estudio de hidrologia e hidraulica

PROYECTO: “Creación del Camino Vecinal entre los Centros Poblados de Oscoroque –Mio, Distrito de Crucero - Carabaya – Puno”

ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA

PROYECTO: “Creación del Camino Vecinal entre los Centros Poblados de

Oscoroque – Mio, Distrito de Crucero - Carabaya – Puno”

ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA Página 1


PROYECTO: Creación del Camino Vecinal entre los Centros Poblados de Oscoroque – Mio, Distrito de Crucero -

Carabaya – Puno.__________________________________________________________

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1. ASPECTOS GENERALES

1.1. OBJETIVOS

Conocer el drenaje superficial natural del terreno.

El objetivo principal de este estudio es Identificar posible limitaciones y/o restricciones hidrológicas- hidráulicas que deban ser consideradas en el proceso de diseño del proyecto

Determinar los principales parámetros geomorfológicos de la cuenca que tiene influencia directa sobre la carretera en estudio.

Estimar los caudales de diseño, según la normatividad actual para diferentes periodos de retorno.

El objetivo del diseño de las obras de drenaje de la plataforma es mantener las pistas de tránsito libres de inundación para la probabilidad de la precipitación de diseño.

1.2. ALCANCES

Evaluación hidrológica del área del proyecto.

Determinación de las características de las cuencas que cruzan el proyecto.

Calculo de las dimensiones del drenaje transversal de la vía.

El drenaje transversal de la carretera debe atravesar bajo la plataforma de la carretera sin causar daños a ésta, riesgos al tráfico o a la propiedad adyacente.


“ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA”


2. HIDROLOGIA

El propósito del estudio es elaborar el estudio hidrológico de la zona donde se ubican las quebradas por las que atravesara la vía proyectada, comprendido entre los centros poblados de Oscoroque - Mio entre otras comunidades más que atraviesa la vía, con el propósito de conocer los requerimientos de obras de drenaje de la carretera, con el cruce de las diferentes quebradas existentes.

El adecuado estudio de la hidrología local evitará la destrucción y deterioro total o parcial de la carretera y evitara impactos ambientales que serian consecuencia de la modificación del sentido de los cauces de agua producidos por la escorrentía.

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer las características hidrológicas de las quebradas consideradas, se realizó el estudio en las siguientes etapas:

i. Recopilación de información

Comprende la recolección, evaluación y análisis de la documentación existente como cartografía y pluviometría del área de estudio.

PLUVIOMETRÍA

La escorrentía existente y producida en el área de estudio, proviene exclusivamente de las precipitaciones pluviales caídas en la zona.

Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de estudio o cercanas a ella, están siendo administradas por Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), y la que se encuentra en la zona de estudio es la estación de CRUCERO.

HIDROMETRIA

Las quebradas que cortan el trazo de la carretera no cuentan con estaciones de medición de caudales de los ríos y sus afluentes que se ubican en el área de influencia de la



carretera en toda su longitud, se constituyen en las principales fuentes de agua y en los principales drenes colectores.

CARTOGRAFIA

Los tramos de la carretera estudiados, se ubican íntegramente en el siguiente mapa del Instituto Geográfico Nacional (IGN), carta nacional a escala 1:1000,000 Siguiente:

Crucero hoja 29 X

ii. Trabajos de campo.- Consiste en un recorrido del camino para su evaluación y observación de las características, relieve y aspectos hidrológicos de las quebradas así como la identificación de las zonas y la ubicación de las estructuras necesarias para el drenaje de la carretera.

iii. Fase de gabinete.- Corresponde al procesamiento, análisis, determinación de los parámetros de diseño para el dimensionamiento de las obras de arte.

2.1. DESCRIPCION DE LA HIDROLOGIA

i. Clima y Meteorología

El análisis de los elementos meteorológicos y climatológicos del Estudio ha sido efectuado considerando la información proporcionada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI, para los periodos entre 2000 y 2004.

Cuadro 3.3.1Ubicación geográfica y política de la Estación de Monitoreo

Estación Latitud Longitud

Altitud(Msnm.)

Distrito Provincia

Región

Crucero 14°21' S 70°1' W 4130.00 Crucero Carabaya Puno Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI,

Diciembre 2005

ii. Temperatura



Para un mejor análisis de este elemento se ha procedido a disgregar el estudio de este en temperatura máxima media mensual, temperatura mínima media mensual y temperatura media mensual.

Temperatura Máxima Media Mensual

Los rangos de temperatura son de 13.48 ºC en el mes de julio a 15.86 en el mes de noviembre (cuadro 3.3.2).

