3.2 METODOLOGIA Per a estimar els cabals un funció de diferents períodes de retorn, en cada una dels cursos d’aigua afectats per les obres, es procedirà segons la metodologia establerta en la “Instrucción 5.2-IC” i recolzada per la guia tècnica “Recomanacions tècniques per als estudis d’inundabilitat d’àmbit local”, publicada per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA), amb data març de 2003.

Les pluges tenen caràcter estocàstic per la qual cosa es poden tractar com una variable aleatòria. Per tant, si es considera el valor de la precipitació caiguda en un dia (Pd)T associada a un període de retorn de T anys, es defineix com la precipitació diària que té una probabilitat P d’ésser superada per la precipitació diària màxima anual Pd en un any qualsevol de:

TPdPdP T

1))(( =≥

La única manera d’obtenir informació en quan a les pluges que poden caure en una determinada conca és l’anàlisi de tempestes que s’hagin produït a la zona. Malauradament, la informació enregistrada de precipitacions és limitada i només es disposen de sèries de dades històriques de pocs anys en comparació dels períodes de retorn habituals. A més a mes, sovint aquestes dades tenen fiabilitat limitada, sobretot per grans tempestes.

Conscient d’aquest problema, l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA) ha posat a disposició la informació més avançada sobre els mapes d’isomàximes de precipitació, Pd corresponents als períodes de retorn de 5, 10, 25, 50, 100 i 500 anys.

En aquest estudi s’introdueixen millores per a l’estimació de les màximes pluges previsibles en les diferents zones de Catalunya, no només en l’aportació de noves dades sinó en l’aplicació de noves tecnologies estadístiques. Així, l’ajust de les dades es realitza amb la distribució SQRT-ET màx. Aquesta distribució recomanada per l’Agència Catalana de l’Aigua i pel CEDEX, respon fonamentalment a l’àmbit mediterrani i sol donar valors més conservadors que la de Gumbel per períodes grans.

Quan una conca intercepta diverses corbes d’isomàximes, es realitza una ponderació de les diferents pluges existents a cadascuna de les subconques.

Una vegada obtinguda la precipitació diària Pd, caldrà reduir el seu valor aplicant el coeficient KA, anomenat coeficient de simultaneïtat, mitjançant la següent expressió:

1=AK si S ≤ 1 Km2

15log

1S

K A −= si S > 1 Km2

On:

KA : Coeficient adimensional minorador de la precipitació diària Pd.

S : Superfície de la conca, expressada en km2.

L’aplicació d’aquest coeficient de simultaneïtat està motivada perquè els valors de precipitació diària utilitzats en la construcció dels mapes d’isomàximes, o en el tractament estadístic de les seves series històriques, són obtinguts per a punt concrets (estacions meteorològiques) en comptes d’àrees extenses, que és el que es considera en els càlculs. Amb aquest coeficient es té en compte el fet que aquestes estacions algunes vegades són a prop del centre del xàfec, altres vegades a prop de les vores exteriors i altres vegades en posicions intermèdies.

Per tant, el valor de la precipitació diària que caldrà utilitzar es el valor Pd’ calculat com:

dAd PkP ·'=

Una vegada coneguda la precipitació diària Pd, s’han de construir les corbes IDF les que resulten d’unir punts representatius de la intensitat mitjana en intervals de diferent durada i corresponents tots ells a una mateixa freqüència o període de retorn.

La seva obtenció només és possible a partir de l’anàlisi de tempestes enregistrades amb pluviògrafs i a la Península. Se solen utilitzar les corbes proposades per Témez, que va deduir la relació següent:

128(28(

1

1

1.0

1.01.0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

D

dII

II

On:

I: Intensitat de precipitació per a una durada efectiva de la pluja de D hores corresponents al període de retorn.

DPI =

I1: Intensitat horària per al període de retorn considerat, que és la intensitat de precipitació per una durada efectiva de la pluja d’una hora, expressada en mm/h.

Id: Intensitat mitjana diària per al període de retorn considerat, que és la intensitat de precipitació per a una durada efectiva de la pluja d’un dia, expressada en mm/h. Id no és exactament igual a I24.

D: Durada efectiva de la pluja per la qual es vol calcular la intensitat I. Aquesta durada efectiva D s’expressa en hores.

El quocient I1/Id és característic de la zona d’estudi i a Catalunya es pot considerar un valor mitjà d’11, d’acord amb MOPU (1990):

Page 8: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

9

Fins aquest punt s’ha intentat representar la manera de ploure en una conca determinada, a partir d’ara es transformarà la pluja en escorrentiu. El model més utilitzat, i el que s’exposa en la “Instrucción 5.2-IC”, és el Mètode Racional.

Aquest mètode calcula el cabal màxim (Q) d’una pluja d’intensitat I que cau sobre una conca amb una superfície S, que comença de manera instantània i és constant durant un temps mínim igual al temps de concentració.

Es defineix el temps de concentració Tc, con el temps que transcorre entre la finalització de la precipitació i la sortida de la darrera gota d’escorrentiu superficial, això es equivalent a dir que es el temps que triga una gota de pluja neta caiguda a l’extrem superior del curs principal d’aigua a sortir pel punt de sortida.

Per a conques rurals, amb un grau d’urbanització no superior al 4% de l’àrea de la conca, el temps de concentració té la següent expressió:

76,0

413,0⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛⋅=

J

LTc

Per a conques urbanitzades, amb un grau d’urbanització superior al 4% de l’àrea de la conca i amb urbanitzacions independents que tinguin un clavegueram de pluvials no unificat o complet i/o curs principal no revestit amb material impermeable i de petita rugositat com el formigó, el temps de concentració té la següent expressió:

( )

76,0

413,0

211

⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛⋅⋅

−⋅+=

J

LTc μμ

on:

Tc: és el temps de concentració de la conca expressat en hores.

L: és la longitud del curs principal de la conca.

J: és el pendent mig del curs principal en tant per u.

µ: és el grau d’urbanització de la conca expressat en tant per u, km2/km2

En el present estudi, les conques interceptades són rurals, amb un percentatge de superfície urbanitzada molt baix, i per tant s'ha emprat la primera de les expressions per al càlcul del seu temps de concentració.

Un altre terme que intervé en el Mètode Racional és el coeficient d’escorrentiu. El coeficient d’escorrentiu vol expressar el tant per u d’aigua de pluja que es transforma en escorrentiu superficial. D’acord amb la Instrucció de Carreteres, Norma 5.2-I.C, el coeficient de escorrentiu s’ha calculat mitjançant la fórmula:

2

0

00

11

231

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+∗⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=

PP

PP

PP

Cd

dd

El terme fonamental d’aquesta igualtat és l’anomenat llindar de escorrentiu (P0), que representa el valor de precipitació a partir del qual l’aigua transcorre com escorrentiu superficial. El valor de P0 s’obté mitjançant la determinació del Grup del sòl i l’Ús del sòl. El primer es determina amb la cartografia geològica a escala 1:250.000 de l’Institut Geològic de Catalunya (IGC), mentre que el segon s'ha determinat ha partir del Mapa de Cobertes del Sòl de Catalunya (MCSC), elaborat pel Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF) amb una escala de treball al voltant de 1:2000. Aquests mapes es troben en els apèndixs corresponents al final del present Annex.

La zona de projecte presenta dos Grups de sòl: segons la cartografia geològica, els diferents codis interceptats es corresponen amb els grups de sòl del tipus B i del tipus C.

CODI DEFINICIÓ GRUP P8G Lutites, gresos, margues i calcàries localment dolomies i guixos C P8H Lutites roges, gresos i calcàries C P8I Gresos i lutites B P8K Conglomerats massius B P8L Guixos B

Pel que fa als usos del sòl, en la zona de projecte s'identifiquen els següents:

• Boscos clars • Boscos de ribera • Boscos densos • Conreus • Matollars • Prats i herbassars • Roquissars • Zones nues • Zones d'extracció minera • Altres: zones urbanitzades, zones esportives i lúdiques, vies de comunicació i altres

Per a cadascun dels usos del sòl identificats s'identifica l'equivalent en la Instrucció 5.2-IC segons la següent correlació:

ÚS DEL SÒL CORRESPONDÈNCIA 5.2-IC Boscos clars (no de ribera) Masses forestals Clara Boscos de ribera Masses forestals Mitja Boscos densos (no de ribera) Masses forestals Espessa

Conreus Conreus en filera N Matollars Masses forestals Mitja Prats i herbassars Praderies Mitja Roquissars Roques permeables Zones d'extracció minera Roques permeables Zones nues Praderies Pobra

Page 9: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

10

A més s'ha tingut en compte el pendent de la zona. En la Guia Tècnica de l’Aca es mostra un mapa de pendents de Catalunya (figura A1.1).

Tenint en compte la baixa resolució del mapa anterior, s'ha optat per la utilització d'un model digital del terreny a la zona d'estudi, elaborat a partir de la cartografia 1:50.000, amb una resolució de 50 m/píxel, a partir del qual s'ha generat un mapa de pendents, i a partir d'aquest últim es va generar un mapa amb les zones de pendent menor al 3% i les de pendent major o igual al 3%. Aquests mapes es troben en els apèndixs corresponents al final del present Annex.

Amb la combinació dels mapes de zones geològiques, d'usos del sòl i de pendents, s'han obtingut les diferents zones amb valors del llindar d'escorrentia (P0) diferents, segons la taula 2.1 de la Instrucció 5.2-I.C. Ponderant aquests valors amb les àrees de les zones corresponents, s'obté el valor global del llindar d'escorrentia per a cadascuna de les conques estudiades.

Posteriorment, aquest valor de P0 es modifica per un factor corrector (K) amb el que es té en compte la humitat inicial del terreny en el moment d’inici de la pluja, el que significa una disminució de la capacitat d’infiltració de l’aigua al terreny.

P0’ = K·P0

Aquest factor corrector s’ha corregit de la figura 2-5 de la Instrucció 5.2-I.C. segons s’especifica en les “Recomanacions tècniques per als estudis d’inundabilitat d’àmbit local”, publicat per l’Agència Catalana de l’Aigua (ACA), amb un valor de 1,3.

Amb tots els paràmetres definits anteriorment, ja es pot aplicar l’expressió del Mètode Racional. Si la pluja neta fos igual a la precipitació (que equival a dir que el llindar d’escorrentiu és nul), el cabal Q seria el producte de la intensitat I per a la superfície S en unitats coherents.

La detracció d’aigua per evapotranspiració i infiltració es realitza mitjançant el coeficient d’escorrentiu C, que és la relació entre el cabal Q i el cabal I·S.

Per tant, la formula bàsica de Mètode Racional és:

SICQ **=

On:

Q: cabal punta (m3/s).

C: Coeficient d’escorrentiu (adimensional).

I: Intensitat de pluja (m/s).

S: Superfície de la conca (m2).

Les unitat en què estan expressades les diferents variables a la fórmula anterior no son d’ús comú en aquest tipus d’estudis, per la qual cosa és convenient fer un canvi d’unitats:

6,3** SICQ =

On:

Q: cabal punta (m3/s).

C: Coeficient d’escorrentiu (adimensional).

I: Intensitat de pluja (mm/h).

S: Superfície de la conca (km2).

La hipòtesi d’intensitat de pluja neta constant no és real i a la pràctica existeixen variacions en la seva distribució temporal que augmenten els cabals punta. Per tant, és necessari aplicar a la formula anterior un coeficient de majoració K del cabal punta calculat, per corregir l’error esmentat. Aquest coeficient s’anomena coeficient d’uniformitat.

De l’anàlisi de moltes pluges en nombroses conques, Témez va deduir la fórmula següent per al càlcul del coeficient d’uniformitat:

141

25,1

25,1

++=

c

c

T

TK

On:

K: Coeficient d’uniformitat (adimensional)

Tc: Temps de concentració, expressat en hores

Per tant, amb l’aplicació d’aquest coeficient d’uniformitat, la fórmula del Mètode Racional s’expressa com:

Page 10: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

11

6,3*** SICKQ =

On:

Q: cabal punta (m3/s).

C: Coeficient d’escorrentiu (adimensional).

I: Intensitat de pluja (mm/h) corresponent a una durada efectiva de la pluja D igual al temps de concentració de la conca.

S: Superfície de la conca (km2).

3.3 CÀLCUL DE CABALS Aplicant la metodologia anterior a les conques estudiades, s'obtenen els cabals corresponents als diferents períodes de retorn, a considerar en els estudis hidrològics.

A continuació es mostra un resum de les dades morfològics de cada conca i els resultats obtinguts mitjançant el Mètode Racional abans descrits, per als períodes de retorn de 5, 10, 25, 50, 100 i 500 anys.

• Conca de la Salada:

Morfologia de la concaSuperfície: 12,641,212.85 m2Longitud: 7,693.00 mCota superior: 796 mCota inferior: 437 mPendent mitjà: 0.0467

Periode de Precipitació Precipitació Intensitat per Coeficient Cabalretorn (T) diària (Pd) Pd'=Ka*Pd a Tc d'escorrentiu (m3/s)

(anys) (mm/dia) (mm/dia) (mm/hora)5 67 62 15.8 0.235 15.45

10 81 75 19.1 0.293 23.2625 101 93 23.7 0.366 36.0350 117 108 27.5 0.418 47.95100 133 123 31.3 0.463 60.31500 176 163 41.3 0.560 96.32

• Conca de Vallverd:

Morfologia de la concaSuperfície: 38,464,331.55 m2Longitud: 11,481.00 mCota superior: 733 mCota inferior: 413 mPendent mitjà: 0.0279

Periode de Precipitació Precipitació Intensitat per Coeficient Cabalretorn (T) diària (Pd) Pd'=Ka*Pd a Tc d'escorrentiu (m3/s)

(anys) (mm/dia) (mm/dia) (mm/hora)5 69 61 11.9 0.193 31.10

10 83 74 14.4 0.249 48.7325 103 92 17.8 0.319 77.5450 120 107 20.7 0.369 104.01100 137 122 23.6 0.415 133.45500 181 161 31.2 0.513 217.88

• Altres Conques interceptades en l'Alternativa 1:

CONCA SUPERFICIE Q10 Q25 Q100 Q500 TIPUS ODCT1 58.402,50 0,621 0,933 1,516 2,351 ODT Q500 2,351CL1 6.874,30 0,060 0,093 0,155 0,248 ODTL Q25 0,093CL2 7.131,60 0,043 0,070 0,125 0,209 ODTL Q25 0,070CL3 20.817,50 0,168 0,263 0,446 0,717 ODTL Q25 0,263CL4 33.207,70 0,388 0,573 0,916 1,400 ODTL Q25 0,573CT2 105.826,00 1,483 2,129 3,296 4,903 ODT Q500 4,903CT3 229.277,20 3,040 4,395 6,865 10,290 ODT Q500 10,290CL5 8.328,60 0,117 0,167 0,259 0,385 ODTL Q25 0,167CL6 27.692,10 0,384 0,551 0,855 1,274 ODTL Q25 0,551CT4 54.946,20 0,647 0,933 1,455 2,176 ODT Q500 2,176CL7 38.216,10 0,445 0,655 1,046 1,597 ODTL Q25 0,655CL8 158.096,60 2,015 2,926 4,597 6,925 ODTL Q25 2,926

CABALS ALTERNATIVA 1Q CÀLCUL

• Altres Conques interceptades en l'Alternativa 2:

CONCA SUPERFICIE Q10 Q25 Q100 Q500 TIPUS ODCT1 58.402,50 0,621 0,933 1,516 2,351 ODT Q500 2,351CL1 6.874,30 0,060 0,093 0,155 0,248 ODTL Q25 0,093CL2 7.131,60 0,043 0,070 0,125 0,209 ODTL Q25 0,070CL3 20.817,50 0,168 0,263 0,446 0,717 ODTL Q25 0,263CL4 33.207,70 0,388 0,573 0,916 1,400 ODTL Q25 0,573CT2 105.897,70 1,484 2,131 3,298 4,906 ODT Q500 4,906CT3 229.616,60 3,044 4,402 6,876 10,306 ODT Q500 10,306CL5 10.801,70 0,151 0,217 0,336 0,500 ODTL Q25 0,217CL6 37.140,90 0,516 0,740 1,148 1,710 ODTL Q25 0,740CT4 57.327,40 0,676 0,975 1,519 2,272 ODT Q500 2,272CL7 65.946,70 0,768 1,130 1,806 2,757 ODTL Q25 1,130CL8 134.339,30 1,748 2,530 3,961 5,948 ODTL Q25 2,530

CABALS ALTERNATIVA 2Q CÀLCUL

Les dades completes de càlcul de totes les conques s'adjunten en els apèndixs corresponents al final del present Annex.