Cuadro 3.3.2Temperatura Máxima Media Mensual Estación Crucero (ºC)

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

2000 14,3 13,9 14,5 15,8 16,

3

14,6 14,2 15,0 16,4 14,2 17,2 14,0

2001 12,7 13,8 13,8 14,8 14,

3

14,1 13,5 14,

3

15,7 15,5 16,1 15,6

2002 15,2 13,9 14,7 14,3 15,

3

14,8 12,6 14,6 15,3 15,1 15,5 15,3

2003 14,6 15,0 14,8 15,0 15,

0

14,7 14,1 14,3 14,9 15,8 15,2 14,4

2004 13,1 14,1 14,4 14,9 14,

6

13,0 13,0 13,2 14,3 15,1 15,3 14,4

Prom

.

13,9

8

14,1

4

14,4

4

14,9

6

15,

1

14,2

4

13,4

8

14,2

8

15,3

2

15,1

4

15,8

6

14,7

4

Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI, Diciembre 2005

Temperatura Mínima Media Mensual

En cuanto a la temperatura mínima promedio mensual, éstas pueden alcanzar valores bajo cero, los que frecuentemente se presentan a partir de abril, es decir desde mediados del otoño y duran hasta noviembre. El mayor valor promedio corresponde al registrado en el mes de enero (2,62) y el valor mínimo promedio es de -7.92, registrado en julio. (Ver cuadros 3.3.3).

Cuadro 3.3.3Temperatura Mínima Media Mensual Estación Crucero

(ºC)



AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

2000 1,8 1,2 1,0 -2,4 -5,4 -7,4 -9,0 -5,9 -4,0 -0,3 -0,6 1,4

2001 2,9 2,9 2,5 -0,7 -3,4

-7,7 -6,4 -7,0 -2,7 -0,2 1,1 1,9

2002 2,3 3,2 2,8 0,9 -4,1 -5,9 -6,2 -6,0 -2,4 0,5 1,2 3,0

2003 3,3 2,9 2,4 -0,4 -4,0 -8,4 -9,4 -7,0 -4,2 -2,6 -1,2 1,7

2004 2,8 1,8 0,5 -1,1 -6,9 -8,9 -8,6 -7,3 -3,5 -1,3 0,8 0,5

Prom 2,62 2,4 1,84 -0,74

-4,76

-7,66

-7,92

-6,64

-3,36 -0,78 0,26 1,7


Temperatura Media Mensual

La medida de este valor nos permite identificar su tendencia y predecir cuál será el comportamiento de este parámetro en los meses en que se desarrolle el estudio, debiendo señalar que el promedio de la temperatura media oscila entre 2.78ºC en julio y 11.3ºC en noviembre.

Cuadro 3.3.4Temperatura Media Mensual Estación Crucero (ºC)

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC2000 8,1 7,6 7,8 6,7 5,5 3,6 2,6 4,6 6,2 7,0 8,3 7,72001 7,8 8,4 8,2 7,1 5,5 3,2 3,6 3,7 6,5 7,7 8,6 8,82002 8,8 8,6 8,8 7,6 5,6 4,5 3,2 4,3 6,5 7,8 8,4 9,22003 9,0 9,0 8,6 7,3 5,5 3,2 2,4 3,7 5,4 6,6 7,0 8,12004 8,0 8,0 7,5 6,9 3,9 2,1 2,2 3,0 5,4 6,9 8,1 7,5Prom.

8,3 8,27

8,14

7,11

5,17

3,29

2,78

3,82

5,98 7,18 8,06 8,22


Como se aprecia en el cuadro 3.4, los valores más bajos se alcanzan en los meses de invierno. Tendiendo a mantenerse constante de noviembre hasta marzo, a partir de donde empieza un descenso hasta julio, donde nuevamente se incrementa. Esta información deberá de ser tomada en cuenta en el desarrollo del Estudio, pues permitirá tomar las previsiones necesarias en la etapa de conservación y construcción de la carretera, sobre todo teniendo en cuenta que mucha de la mano de obra calificada que se empleará no es propia del lugar.

iii. Vientos



El análisis de los vientos es un factor importante en el estudio y desarrollo del proyecto vial, puesto que, dadas las características de traslado de grandes cantidades de tierra como material de relleno o de corte, o simplemente para su disposición en los depósitos de material excedente, es necesario evaluar los aspectos de dirección y velocidad de vientos, y determinar sus características en el área de influencia del proyecto.

En función a lo establecido en el párrafo anterior es que se han desarrollado los siguientes puntos del análisis de vientos:

Dirección

En el hemisferio sur los vientos predominantes son los Alisios, de dirección Sur - Este. Sin embargo, la influencia de la Cordillera de los Andes y las Zonas de Vidas de Nivel Subtropical (NS) y Tundra pluvial – Subalpino Subtropical (Tp – AS) hacen que el área de influencia del proyecto presente un comportamiento particular, tal como se puede comprobar en los cuadros 3.3.5.

La estación de Crucero nos muestra una tendencia ya más definida, con vientos provenientes del norte durante todo el año.

Cuadro 3.3.5Dirección del Viento, Estación Crucero

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JU

L

AGO SET OCT NOV DIC

2000 N N N N N N N N N N N N

2001 N N N N S N N N N N N N

2002 N N N N N N N N N N N N

2003 N N N N N N N N N N S N

2004 E N N N N N N N N N N N


Velocidad



El análisis de la velocidad de los vientos es importante pues se convierte en una herramienta fundamental en la evaluación e identificación de impactos ocasionados por la construcción, mejoramiento y operatividad de la vía, para lo cual se empleará como herramienta, la escala de Beaufort (cuadro 3.3.6), la cual establece características del viento según la velocidad que las rige.

Cuadro 3.3.6Escala de Beaufort

Nº deescal

aDenominación m/s Km/h Efectos en tierra

0 Calma 0-0,2 0-1 El humo sube verticalmente1 Ventolina 0,3-

1,51-5 El humo se inclina

2 Flojito(brisa ligera)

1.6- 3.3

6-11 Mueve hojas de árboles y banderas. El viento se siente en la cara. Los gallardetes comienzan a ondear

3 Flojo(brisa débil)

3,4-5,4

12-19

Agita hojas y ramas de árboles en constante movimiento. Los gallardetes ondean plenamente

4 Bonancible(brisa moderada)

5,5-7,9

20-28

Mueve las ramas. Polvareda. Se elevan los papeles ligeros. Ondean las banderas.

5 Fresquito(brisa fresca)

8.0-10,7

29-38

Mueve arbolitos. Se forman ondas en lagos y estanques. Levanta bastante polvo.

6 Fresco(brisa fuerte)

10,8-13,8

39-49

Mueve ramas grandes y es muy difícil llevar abierto el paraguas. Silbar del viento en tendidos de líneas eléctricas

7 Frescachon(viento fuerte)

13,9-17,1

50-61

Mueve árboles y es difícil cambiar contra el viento.Las banderas son arrancadas. Aparecen los primerosdaños en tendidos de líneas eléctricas

8 Duro (vientotormentoso)(temporal)

17,2-20,7

62-74

Desgaja ramas y apenas se puede caminar al descubierto. Caídas de anuncios mal soportados

9 Muy duro(tormenta)(temporal fuerte)

20,8-24,4

75-88

Derriba chimeneas y arranca tejas y cubiertas.Ruptura de ramas gruesas de árboles. Causa ligeros desperfectos

10 Temporal 24,5- 89- Desgarra ramas de árboles



(tormentaintensa) (temporalduro)

28,4 102 frondosos. Daños considerables en construcciones. Imposibilidad de mantenerse en pie y al descubierto.

11 Borrasca (tormentahuracanada)(temporal muy duro)

28,5-32,6

103-117

Comienzan a ser arrastrados objetos pesados.Grandes destrozos en general

12 Huracán >32,7 >118 Arranca árboles de cuajo y destruye construcciones de adobe y madera. Arrastra vehículos, daños graves y generalizados.

Fuente: elaboración propia

La velocidad del viento, en m/s, fue determinada en función al registro de datos que presentan la estación de crucero y cuyos valores medios mensuales se presentan en el cuadro siguiente.Según la escala de Beaufort podemos afirmar que los vientos tienen una velocidad menor de 0.8 m/s, alcanzando los 2.0 m/s, lo cual se traduce en un comportamiento del viento entre Flojito (mueve hojas de árboles y banderas) y Ventolina (el humo se inclina). Las menores velocidades (alrededor de 1 m/s) se presentan en los meses de verano a invierno, mientras aumenta a 2 m/s en los meses de primavera (septiembre – diciembre).

Cuadro 3.3.7Velocidad Media (m/s) en la Estación de Crucero

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC2000 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8 0.9 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.02001 1.0 1.0 0.9 1.0 0.9 1.0 0.7 2.0 2.0 2.0 1.0 1.02002 1.0 1.0 2.0 0.9 0.9 1.0 1.0 2.0 1.0 2.0 1.0 1.02003 0.9 1.0 1.0 1.0 1.0 0.7 1.0 0.9 2.0 2.0 2.0 2.02004 1.0 1.0 1.0 2.0 0.9 1.0 0.9 2.0 1.0 2.0 2.0 2.0


iv. Precipitación

Se cuenta con las precipitaciones medias mensuales registradas en la estación de Crucero, desde los años de 1964 a hasta el 2002.