Page 11: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

12

4 MODELITZACIONS HEC-RAS 4.1 INTRODUCCIÓ S’ha realitzat estudis de inundabilitat per a determinar les àrees d'inundació dels dos cursos principals d'aigua per les avingudes de període de retorn de 10, 100 i 500 anys, per a posteriorment analitzar les repercussions en les mateixes de l'actuació proposada en l’estudi informatiu.

Per realitzar aquest estudi s’ha utilitzat el model numèric HEC-RAS. S'han realitzat les següents modelitzacions:

a) Modelització del Torrent de La Salada

b) Modelització del Riu Vallverd

4.2 DESCRIPCIÓ DEL MODEL HEC-RAS Per a la simulació del funcionament hidràulic, tant del riu com del torrent, s’ha utilitzat el model matemàtic HEC–RAS River Analysis System, creat pel U.S. Army Corps of Engineers del Hydrologic Engineering Center.

4.2.1 Metodologia. Descripció General El model HEC-RAS porta a terme la simulació del règim hidràulic permanent gradualment variat amb cabals oberts naturals amb contorns rígids, mitjançant el Standart Step Method (mètode pas a pas).

Aquest model matemàtic fou desenvolupat al 1995 pel Hydrologyc Engineering Center (HEC), organisme dependent del US Army Corps of Engineers dels EE.UU. i a l’actualitat està substituint al HEC-2, fins ara el model més àmpliament utilitzat per tal de calcular perfils de làmina d’aigua en règim estacionari tant en cabals naturals com artificials. Com a principal millora respecte al model HEC-2, a més a més del seu interface tipus WINDOWS i les sortides gràfiques que ofereix, el model HEC-RAS permet modelitzar fluxes mixtes (alternants de ràpid a lent o viceversa), a diferencia del HEC-2, que obligava a repetir les simulacions variant el sentit de l’estudi.

Les principals característiques del model són:

- Calcula perfils en làmina lliure en flux gradualment variat.

- Fa un anàlisis unidimensional del flux.

- Considera la variabilitat de la velocitat al llarg d’una secció transversal, obtenint la distribució de velocitats.

- Analitza el flux per a tot tipus de règims :

o Règim subcrític o lent.

o Règim supercrític o ràpid.

o Règim mixte.

- Localitza el ressalt hidràulic, aplicant la equació de quantitat de moviment.

- Tracta flux dividit i unions.

- Analitza estructures immerses al cabal d’un riu, com obstruccions o ponts.

4.2.2 Bases teòriques del Model El model matemàtic HEC-RAS (v.2.2.), com ja s’ha comentat anteriorment, calcula el perfil de la superfície lliure en règim permanent gradualment variat, segons la metodologia coneguda com a "Step-method", [Chow, Ven Te: Hidràulica de canals oberts , McGraw Hill, 1994; French, Richard: Hidràulica de canals oberts, McGraw Hill, 1988].

Aquest mètode integra la equació diferencial de primer grau dels perfils en làmina lliure:

dxdy

= 21 FSfSo

−−

(1)

Sent F el número de Froude, So la pendent del terreny i Sf la pendent de fricció representativa.

La essència del mètode, es l’aplicació de la equació de conservació d’energia entre dos seccions (1 i 2), posant en forma explícita las pèrdues de càrrega:

12

211

1

222

2 22H

gvy

gvy Δ++=+

αα (2)

On (y) representa el calat, (v) la velocitat mitja, (α ) és el coeficient de velocitat de Coriolis. En el terme de pèrdua de càrrega, s’inclou tant la pendent motriu (pèrdues per fricció), com pèrdues localitzades.

La pendent motriu s’avalua a partir de la equació de Manning:

LKQL

RAQnILH

h2

2

3/42

22

===Δ = LSf × (3)

On (n) és el número de Manning, representatiu de la resistència al flux, i (Rh) és el radi hidràulic de la secció. Els paràmetres que caracteritzen la secció s’agrupen en (K). L es la longitud del tram 1-2, que, en cabals de recorregut sinuós, es calcula com un promig de les longituds segons el marge esquerra, dret i l’eix, ponderat segons el cabal que circula per cada una de les zones:

I R D

Q

LQLQLQL DDRRII ++= (4)

El programa fa un tractament de la secció, on es considera per separat el flux a les planures de la inundació esquerra i dreta del cabal principal. Això fa que tots els paràmetres (K, α ), es calculin com a mitjana entre les tres subseccions. El programa proposa opcions de càlcul de les mitjanes.

Les pèrdues de carrega per expansions i contraccions, es tenen en compte, a partir de coeficients aplicats al terme de velocitat, segons la metodologia habitual de manera que la equació de les pèrdues d’energia queda de la següent forma:

Page 12: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

13

He= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−+×

gv

gv

CSfL22

211

222 αα

(5)

Així doncs, per tal de resoldre l’equació 1, mitjançant la 2 i la 5 amb iteracions, es necessita una condició de contorn.

El programa calcula tant en règim lent com en règim ràpid. En el primer cas, la condició de contorn s’imposa a la secció d’aigües avall, mentre que en el segon quedarà imposada a la secció d’aigües amunt. La precisió de càlcul és de l’ordre d’1 cm i el mètode utilitzat és el d’aproximacions successives.

El model compta amb controls que l’indiquen el canvi de règim.

A diferència del seu predecessor el HEC-2, el HEC-RAS modela ressalts hidràulics i admet el càlcul a través d’un règim crític. El càlcul dels calats conjugats en el ressalt hidràulic, es realitza a partir de l’equació de conservació de la quantitat de moviment. El programa, per a la determinació del calat crític, minimitza l’expressió de l’energia específica:

gvyE

2

2

+=

D’altra banda, al considerar l’efecte d’un pont, el model considera, per un costat, la pèrdua de càrrega que es produeix per la contractació i expansió que es dona abans i després del mateix, i per un altre costat, la pèrdua de càrrega a la pròpia estructura.

4.2.3 Dades requerides per al model Les dades requerides pel model es refereixen a les característiques geomètriques i hidràuliques del tram de riu sotmès a estudi. Aquestes dades inclouen :

TIPUS DE REGIM. S’ha d’indicar si el tipus de règim es ràpid, lent o si es preveuen canvis de règim (mixed flow). Això imposarà el sentit del càlcul (aigües amunt en el cas de que el flux sigui lent o aigües avall en cas contrari).

Un mateix cas pot exigir varies execucions i compatibilitats en cas de que existeixin canvis de regim. Això no presenta cap dificultat, donat que el programa les realitza internament. En l’exemple recollit en el gràfic son necessàries tres execucions (que realitza el mateix programa de forma automàtica, a diferencia del que passava amb el HEC-2, que havien de ser executades per l’usuari): des del calat crític aigües amunt i aigües avall, i des de l’extrem d’aigües avall. El model no determina la posició exacta del ressalt, però el situa entre dos seccions, amb el que, si s’introdueixen un nombre suficient de seccions, es pot aconseguir una localització tan precisa com es desitgi.

LENTO

CRÍTICO

RÁPIDO

ZONA DE LOCALIZACIÓNDEL RESALTO HIDRÁULICO

LENTO

CALAT INICIAL. La condició del contorn ha de ésser indicada al model. Es pot optar entre el calat crític, un calat conegut o indicar que s’obtingui d’una corba de despesa per a la secció, que haurà de subministrar-se. Donat el cabal, el model calcularà sobre la corba de despesa, quin és el calat que li correspon. Hi ha condicions que el programa assumeix de manera interna, com per exemple les que es desprenen de confluències.