El registro de las precipitaciones se muestra en el cuadro 3.8, se puede apreciar que la precipitación media mensual varía desde 5.5 mm julio hasta los 165.8 mm en el mes de enero.

La estación está ubicada a 4130 msnm. Debido a la precipitación se presenta un periodo húmedo durante los meses de setiembre y abril y un periodo seco entre los meses de mayo a agosto, propias del altiplano.

Cuadro 3.3.8Precipitación en la Estación de Crucero

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL

1964 96.0 77.2135.

1 35.1 0.0 0.0 0.0 0.016.

2 21.3 37.6109.

4 527.9

1965135.

6117.

4 79.4 30.1 1.5 0.0 0.0 1.122.

9 24.7 49.3142.

3 604.3

1966 35.2160.

5110.

0 9.5 36.8 0.0 0.0 1.842.

2 63.2 43.8 54.0 557.0

1967 34.9106.

9 85.5 2.4 29.2 3.2 13.6 23.144.

6 75.2 27.6175.

2 621.4

1968 98.1130.

6108.

6 12.5 0.0 0.0 38.0 23.440.

9 43.9 51.9

1969229.

7 83.0 81.8 17.6 4.6 6.0 9.0 16.528.

8 39.5 76.8 56.2 649.5

1970145.

7169.

6118.

8 70.1 12.1 8.1 0.0 0.0 61.2 61.2234.

0

1971230.

7287.

7 53.2 35.5 0.0 8.7 0.0 3.4 5.0 28.6159.

3174.

9 987.0

1972177.

2 82.9 81.7108.

1 24.2 5.4 0.0 31.049.

7 86.4101.

1148.

4 896.1

1973244.

4134.

4 98.6123.

6 11.4 0.7 23.2 3.844.

8 89.1 49.8152.

2 976.0

1974136.

5254.

0102.

1 73.0 3.6 11.7 9.7 26.547.

2103.

6 62.9179.

21010.

0

1975137.

7116.

2 92.8113.

4 12.8 2.8 1.5 10.780.

5 57.8 74.9180.

8 881.9

1976220.

7102.

1114.

7 41.0 34.8 2.8 3.5 12.165.

1 12.1 42.7151.

2 802.8

1977108.

0140.

2118.

3 88.1 22.6 9.5 5.7 0.045.

0 30.1158.

6126.

5 852.6

1978158.

1168.

0161.

3 65.3 5.4 14.3 0.0 1.989.

7 20.4121.

7224.

91031.

0

1979196.

9158.

0181.

7103.

7 32.1 0.0 0.0 31.851.

6 43.6 92.8190.

51082.

7

1980206.

2 91.3149.

5 35.8 13.3 0.0 0.0 3.792.

5109.

5 23.6 65.4 790.8

1981191.

8218.

0221.

9 87.1 2.3 4.3 0.0 3.768.

6 80.5104.

3166.

71149.

2

1982156.

7111.

1 77.1 33.4 5.8 7.6 0.0 7.112.

8 44.7135.

8 90.8 682.9

1983 27.2154.

3105.

8113.

7 14.2 5.8 0.0 1.829.

8 31.4 39.3 92.6 615.9

1984397.

3228.

0124.

4 71.8 9.1 3.8 4.0 33.917.

0105.

2129.

2141.

51265.

2

1985229.

9106.

1145.

0122.

6 28.6 35.2 0.0 24.456.

0 49.0151.

0267.

81215.

6

1986251.

5340.

7227.

4146.

4 9.0 0.0 5.3 33.561.

1 41.5116.

1190.

11422.

6

1987247.

6117.

8165.

3 25.0 21.7 7.6 41.1 0.016.

4 73.5148.

2111.

5 975.7



1988116.

9161.

3164.

6 88.5 22.0 0.0 0.0 0.020.

8 57.0 49.8164.

1 845.0

1989172.

6 85.4147.

4 28.2 13.1 25.4 0.0 25.546.

9 60.7 79.6109.

3 794.1

1990156.

6112.

8 83.8 55.6 0.0 48.2 0.0 3.731.

3106.

6185.

1 81.9 865.6

1991125.

5 80.8176.

5 59.8 49.5 30.5 0.0 0.572.

9 43.1 87.3183.

9 910.3

1992279.

1274.

7137.

5 4.9 0.8 24.5 7.4116.

7 3.6 59.9201.

8159.

81270.

7

1993178.

3 81.5 91.0 84.2 14.9 8.5 0.0 36.225.

5 37.1103.

5160.

8 821.5

1994284.

9423.

2135.

4 83.0 24.9 5.6 0.0 5.197.

6 58.7 62.3208.

41389.

1

1995177.

9 97.9152.

8 38.3 28.2 2.3 0.0 12.724.