CABAL. El programa admet la variació de cabal en cada secció de càlcul ja sigui indicant un cabal per cada secció o be indicant factors pels que s’ha de multiplicar el cabal inicial. Es pot indicar també una relació de cabals i executar el model per a cada un d’ells (execució amb vàries hipòtesis de càlcul).

COEFICIENT DE FRICCIÓ. El mètode habitual d’avaluar el coeficient de fricció és el de Manning. En general s’imposarà un coeficient per a cada una de les planures d’inundació i no per al cabal principal, encara que es pot canviar de punt a punt en cada secció i fins i tot imposar una corba de variació amb el calat.

COEFICIENTS DE CONTRACCIÓ – EXPANSIÓ. La pèrdua d’energia en una contracció es inferior a la que es presenta en una expansió del mateix valor. Com ordre de magnitud, una expansió té coeficients de 0,3 a 1, i una contracció de 0,1 a 0,6, segons sigui suau o abrupta. Aquests coeficients afecten al terme cinètic (v2/2g). El programa proposa paràmetres per defecte que poden ser variats.

GEOMETRIA DE LES SECCIONS. Es defineixen per punts, des del marge esquerra fins el marge dret (vistes des d’aigües amunt, d’esquerra a dreta). La distancia entre secciones dependrà de la irregularitat del cabal. En general n’hi ha prou amb les distàncies de 50 a 100 m, inclús més si el tram a estudiar es llarg i les seccions raonables prismàtiques. En les zones localment afectades per ponts o obres de drenatge s’hi ha de posar més seccions segons es veurà més endavant. Les seccions es prendran perpendicularment al cabal i s’ha d’indicar no solament la distància seguint l’eix si no també seguint els extrems de cada un dels marges. Això es particularment important en trams amb curvatures.

L.izq.

L.der.

Page 13: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

14

I D

La introducció de la geometria de les seccions s’ha facilitat considerablement gràcies a que el programa opera en entorn Windows.

AJUSTAMENTS DE LA GEOMETRIA. En el cas de que una secció sigui sensiblement constant en quan a la seva geometria, no fa falta repetir la seva definició. Cal indicar que la geometria de l’anterior ha de ser utilitzada. De la mateixa manera, es poden aplicar dilatacions i contraccions a les secciones, eina útil a la hora de projectar canalitzacions i es poden elevar les cotes fins a un nivell mínim. Sobre una secció base es poden aplicar variacions, com obstruccions al flux, terraplens… Aquest model també permet, una vegada introduïdes totes les seccions, interpolar al llarg de totes elles obtenint així una millor discreció del cabal.

4.2.4 Limitacions del programa El model Hec-Ras és una excel·lent eina de càlcul, però presenta les següents limitacions:

- Flux unidimensional. Sols calcula el flux en una direcció. En un riu es poden donar dos o més direccions de flux amb molta facilitat, sobretot quan es produeix un desbordament.

- Càlcul únicament en règim permanent variat (cabal constant al llarg del temps).

- Suposa que el riu te contorns fixes, quan es sap que en qualsevol llera es produeix transport de sediments.

- No determina la posició exacta d’un ressalt hidràulic, però el situa entre dos seccions, amb el que, si s’introdueix el nombre adequat, es pot aconseguir una localització tan precisa com es desitgi.

4.2.5 Seccions transversals Ha estat necessari obtenir una cartografia detallada de les zones objecte de l’estudi. S'han utilitzat topografies a escala 1:1000 i 1:5000 per a la definició de les seccions transversals.

S’han numerat les seccions en sentit creixent d’aigües avall fins aigües amunt; la denominació de les mateixes fa referència a la seva distància a la secció terminal de la cartografia disponible.

4.2.6 Coeficients de rugositat, contracció i expansió S’ha realitzat amb caràcter general i donada la regularitat del cabal, un coeficient de contracció de 0,1 i d’expansió de 0,3.

Pel que respecta al coeficient de rugositat de Manning, aquest s’ha obtingut atenent a les característiques de granulometria del cabal, rugositat aparent i ocupació de marges per vegetació. S’han utilitzat uns coeficients de rugositat mitjos de 0,03 i 0,06.

4.3 TORRENT DE LA SALADA En aquest apartat s’estudia el comportament hidràulic del pont existent en l'encreuament de l’actual C-241d sobre el Torrent de la Salada, i sobre la base dels resultats obtinguts es determinen els condicionants per a l'ampliació del pont existent i per a l'execució del futur pont en el nou encreuament de la variant de la C-241d. S'han analitzat les següents situacions:

1. Llera en el seu estat natural (estat previ a l'existència de l'actual C-241d). En aquesta situació no existeix cap obra de pas en la riera.

2. Llera en l'estat actual. Es té en compte el pont existent.

Per a l'elaboració de l'estat natural s'ha partit de la topografia actual, en la qual s'ha eliminat el pont existent i s'han rectificat les corbes de nivell de la llera en la zona dels estreps. La topografia obtinguda és una interpretació subjectiva d'un possible estat natural, de manera que els resultats obtinguts presenten una gran incertesa, ja que a més es desconeix l'evolució per erosió de la llera des del seu estat inicial.

Per a cadascun de les situacions anteriors, s'analitzen els períodes de retorn de 10, 100 i 500 anys. El tram de torrent analitzat té una longitud de 500 metres. S'han traçat seccions transversals cada 10 m (cada 5 m i cada 2 m en les proximitats del pont). S'han tingut en compte les àrees inefectives en l'estat actual en les proximitats del pont. Sobre la base de la densitat de vegetació observada en les visites de camp, es consideren els següents valors del coeficient de Manning:

• Llera: 0.03

• Marges: 0.06

En la següent imatge es pot observar la vegetació existent en el tram aigües avall del pont existent:

Page 14: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

15

En la següent figura es mostra la disposició de l'eix i de les seccions transversals definides per a la modelització hidràulica, corresponents a l'estat actual.

En els apèndixs corresponents a les plantes de inundabilitat es mostren de nou l'eix i les seccions transversals corresponents a cadascun dels estats analitzats, amb la topografia emprada en cada cas per a la seva definició.

4.3.1 Modelització de les Obres de Pas El pont existent presenta les següents característiques geomètriques:

• Tipologia d’obra de pas: Pont en arc de 7 m d’alçada lliure i 6 m de llum

• Longitud: 7 m (entre aletes)

• Amplada: 6.7 m

A l'entorn del pont s'ha corregit la topografia disponible corresponent a la llera, detectant-se diferències notables entre la secció resultant de la topografia i les observacions de camp (segons s'observa en la imatge a continuació), tant en altura lliure disponible sota el pont com en l'amplada del llit fluvial.

En la següent imatge s'observa la geometria del pont definida en HEC-RAS, en les seccions d’aigües amunt i d’aigües avall:

Page 15: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

16

110 120 130 140 150 160434

436

438

440

442

444

446

RS=-295 Upstream (Bridge)

Elev

atio

n (m

)

Legend

Ground

Ineff

Bank Sta

110 120 130 140 150 160434

436

438

440

442

444

446

RS=-295 Downstream (Bri dge)

Station (m)

Elev

atio

n (m

)

Els resultats de la modelització per als estats natural i actual i per als períodes de retorn analitzats s'inclouen en els apèndixs corresponents.

A continuació es mostren les cotes de la làmina d'aigua en les seccions d'aigües amunt i d'aigües avall del pont, així com la variació de nivell entre l'estat natural i l'actual:

PONT EXISTENT T (anys) 10 100 500 Q (m3/s) 23.26 60.31 96.32

Aigües amunt (RS -290) z Situació Natural (m) 435.52 436.22 436.78 z Situació Actual (m) 435.54 436.30 437.09 ∆z Nat-Act (m) 0.02 0.08 0.31

Aigües avall (RS -300) z Situació Natural (m) 435.37 436.04 436.60 z Situació Actual (m) 435.38 436.15 437.00 ∆z Nat-Act (m) 0.01 0.11 0.40

Segons pot observar-se en el perfil longitudinal i en les seccions transversals inclosos en els corresponents apèndixs, el pont actual té capacitat hidràulica suficient per a desguassar el cabal de l'avinguda de 500 anys, amb un resguard de 4.70 m i la línia d'energia no toca la clau del pont.

La implantació d'aquest pont ha suposat una elevació de la làmina d'aigua de 0.31 m aigües amunt i 0.40 m aigües avall respecte a l'estat natural, a causa del estrenyiment de la llera en aquesta zona. Aquesta elevació de la làmina d'aigua influeix molt lleument en les àrees

inundables corresponents a les situacions natural i actual, degut al fet que l'aigua no sobresurt de la zona de llera.

En la següent imatge es mostren els calats i línies d'energia corresponents a l'avinguda de 500 anys en la secció aigües amunt del pont (RS -290), tant per a l'estat actual com per al natural (en discontinu), i els corresponents a la secció del pont (RS -295) en l'estat actual:

Entre les actuacions previstes en el present Estudi Informatiu es projecta l'ampliació transversal de l'actual pont fins a una amplada de 10 m. L'ampliació consistirà en un nou tauler recolzat sobre l'actual arc, de manera que no s'afecta als estreps existents, no havent-hi per tant cap influència sobre el comportament hidràulic del pont en l'estat actual.

A més es projecta un nou pont per a la variant de la C-241d sobre el Torrent de la Salada, que se situarà aigües amunt del pont existent. Les principals dimensions geomètriques són les següents:

• Tipologia d’obra de pas: Viaducte esbiaixat de 4,15 m d’alçada lliure, sense piles intermèdies

• Longitud: 35 m (entre estreps)

• Amplada: 10 m

Segons es pot observar en el plànol adjunt d'actuacions previstes en l'Apèndix 2.7, els estreps i aletes del futur pont se situen fora de la zona inundable per a l'avinguda de període de retorn de 500 anys, de manera que no suposarà cap influència per al comportament hidràulic del Torrent de la Salada per als períodes de retorn considerats respecte al seu estat actual.

Tenint en compte la no afecció de les obres projectades a les zones inundables corresponents als períodes de retorn de 10, 100 i 500 anys, no ha estat necessari realitzar una modelització hidràulica del tram del riu corresponent a l'estat futur, ja que els resultats seran idèntics als de l'estat actual.

Page 16: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

17

4.3.2 Conclusions De l'estudi portat a terme poden extreure's la conclusions següents:

• El pont existent té capacitat hidràulica suficient per a desguassar el cabal de l'avinguda de període de retorn de 500 anys.

• L'ampliació del pont existent no suposa canvis quant a la capacitat hidràulica del pont actual.

• El pont projectat s'emplaça fora de la zona inundable corresponent a l'avinguda de període de retorn de 500 anys.

• Les actuacions previstes no modifiquen les condicions actuals i compleixen els requisits exigits per l’ACA.

4.4 RIU VALLVERD En aquest apartat s’estudia un tram del Riu Vallverd, i sobre la base dels resultats obtinguts es determinen els condicionants per a la ubicació del futur pont en l’encreuament de la variant de la TP-2311. El futur pont se situa a suficient distància dels ponts existents aigües amunt, de manera que aquests no tenen incidència en el punt d'estudi. Per tant s'ha estudiat únicament la situació actual, tenint en compte que la situació natural (estat previ a l'existència d'infraestructures) donaria els mateixos resultats a les zones d'actuació.

S'analitzen els períodes de retorn de 10, 100 i 500 anys. El tram de riu analitzat té una longitud de 2940 metres. S'han traçat seccions transversals cada 20 m. S'han tingut en compte les àrees inefectives en les proximitats dels ponts. Sobre la base de la densitat de vegetació observada en les visites de camp, es considera un valor de*Manning de 0.03 per a la llera i de 0.06 per als marges. En la següent imatge es pot observar la vegetació existent en el tram aigües avall del futur pont:

En la següent figura es mostra la disposició de l'eix i de les seccions transversals definides per a la modelització hidràulica. En els apèndixs corresponents a les plantes de inundabilitat es mostren de nou l'eix i les seccions transversals amb la topografia emprada per a la seva definició.

Els resultats de la modelització per als períodes de retorn analitzats s'inclouen en els apèndixs corresponents.

El pont projectat per a la variant de la TP-2311 sobre el Riu Vallverd té les següents dimensions geomètriques:

• Tipologia d’obra de pas: Viaducte esbiaixat de 23,45 m d’alçada lliure amb dues piles intermèdies

• Longitud: 62 m (entre estreps), 28 m de llum lliure entre piles

• Amplada: 10 m

Segons es pot observar en el plànol adjunt d'actuacions previstes en l'Apèndix 3.6, els estreps i piles del futur viaducte se situen fora de la zona inundable per a l'avinguda de període de retorn de 500 anys, de manera que no suposarà cap influència per al comportament hidràulic del Riu Vallverd per als períodes de retorn considerats respecte al seu estat actual.

Tenint en compte la no afecció de les obres projectades a les zones inundables corresponents als períodes de retorn de 10, 100 i 500 anys, no ha estat necessari realitzar una modelització hidràulica del tram del riu corresponent a l'estat futur, ja que els resultats seran idèntics als de l'estat actual.

Page 17: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

18

4.4.1 Conclusions De l'estudi portat a terme poden extreure's la conclusions següents:

• El viaducte projectat s'emplaça fora de la zona inundable corresponent a l'avinguda de període de retorn de 500 anys.

• Les actuacions previstes no modifiquen les condicions actuals i compleixen els requisits exigits per l’ACA.

5 JUSTIFICACIÓ DE LES OBRES DE DRENATGE TRANSVERSAL 5.1 TIPOLOGIA D'OBRES DE DRENATGE A part dels ponts previstos sobre els dos cursos principals d'aigua, Torrent de La Salada i Riu Vallverd, en la resta de conques interceptades es disposen obres de drenatge menors per donar sortida a l'aigua aportada per les mateixes.

Les diferents obres de drenatge s'han diferenciat segons la següent classificació:

• ODT’s: obres de drenatge transversal principals. Es disposen quan en la cartografia s'identifica un curs d'aigua i en aquelles conques en les quals a la zona de la traça s'identifica un tàlveg que canalitza l'aigua, encara que aigües avall la llera torni desaparèixer. Segons els criteris de l’ACA, en aquestes ODT’s el mínim diàmetre considerat és de 2 m en el cas de seccions circulars i dimensions mínimes de 2x2 m en el cas de seccions rectangulars. No obstant això, s'han previst dimensions majors quan les mínimes no ofereixen capacitat suficient per desguassar els cabals considerats, i en altres casos les obres de drenatge coincideixen amb obres de fàbrica en passos inferiors. Tenint en compte els passos de fauna, en diverses obres de drenatge s'ha optat per marcs de 2x2 m en lloc de tubs de diàmetre 2 m. Les ODT’s es dimensionen per desguassar el cabal d'avinguda corresponent al període de retorn de 500 anys. En tots els casos les obres projectades són de formigó.

• ODTL’s: obres de drenatge transversal secundàries. Es disposen en la resta de conques interceptades, quan l'existència de la traça projectada genera un punt baix d'acumulació d'aigua, encara no existint un tàlveg definit en la topografia.

o Quan el punt baix s'origina en una zona en terraplè es projecta una obra de drenatge transversal, les dimensions mínimes de la qual vindran donades per la capacitat hidràulica necessària i en compliment de les indicacions de la Instrucció 5.2-IC en funció de la longitud de les mateixes. En tots els casos la longitud és superior a 15 m de manera que el diàmetre haurà de ser superior a 1,8 m, optant-se pel de 2 m per facilitar les labors de manteniment. Les ODTL’s es dimensionen per desguassar el cabal d'avinguda corresponent al període de retorn de 25 anys. D'igual manera a les ODT’s, algunes ODTL’s coincideixen amb obres de fàbrica o passos de fauna. En aquests casos les dimensions són majors a les necessàries.

o Quan el punt baix s'origina en una zona en desmunt es projecta una baixant fins a la cuneta de vora de calçada, que conduirà l'aigua fins al punt baix de calçada, en el qual es disposarà un tub per al drenatge longitudinal de la plataforma.