1 42.2 82.1 95.2 753.7

1996162.

6134.

6 26.1 51.7 36.3 0.0 0.0 19.714.

0 26.4103.

9 76.7 652.0

1997205.

3331.

8197.

8 42.6 16.1 0.0 0.0 13.914.

6 42.4 94.5 31.3 990.3

1998 37.3 93.4157.

2 67.1 0.4 4.4 0.0 0.7 2.3116.

9101.

7 37.6 619.0

1999141.

0120.

0171.

1 67.3 31.7 0.8 0.5 0.055.

7 44.9 64.4 36.3 733.7

2000111.

8 61.1 67.1 4.1 7.4 9.2 5.0 5.910.

7 87.5 23.8107.

2 500.8

2001170.

3 65.1135.

4 27.1 17.6 0.0 16.1 11.321.

3 87.1 50.2 89.3 690.8

2002 52.5166.

9 91.8 22.5 11.4 1.0 21.2 10.025.

8 71.0 74.9149.

5 698.5

N' DATOS 39 39 39 39 39 38 39 39 39 39 38 39 37

MEDIA165.

8152.

5125.

0 58.7 15.6 7.6 5.5 14.338.

3 58.4 88.8132.

5 868.5DESV.STD 76.4 82.8 44.3 37.5 12.6 10.9 9.9 20.2

25.9 27.5 45.0 58.1 237.6

MIN 27.2 61.1 26.1 2.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 12.1 23.6 31.3 500.8

MAX397.

3423.

2227.

4146.

4 49.5 48.2 41.1116.

797.

6116.

9201.

8267.

81422.

6

MEDIANA162.

6120.

0118.

8 55.6 13.1 4.1 0.0 7.131.

3 57.0 80.9142.

3 845.0Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI

En la grafica 3.3.1 se muestra más claramente las intensidades de la precipitación en la estación de Crucero mensualmente, teniendo los meses de junio y julio las precipitaciones más bajas y en los meses de verano las precipitaciones más altas.

Grafica 3.3.1



Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI

Intensidad de lluvias

En nuestro país, debido a la escasa cantidad de información pluviográfica que se tiene, difícilmente pueden elaborarse las curvas de intensidad de lluvias. Ordinariamente solo se cuenta con lluvias máximas en 24 horas por lo que el valor de la intensidad de la precipitación pluvial máxima generalmente se estima a partir de la precipitación máxima en 24 horas, multiplicada por un coeficiente de duración.

Cuadro 3.3.9Precipitaciones máximas del mes en 24 horas.

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL

196418.

027.

029.

026.

031.

0 0.0 0.0 7.6 7.219.

0

196529.

027.

0

1966 11.

028.

029.

721.

529.

2

196723.

020.

024.

018.

6 4.5 0.511.

612.

2 7.012.

0 8.022.

0 163.4

196831.

529.

025.

5 5.0 2.6 2.014.

5 0.8 17.

7

196936.

5 27.

333.

0 0.0 0.013.

8 2.014.

228.

018.

414.

0

197045.

060.

526.

522.

3 3.7 2.0 0.0 0.040.

818.

926.

541.

0 287.2

197129.

021.

012.

037.

3 2.7 0.1 0.0 1.0 0.029.

020.

925.

4 178.4

197238.

127.

940.

020.

0 1.2 0.0 0.0 6.510.

421.

143.

825.

1 234.1

197320.

223.

537.

133.

8 9.9 4.8 0.013.

620.

521.

620.

813.

0 218.8

197414.

020.

929.

518.

5 7.3 0.0 0.016.

311.

110.

210.

333.

0 171.1

197536.

820.

119.

3 9.9 6.0 7.3 0.0 6.621.

718.

026.

624.

3 196.6



197622.

016.

824.

730.

913.

9 8.0 6.8 6.124.

818.

614.

525.

0 212.1

197747.

241.

127.

111.

8 0.0 0.0 5.6 0.025.

918.

441.

436.

4 254.9

197817.

539.

126.

314.

5 2.6 0.5 0.0 0.019.

015.

034.

928.

8 198.2

197942.

841.

035.

041.

6 2.3 1980 1981 1982 1983 1984 1985

1986 3.030.

829.

7

198725.

117.

325.

410.

3 1.0 0.012.

010.

8 5.112.

316.

0 1988

1989 19.

817.

614.

6 9.920.

5

199019.

627.

127.

812.

4 4.211.

9 1.2 2.019.

310.

522.

6

199131.

916.

918.

111.

510.

218.

2 0.0 0.0 6.814.

813.

226.

0 167.6

199213.

414.

5 6.7 2.1 0.0 0.4 0.010.

8 4.9 6.113.

914.

3 87.1

199322.

010.

718.