5.2 CRITERIS DE DISSENY Segons els criteris de càlcul exposats en les “Recomanacions tècniques per al disseny d’infraestructures que interfereixen amb l’espai fluvial” publicada al juny de 2006 per l’Agència catalana de l’aigua, cal considerar:

• Q500 > 200 m3/s o zona amb risc de danys catastròfics Quan el cabal del curs d’aigua interceptat per la infraestructura a analitzar és superior a 200 m3/s per a un període de retorn de 500 anys o existeix risc de danys catastròfics, d’acord amb la definició que d’aquests fa la 5.2 IC, s’haurà d’estudiar el comportament hidràulic a l’entorn de l’obra mitjançant un model matemàtic de règim gradualment variat com el HEC-RAS o altres professionalment reconeguts per aquest fi.

El treball amb models matemàtics requereix la definició de la geometria de la llera interceptada, de les planes d’inundació i de les estructures que interfereixen el flux, la definició d’una sèrie de coeficients (coeficients de pèrdues localitzades, coeficients de rugositat) i la definició d’unes condicions de contorn.

Les condicions de contorn, tant aigua amunt com aigua avall, poden referir-se a seccions determinants properes o a diferents referències en punts coneguts del traçat (ponts, aforaments, obres de drenatge, carreteres, camins, ressalts, embassaments,...). En cas de no trobar referències, es perllongarà el tram estudiat per tal de minimitzar el seu efecte en el tram objecte de l’ estudi.

En qualsevol cas, cal fer l’anàlisi més complet possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per a la simulació, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

Tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran de garantir el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

També es realitzarà l’anàlisi del comportament hidràulic de la llera en les condicions actuals i amb la implantació de la nova infraestructura, o amb la modificació proposada per a la infraestructura existent, per poder acotar la sobreelevació que aquesta provoca. Per a infraestructures de nova construcció, la sobreelevació de la làmina d’aigua provocada per aquesta haurà de ser menor de 0,3 m respecte l’estat actual per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn. Per a obres ja existents afectades pel projecte (ampliacions de tauler de ponts, perllongació d’obres de drenatge transversal, etc.), aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5m respecte la situació sense l’obra existent.

El resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, haurà de ser superior a 1m per a l’avinguda de 500 anys de període de retorn. Si es considera que el risc d’obstrucció de l’obra de pas és alt (segons la 5.2 IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de mida similar) es recomana deixar un resguard lliure mínim d’ 1,5 m. Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta. Per al cas en que el pendent de la llera en la zona on es situa l’obra sigui inferior al 3 ‰, es recomana que el resguard lliure es consideri des de la línia d’energia del corrent fins la clau de l’obra de pas.

• 200 m3/s > Q500 > 50 m3/ s i zona sense risc de danys catastròfics En zones sense risc de danys catastròfics, d’acord amb la definició que d’aquests fa la 5.2 IC, on el cabal d’avinguda associat a 500 anys de període de retorn és inferior a 200 m3/s i superior a 50 m3/s, com en el cas anterior, per a l’anàlisi del comportament hidràulic a

Page 18: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

19

l’entorn de l’obra s’utilitzarà un model matemàtic de règim gradualment variat com el HEC-RAS o altres professionalment reconeguts per aquest fi. En aquest cas s’admetrà que la definició geomètrica del model sigui una simplificació.

En qualsevol cas, és necessari estudiar i justificar els paràmetres i les consideracions utilitzades en la simulació, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

Com en el cas anterior, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modifi-car hauran de permetre el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

Per acotar la sobreelevació provocada per la nova infraestructura o per la modificació proposada per a la infraestructura existent, cal realitzar l’anàlisi hidràulica de la llera en l’estat actual i futur en règim gradualment variat mitjançant l’ús d’un model matemàtic, podent fer simplificacions de la geometria.

En el seu cas, es consideraran les seccions determinants pròximes, com ara ponts, estrenyiments, assuts, etc.. La sobreelevació per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn haurà de ser menor de 0,3 m sobre el nivell actual, com a regla general. Si per les raons que siguin aquesta sobreelevació sobrepassa el límit de 0,30 m establert, s’haurà de justificar degudament l’absència d’afeccions a tercers. Com en el cas anterior, per a modificacions d’infraestructures existents aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació sense l’obra existent.

Per altra banda, en el cas d’obres de pas el resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, per a Q500, serà superior a 0,5 m. Si el risc d’obstrucció de l’obra de pas fos mig, (segons la 5.2 IC, quan poden ser arrossegades canyes, arbusts i objectes de dimensions similars, en quantitats importants) es deixarà un resguard lliure mínim d’1 m i si el risc d’obstrucció fos alt (segons la 5.2 IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de dimensions similars) es procurarà deixar un resguard lliure d’1,5 m.

Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta.

També en aquest cas caldrà fer l’anàlisi més complet possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per al càlcul. Així Obra de fàbrica Resguard lliure mateix són vàlides les recomanacions de l’apartat anterior pel que fa al càlcul del coeficient de rugositat de Manning.

• 50 m3/s > Q500 > 7,5 m3/ s i zona sense risc de danys catastròfics En zones sense risc de danys catastròfics, d’acord amb la definició que d’aquests fa la 5.2 IC on el cabal d’avinguda associat a 500 anys de període de retorn és inferior a 50 m3/s i superior a 7,5 m3/s, per a l’anàlisi del comportament hidràulic a l’entorn de l’obra, a més de la modelització esmentada en l’apartat anterior, es podran utilitzar altres metodologies simplificades. En qualsevol cas, és necessari estudiar i justificar els paràmetres i les consideracions utilitzades en el càlcul.

Com en el cas anterior, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran de permetre el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn. Per a aquest rang de cabals de disseny i zona sense risc de danys catastròfics es considera vàlida la metodologia proposada en la 5.2 IC per estimar la sobreelevació a l’entrada de les obres de pas. Cal tenir en compte que els àbacs i fórmules de la 5.2 IC donen el valor del calat

d’aigua aigua amunt de l’obra, i que a aquest cal restar-li el calat en la situació sense obra per obtenir la sobreelevació.

La sobreelevació per a l’avinguda associada a 500 anys de període de retorn haurà de ser menor de 0,3 m sobre el nivell actual, com a regla general. Si per les raons que siguin aquesta sobreelevació sobrepassa el límit de 0,30 m establert, s’haurà de justificar degudament l’absència d’afeccions a tercers. Com en el cas anterior, per a modificacions d’infraestructures existents aquesta sobreelevació haurà de ser menor de 0,5 m respecte la situació sense l’obra existent.

Per altra banda, en el cas d’obres de pas el resguard lliure mínim entre el màxim nivell de la làmina d’aigua en l’interior de l’obra i la clau de la mateixa, per a Q500, serà superior a 0,5 m. Si el risc d’obstrucció de l’obra de pas fos mig, (segons la 5.2 IC, quan poden ser arrossegades canyes, arbusts i objectes de dimensions similars, en quantitats importants) es deixarà un resguard lliure mínim d’1 m i si el risc d’obstrucció fos alt (segons la 5.2 IC, quan existeix perill que el corrent arrossegui arbres o objectes de dimensions similars) es procurarà deixar un resguard lliure d’ 1,5 m.

Aquest resguard lliure mínim s’haurà de mantenir en una longitud igual a l’amplada de la secció de la llera per on passa la major part del cabal i centrada amb aquesta.

També en aquest cas caldrà fer l’anàlisi més complet possible de les característiques del tram d’estudi i justificar cadascun dels paràmetres i consideracions utilitzades per al càlcul, seguint els criteris establerts en la Guia Tècnica (GT1, 2003).

• Q500 < 7,5 m3/s i sense risc de danys catastròfics Com en els casos anteriors, tant les infraestructures de nova construcció com les existents a modificar hauran d’assegurar el desguàs del cabal de disseny, que per aquelles amb caràcter permanent correspon a l’associat a 500 anys de període de retorn.

En general no serà estrictament necessària una anàlisi hidràulica de les condicions inicials de la llera natural, no obstant, s’haurà de comprovar que la sobreelevació de l’aigua provocada per la nova infraestructura o per la modificació proposada per a la infraestructura existent no afecta a tercers.