313.

3 3.1 4.8 4.1 9.9 9.6 9.322.

022.

5 149.6

199422.

524.

521.

810.

1 8.6 2.0 0.0 3.7 3.120.

315.

321.

4 153.3

199518.

821.

222.

5 6.8 3.8 0.0 0.0 0.0 7.915.

842.

114.

5 153.4

199622.

029.

017.

812.

3 9.1 0.0 8.6 4.0 8.712.

718.

622.

7 165.5

199735.

120.

730.

5 8.9 1.7 0.0 0.0 8.521.

315.

421.

130.

5 193.7

199813.

918.

536.

822.

6 0.0 2.2 0.0 3.8 2.933.

023.

520.

2 177.4

199929.

617.

035.

011.

4 3.8 0.0 0.0 0.013.

312.

7 5.817.

7 146.3

200022.

717.

729.

2 7.3 1.9 3.2 2.0 3.9 5.230.

324.

218.

2 165.8

200126.

624.

834.

5 8.820.

8 0.0 4.6 2.5 3.8 9.8 7.011.

2 154.4

200217.

224.

518.

015.

215.

0 5.2 5.0 2.4 8.224.

021.

116.

8 172.6

N' DATOS 29 28 28 28 28 26 26 29 28 29 29 28 22

MEDIA26.

625.

025.

917.

0 6.1 2.8 3.4 5.412.

617.

320.

723.

0 181.9

DESV.STD 9.310.

0 7.610.

2 6.9 4.3 4.8 5.5 9.5 7.510.

0 7.1 41.0

MIN13.

410.

7 6.7 2.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 5.811.

2 87.1

MAX47.

260.

540.

041.

631.

018.

214.

519.

840.

833.

043.

841.

0 287.2

MEDIANA23.

022.

426.

412.

9 3.8 0.5 0.0 3.8 9.215.

820.

822.

6 171.9Fuente: Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología- SENAMHI



En el cuadro 3.3.10 se muestran coeficientes de duración, entre 1 hora y 48 horas, los mismos que podrán usarse, con criterio y cautela, para el cálculo de la intensidad cuando no se disponga de mejor información.

Cuadro 3.3.10Coeficientes de duración lluvias entre 48 horas y una horaDuración de la precipitación

en horas

Coeficiente

1 0.252 0.313 0.384 0.445 0.506 0.568 0.6410 0.7312 0.7914 0.8316 0.8718 0.9020 0.9322 0.9724 1.0048 1.32

Fuente: Manual de diseño de Carreteras no Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito

Con la ayuda del cuadro 3.3.10, se calcula la intensidad máxima para 26.6 mm/día, que es el equivalente a 6.65 mm/hr para una duración de 1 horas, dato que se utilizara en el cálculo de los caudales para los estudios hidráulicos.

v. Período de retorno

La selección del caudal de diseño para el cual debe proyectarse un drenaje superficial, está relacionada con la probabilidad o riesgo que ese caudal sea excedido durante el período para el cual se diseña la carretera.



El riesgo o probabilidad de excedencia de una caudal en un intervalo de años, está relacionado con la frecuencia histórica de su aparición o con el período de retorno.

En el cuadro 3.3.11 se muestran los valores de los periodos de retorno y los años de vida útil para cada obra de arte.

Cuadro 3.3.11Valores de periodos de retorno, años de vida útil y riesgo de

excedencia

Obra de artePeriodo de

retorno (años)Años de vida

útilRiesgo de excedencia

cuneta 10 10 92.82%Alcantarilla de alivio

10 10 92.82%

Alcantarilla de paso y badenes

50 25 63.96%

Pontones 100 25 22.22%Fuente: elaboración Propia

3. DISEÑO HIDRAULICO

El sistema de drenaje tiene por finalidad alejar las aguas de la carretera para evitar deterioros en la estabilidad, durabilidad y problemas en la transitabilidad.

El adecuado drenaje evitará la destrucción y deterioro total o parcial de la carretera y evitara impactos ambientales que serian consecuencia de la modificación del sentido de los cauces de agua producidos por la escorrentía.

La presente carretera requiere un considerable número de alcantarillas y cunetas que permitan controlar el drenaje correcto de las aguas pluviales y fluviales en toda su longitud a rehabilitar, las soluciones adoptadas son para cada curso de agua que discurre el camino y aguas provenientes de evacuación longitudinal observándose la particularidad de características físicas, topográficas, hidráulicas y geológicas para cada una.

3.1. Drenaje transversal de la carretera



El drenaje transversal de la carretera se consigue mediante alcantarillas, badenes cuya función es proporcionar un medio para que el agua superficial que escurre por cauces naturales o artificiales de moderada importancia, en forma permanente o eventual, pueda atravesar bajo la plataforma de la carretera sin causar daños a ésta, riesgos al tráfico o a la propiedad adyacente.