Per la resta d’obres de drenatge, el càlcul de les sobreelevacions es durà a terme mitjançant la metodologia proposada a la Instrucció 5.2-IC. Aquest càlcul es realitza tenint en compte les experiències observades en laboratori i al camp. Aquestes observacions mostren que el flux d’aigua en un conducte de drenatge transversal es pot produir de dues maneres diferents. Un flux amb l’anomenat control a l’entrada (entenent per control aquella secció on la capacitat de descarrega (cabal) es pot relacionar amb la alçada de l’aigua).

Control a l’entrada significa que la capacitat de la conducció és regulada per la geometria de la secció (àrea, forma i naturalesa del contorn) i per l’alçada de l’aigua a l’entrada de la conducció, independentment de que aquesta estigui descoberta o submergida; no sent afectada, en canvi, per la longitud, fregament i condicions de sortida d’aquesta.

Si la alçada de l’aigua a l’entrada és alta, el pendent és petit i la longitud de la conducció suficientment llarga, la secció de control pot passar de l’entrada a la sortida.

En el control a la sortida, als factors de regulació de la seva capacitat abans esmentats, s’hi afegeixen les pèrdues de carrega a l’entrada i l’alçada de l’aigua a la sortida.

L’experiència i la bona pràctica, aconsellen el disseny de les obres de drenatge transversal amb control a l’entrada, amb un pendent lleugerament superior al pendent crític, sortida lliure, mai submergida, conducció recta, secció i pendent constant i, finalment, tal i com

Page 19: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

20

s’indica en la Instrucció 5.2-IC, el nivell de l’aigua a l’entrada de l’obra a de ser inferior a l’expressada en la figura 5.15 d’aquesta instrucció, a més de complir que la relació entre la longitud i el pendent sigui inferior a l’expressa’t a les figures 5-12 a 5-14.

El nivell d’aigua a l’entrada, s’extreu de les figures 5.9 per a canonades i 5.10 per a conduccions rectangulars.

5.3 METODOLOGIA El dimensionament i/o comprovació de les obres de drenatge s’ha realitzat, en una primera fase, en règim uniforme mitjançant la fórmula de Manning, que adopta la següent formulació:

QA R I

nh h=⋅ ⋅

23

12

on:

Q: és el cabal evacuat per l’obra de drenatge.

Ah: és l’àrea de la secció transversal ocupada per l’aigua.

Rh: és el radi hidràulic.

I: és el pendent de la línia d’energia.

n: és el coeficient de rugositat de Manning.

Pel dimensionament en règim uniforme, el pendent de la línia d’energia (I) s’iguala al pendent de l’obra de drenatge (i), que ve determinada bàsicament pel pendent del curs natural de l’aigua.

El valor del coeficient de rugositat de Manning (n) depèn del material amb el que es construirà l’obra de drenatge.

El radi hidràulic (Rh) depèn de l’altura de la làmina d’aigua a l’interior de l’obra de drenatge i és igual a:

RAPh

h

m

=

on:

Ah: és l’àrea que ocupa l’aigua en la secció transversal, i per tant depèn de l’altura de la làmina lliure dins de l’obra de drenatge.

Pm: és el perímetre mullat, que correspon a la part de perímetre de la secció transversal de l’obra de drenatge que es situa per sota de la làmina lliure.

De la fórmula de Manning hem de extreure les dimensions de l’obra de drenatge, a partir del cabal de càlcul, el coeficient de rugositat de Manning, el pendent de l’obra de drenatge i l’altura de la làmina lliure, que són valors determinats mitjançant les característiques de la conca a desguassar, el tipus de material i de la pròpia geometria longitudinal.

Per altre costat, s’ha d’evitar que el moviment de l’aigua produeixi erosió. Per això, la velocitat mitja de l’aigua al col·lector ha de ser inferior als valors representats a la taula 1-3 de la instrucció 5.2-IC dependents de la naturalesa de la superfície per on transcorren.

La velocitat mitja de l’aigua és igual:

V QAh

=

on:

Q: és el cabal evacuat pel col·lector.

Ah: és l’àrea del col·lector ocupada per l’aigua.

Respecte a les dimensions, en el punt 3.3 Disseny d’obres de drenatge menors, de la publicació Recomanacions per al dissenys d’infraestructures que interfereixen amb cursos fluvial, gener de 2.004, esmenta que quan Q500<3,0 m3/s es podran acceptar diàmetres inferiors a 2,0 m, sempre que garanteixin el desguàs i l’absència de risc d’aterrament, a més a més, es deuran ajustar com a mínim a les mides que marca la 5.2-IC en funció de la longitud de l’obra. Aquesta limitació s’expressa a la següent taula:

Taula 3.1. Diàmetre mínim en funció de la longitud de l’obra de drenatge.

Longitud (m) 3 4 5 10 15

Diàmetre mínim (m) 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,8

A continuació es mostren els esquemes amb les variables geomètriques principals empleades en els càlculs, tant per al cas de tubs circulars com per al cas de marcs rectangulars:

Secció Circular Secció Rectangular

5.4 CÀLCULS HIDRÀULICS A continuació es mostren els resultats dels càlculs hidràulics realitzats per a les diferents obres de drenatge transversal seguint la metodologia exposada en l'apartat anterior, i s'inclouen les diferents comprovacions indicades en la Instrucció 5.2-IC i per l’ACA.

Page 20: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

21

5.4.1 Alternativa 1

OD / Conca PK Q (m3/s) L (m) i (%) n Comprov. y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m) i (%) y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 ODT MARC 2.351 2 x 2 50.3 3.8 0.02 Suficient 0.313 3.750 0.627 15.672 2.627 0.239 0.853 0.520 2.259 1.041 26.014 3.041 0.342

- / CL1 1+006 ODTL BAIXANT 0.093- / CL2 1+089 ODTL BAIXANT 0.070

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 ODTL MARC 0.835 2 x 2 25.3 10 0.02 Suficient 0.118 3.535 0.236 5.910 2.236 0.106 0.836 0.261 1.600 0.522 13.052 2.522 0.207

OF 2.1 / CT2 1+956 ODT CALAIX 4.903 6 x 6 18.3 9.24 0.02 Suficient 0.177 4.614 1.063 2.952 6.354 0.167 0.627 0.408 2.001 2.450 6.806 6.817 0.359ODT 3.1 / CT3 2+101 ODT MARC 10.290 3 x 3 18.7 4.5 0.02 Suficient 0.579 5.926 1.736 19.293 4.158 0.418 0.785 1.062 3.228 3.187 35.416 5.125 0.622

- / CL5 2+325 ODTL BAIXANT 0.167- / CL6 2+504 ODTL BAIXANT 0.551

ODT 3.2 / CT4 2+654 ODT MARC 2.176 2 x 2 20.7 5.3 0.02 Suficient 0.267 4.076 0.534 13.348 2.534 0.211 0.848 0.494 2.202 0.988 24.710 2.988 0.331- / CL7 2+898 ODTL BAIXANT 0.655

OF 4.1 / CL8 3+099 ODTL CALAIX 2.926 5 x 5.7 20.0 2 0.02 Suficient 0.232 2.519 1.162 4.076 5.465 0.213 0.671 0.327 1.790 1.634 5.733 5.654 0.289

BxH / Ø (m)RÈGIM CRÍTICDADES

TipusRÈGIM UNIFORME

OD / Conca PK Q (m3/s) y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m) Aletes Qesp He esp He (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 22.565 1.600 7.052 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.133 0.406 0.811

- / CL1 1+006- / CL2 1+089

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 36.606 1.600 11.439 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.047 0.165 0.330

OF 2.1 / CT2 1+956 658.734 4.800 22.873 28.800 80.000 15.600 1.846 <30º 0.018 0.062 0.373ODT 3.1 / CT3 2+101 72.399 2.400 10.055 7.200 80.000 7.800 0.923 <30º 0.211 0.539 1.618

- / CL5 2+325- / CL6 2+504

ODT 3.2 / CT4 2+654 26.649 1.600 8.328 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.123 0.389 0.778- / CL7 2+898

OF 4.1 / CL8 3+099 221.898 4.560 9.732 22.800 80.000 14.120 1.615 <30º 0.014 0.048 0.274