ALCANTARILLAS

Se entiende por alcantarilla una estructura de drenaje cuya luz mayor, medida paralela al eje de la carretera, sea de hasta 6 m; Losas de luces hasta 8 m, se tratarán como pontones en lo relativo a su cálculo hidráulico. La alcantarilla debe ser capaz de soportar las cargas del tráfico en la carretera, el peso de la tierra sobre ella, las cargas durante la construcción, etc., es decir, también debe cumplir requisitos de tipo estructural.

La cantidad y la ubicación serán fijadas para garantizar el drenaje, evitando la acumulación excesiva de aguas. Además, en los puntos bajos del perfil debe proyectarse una alcantarilla de alivio, salvo solución alternativa.

La dimensión mínima interna de las alcantarillas deberá ser la que permite su limpieza y conservación. Para el caso de las alcantarillas de paso, es deseable que la dimensión mínima de la alcantarilla sea por lo menos 1.00 m. Para las alcantarillas de alivio pueden ser aceptables diámetros no menores a 0.40 m., pero lo más común es usar un diámetro mínimo de 0.60 m en el caso de tubos y ancho, alto 0.60 m en el caso rectangular.

i. Antecedentes de Terreno Necesarios

La cuenca hidrográfica y la cuenca hidrológica

Según el concepto de ciclo hidrológico, toda gota de lluvia que cae al suelo, continua en forma de escurrimiento e infiltración, luego va a lugares de concentración, allí parte se evapora y vuelve al espacio para formar el ciclo. Luego que la gota se infiltra, satura el suelo, pasa a percolación profunda y recarga los acuíferos. En este desplazamiento



vertical, el agua se puede encontrar con estratos impermeables (rocas duras) que movilizarán las partículas de agua dependiendo de la forma y tipo de rasgos geológicos.

Características morfometricas y fisiográficas de la cuenca

a. Área

Es el área neta de cada micro cuenca para el cálculo de obras de drenaje transversal y longitudinal, el cual se determino con el programa Autocad de la familia Autodesk, luego de determinar la cuenca al punto de interés, haciendo uso de la carta nacional, cuyos resultados se muestran más adelante y en el plano correspondiente a delimitación de micro-cuencas.

b. Perímetro

Es la longitud del límite exterior de la cuenca y depende de la superficie y la forma de la cuenca.

c. La forma de la cuenca

Es la configuración geométrica de la cuenca tal como está proyectada sobre el plano horizontal. La forma incide en el tiempo de respuesta de la cuenca, es decir, al tiempo de recorrido de las aguas a través de la red de drenaje, y, por consiguiente, a la forma del hidrograma resultante de una lluvia dada.

d. Pendiente del cauce principal (J)

El cauce principal es el caudal con mayor longitud de la cuenca. La pendiente del cauce principal es un indicador del grado de respuesta hidrológica de una cuenca a una tormenta.

J= Δhc / Lc

Donde: J = Pendiente del cauce principal.Δhc = Equidistancia entre la elevación de la

naciente y salida del cauce.



Lc = longitud del cauce principal.

e. Tiempo de concentración

Tiempo de concentración es el tiempo de recorrido del flujo en el sistema de cauces de una cuenca o tiempo de concentración relacionado con la intensidad media de precipitación se puede deducir por la fórmula:

T = 0.3 (Lc/J¼)¾

Siendo:T = Tiempo de concentración en horas.

Lc = Longitud del cauce principal en km.J = Pendiente media del cauce principal.

f. Caudal de diseño

Como no se cuenta con datos de caudales, la descarga máxima será estimada en base a las intensidades máximas y a las características de la cuenca, recurriendo al Método Racional. Este método que empezó a utilizarse de la mitad del siglo XIX, es probable el método más ampliamente utilizado hoy en día para la estimación de caudales máximos en cuencas de poca extensión, “Cuando las cuencas son pequeñas, se considera pertinente el método de la fórmula racional y/o de alguna otra metodología apropiada para la determinación del caudal de diseño. Se consideran cuencas pequeñas a aquellas en que el tiempo de concentración es igual o menor a 6 horas. El tiempo de recorrido del flujo en el sistema de cauces de una cuenca. A pesar que han surgido criticas validas acerca de lo adecuado de este método, se sigue utilizando debido a su simplicidad. La descarga máxima instantánea es determinada sobre la base de la intensidad máxima de precipitación y según la relación:

Q = C I A / 3.6

Q = Caudal m3/seg. (Para cuencas pequeñas) en la sección en estudio.