SOBREELEVAC. NIVELL AIGUADADES CABAL MÀXIM A 80% DE CAPACITAT

OD / Conca PK 0.6≤v ≤6 m/s Tipues Règim L/Jmax (L/J)/(L/J)max (He/H)max He max (m) Calat sortida Fig. 5.12/13/14 5.2-IC He max Fig. 5.15 5.2-IC δ (m) Nivell sortida e (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.021 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.365 Mitjà 2.016 1.030 Compleix

- / CL1 1+006- / CL2 1+089

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.004 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.123 Mitjà 1.367 0.755 Compleix

OF 2.1 / CT2 1+956 Compleix Règ.Ràpid 1631.17 0.001 3.000 18.000 Compleix Compleix Compleix 0.138 Alt 2.844 1.262 CompleixODT 3.1 / CT3 2+101 Compleix Règ.Ràpid 1333.52 0.003 3.000 9.000 Compleix Compleix Compleix 0.912 Mitjà 3.597 2.369 Compleix

- / CL5 2+325- / CL6 2+504

ODT 3.2 / CT4 2+654 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.006 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.333 Mitjà 1.958 1.114 Compleix- / CL7 2+898

OF 4.1 / CL8 3+099 Compleix Règ.Ràpid 1631.17 0.006 3.000 17.100 Compleix Compleix Compleix 0.102 Alt 2.342 0.556 Compleix

Energia (m)COMPROVACIONSDADES

Page 21: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

22

5.4.2 Alternativa 2

OD / Conca PK Q (m3/s) L (m) i (%) n Comprov. y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m) i (%) y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 ODT MARC 2.351 2 x 2 50.3 3.8 0.02 Suficient 0.313 3.750 0.627 15.672 2.627 0.239 0.853 0.520 2.259 1.041 26.014 3.041 0.342

- / CL1 1+006 ODTL BAIXANT 0.093- / CL2 1+089 ODTL BAIXANT 0.070

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 ODTL MARC 0.835 2 x 2 25.3 10 0.02 Suficient 0.118 3.535 0.236 5.910 2.236 0.106 0.836 0.261 1.600 0.522 13.052 2.522 0.207

OF 2.1 / CT2 1+956 ODT CALAIX 4.906 6 x 6 18.6 9.24 0.02 Suficient 0.177 4.615 1.063 2.953 6.354 0.167 0.627 0.409 2.002 2.451 6.809 6.817 0.360ODT 3.1 / CT3 2+099 ODT MARC 10.306 3 x 3 19.4 4.5 0.02 Suficient 0.579 5.929 1.738 19.313 4.159 0.418 0.785 1.064 3.230 3.191 35.451 5.127 0.622

- / CL5 2+310 ODTL BAIXANT 0.217- / CL6 2+453 ODTL BAIXANT 0.740

ODT 3.2 / CT4 2+708 ODT MARC 2.272 2 x 2 43.0 13.4 0.02 Suficient 0.203 5.592 0.406 10.161 2.406 0.169 0.851 0.509 2.234 1.017 25.432 3.017 0.337ODTL 3.1 / CL7 3+010 ODTL TUB 1.130 Ф 2 49.3 7.66 0.02 Suficient 0.277 4.290 0.263 1.382 1.526 13.861 1.526 0.173 1.022 0.454 2.110 0.536 1.675 1.986 22.696 1.986 0.270

OF 4.1 / CL8 3+157 ODTL CALAIX 2.530 5 x 5.7 13.1 2 0.02 Suficient 0.212 2.383 1.061 3.724 5.425 0.196 0.683 0.297 1.706 1.483 5.203 5.593 0.265

RÈGIM CRÍTICDADES RÈGIM UNIFORMEBxH / Ø (m)Tipus

OD / Conca PK Q (m3/s) y (m) v (m/s) A (m2) b (m) α (rad) % Capac. PM (m) RH (m) Aletes Qesp He esp He (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 22.565 1.600 7.052 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.133 0.406 0.811

- / CL1 1+006- / CL2 1+089

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 36.606 1.600 11.439 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.047 0.165 0.330

OF 2.1 / CT2 1+956 658.734 4.800 22.873 28.800 80.000 15.600 1.846 <30º 0.018 0.062 0.373ODT 3.1 / CT3 2+099 72.399 2.400 10.055 7.200 80.000 7.800 0.923 <30º 0.211 0.540 1.620

- / CL5 2+310- / CL6 2+453

ODT 3.2 / CT4 2+708 42.374 1.600 13.242 3.200 80.000 5.200 0.615 <30º 0.128 0.398 0.796ODTL 3.1 / CL7 3+010 26.766 1.600 9.934 2.694 1.600 4.429 80.000 4.429 0.608 0.064 0.255 0.510

OF 4.1 / CL8 3+157 221.898 4.560 9.732 22.800 80.000 14.120 1.615 <30º 0.012 0.042 0.237

DADES SOBREELEVAC. NIVELL AIGUACABAL MÀXIM A 80% DE CAPACITAT

OD / Conca PK 0.6≤v ≤6 m/s Tipues Règim L/Jmax (L/J)/(L/J)max (He/H)max He max (m) Calat sortida Fig. 5.12/13/14 5.2-IC He max Fig. 5.15 5.2-IC δ (m) Nivell sortida e (m)ODT 1.1 / CT1 0+841 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.021 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.365 Mitjà 2.016 1.030 Compleix

- / CL1 1+006- / CL2 1+089

ODTL 2.1 / CL3 + CL4 1+412 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.004 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.123 Mitjà 1.367 0.755 Compleix

OF 2.1 / CT2 1+956 Compleix Règ.Ràpid 1631.17 0.001 3.000 18.000 Compleix Compleix Compleix 0.139 Alt 2.845 1.263 CompleixODT 3.1 / CT3 2+099 Compleix Règ.Ràpid 1333.52 0.003 3.000 9.000 Compleix Compleix Compleix 0.913 Mitjà 3.599 2.371 Compleix

- / CL5 2+310- / CL6 2+453

ODT 3.2 / CT4 2+708 Compleix Règ.Ràpid 630.96 0.005 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.350 Mitjà 1.990 1.797 CompleixODTL 3.1 / CL7 3+010 Compleix Règ.Ràpid 500.00 0.013 3.000 6.000 Compleix Compleix Compleix 0.166 Alt 1.425 1.215 Compleix

OF 4.1 / CL8 3+157 Compleix Règ.Ràpid 1631.17 0.004 3.000 17.100 Compleix Compleix Compleix 0.088 Alt 2.218 0.502 Compleix

DADESEnergia (m)

COMPROVACIONS

Page 22: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

23

6 DRENATGE LONGITUDINAL El drenatge longitudinal ho conformen les cunetes de peu de terraplè, les cunetes de cap de talús en desmunt i les cunetes de plataforma, a més dels col·lectors sota calçada per al desguàs transversal de l'aigua aportada per les cunetes en els punts baixos de la plataforma, i de baixants en els talussos, a col·locar cada certa distància.

Les cunetes de plataforma es preveuen revestides i transitables, i es corresponen amb la TTR-15, tenint en compte que la velocitat de projecte és inferior a 80 km/h i en compliment de la taula següent:

Les cunetes de peu i cap de talús seran en terres, de secció triangular d'1,5 m d'amplada i profunditat concorde al pendent del talús. A més d'aquestes, en certs punts es disposen cunetons de distribució, quan en el desguàs d'una ODT no existeix una llera definida.

Totes aquestes actuacions estan definides en els plànols corresponents.

Page 23: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,

MILLORA GENERAL. VARIANT. VARIANT DE SARRAL. CARRETERA C-241D DEL PK 7+700 AL 11+100. TRAM: SARRAL

ANNEX 07. CLIMATOLOGIA, HIDROLOGIA I DRENATGE

AAPPÈÈNNDDIIXX 11:: PPLLÀÀNNOOLLSS DDEE DDRREENNAATTGGEE

Page 24: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 25: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 26: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 27: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 28: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 29: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 30: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 31: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 32: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 33: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 34: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 35: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 36: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 37: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 38: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 39: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,
Page 40: A07 Climatologia, hidrologia i drenatge ·  · 2010-12-02millora general. variant. variant de sarral. carretera c-241d del pk 7+700 al 11+100. tram: sarral annex 07. climatologia,