I = Intensidad de la precipitación pluvial máxima, previsible, correspondiente a una duración igual al



tiempo de concentración y a un período de retorno dado, en mm/h.

A = Área de la cuenca en km2.C = Coeficiente de escorrentía.

Cuadro 3.3.12Valores para la determinación del coeficiente de

escorrentía

CONDICIÓN

VALORES

Relieve del terreno

K1 = 40 Muy accidentadopendiente superioral 30%

K1 = 30Accidentadopendiente entre 10%y 30%

K1 = 20Onduladopendiente entre5% y 10%

K1 = 10Llanopendiente inferioral 5%

Permeabilidad del suelo

K2 = 20 Muy impermeableroca sana

K2 = 15Bastanteimpermeable arcilla

K2 = 10Permeable

K2 = 5Muy permeable

Vegetación K3 = 20Sin vegetación

K3 = 15PocaMenos del 10% dela superficie

K3 = 10BastanteHasta el 50% de lasuperficie

K3 = 5MuchaHasta el 90% de lasuperficie

Capacidad de retención

K4 = 20Ninguna

K4 = 15Poca

K4 = 10Bastante

K4 = 5Mucha

Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de transito

Cuadro 3.3.13Coeficiente de escorrentía

K = K1 + K2 + K3 + K4 (Ver cuadro 4.1.2.b)

C

100 0.8075 0.6550 0.5030 0.3525 0.20




Para la determinación del coeficiente de escorrentía también podrán tomarse como referencia, cuando sea pertinente, los valores mostrados en el Cuadro 3.3.13

Cuadro 3.3.14Coeficiente de escorrentía

Tipo de superficie Coeficiente de escorrentíaPavimento asfáltico y concreto

0.70 – 0.95

Adoquines 0.50 – 0.70Superficie de grava 0.15 – 0.30Bosques 0.10 – 0.20Zonas de vegetación densa• Terrenos granulares• Terrenos arcillosos

0.10 – 0.500.30 – 0.75

Tierra sin vegetación 0.20 – 0.80Zonas cultivadas 0.20 – 0.40Fuente: Manual de diseño geométrico de carreteras no pavimentadas de bajo volumen de transito

Del cuadro 3.3.14, se determina que el coeficiente de escorrentía para una zona con vegetación densa, en terrenos granulares varia de 0.10 a 0.50 tomando el valor para un C de 0.30.

Para el cálculo de la velocidad y del caudal en un canal con régimen hidráulico uniforme, se puede emplear la fórmula de Manning.

V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / PDonde:Q = Caudal m3/sV = Velocidad media m/sA = Área de la sección transversal ocupada por el agua

m2P = Perímetro mojado mR = A/P; Radio hidráulico mS = Pendiente del fondo m/mn = Coeficiente de rugosidad de Manning (cuadro 3.3.15)



Cuadro 3.3.15Valores del coeficiente de Manning

Tipo de canal Mínimo Normal

Máximo

Tubo metálico corrugado 0.021 0.024 0.030Tubo de concreto 0.010 0.015 0.020Canal revestido en concreto alisado

0.011 0.015 0.017

Canal revestido en concreto sin alisar

0.014 0.017 0.020

Canal revestido albañilería de piedra

0.017 0.025 0.030

Canal sin revestir en tierra o grava

0.018 0.027 0.030

Canal sin revestir en roca uniforme

0.025 0.035 0.040

Canal sin revestir en roca irregular

0.035 0.040 0.050

Canal sin revestir con maleza tupida

0.050 0.080 0.120

Río en planicies de cauce recto sin zonas con piedras y malezas

0.025 0.030 0.035

Ríos sinuosos o torrentosos con piedras

0.035 0.040 0.600


Además se diseñara para una alcantarilla cuadrada de concreto ciclópeo.

B

L



Donde:A = L (L-B)P = 3L – 2BPM = L (L-B) / 3L – 2B

- DATOS PARA LAS MICROCUENCAS DE LOS CAUCES QUE CRUSAN EL PROYECTO

PROGRESIVA 00 560

Figura 3.3.1Cuenca PROGRESIVA 00 560

Fuente: Elaboración Propia

CARACTERISTICAS:

Área: 17.14 km2

Perímetro: 17.42 km. Forma de la cuenca: rectangular Longitud del cauce principal: 5.15 km. Pendiente del cauce principal:

J= Δhc / LcJ = (4550 - 3990) / 5150.66J = 0.11

Tiempo de concentración

T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (5.15/0.11¼)¾



T = 1.55 hr.

Caudal de diseño:Q = C I A / 3.6Q = (0.30) (6.65 mm/hr) (17.14 km2) / 3.6Q =9.50 m3/seg.

Con las formulas de Manning y de cálculo hidráulico de tuberías se determina el diámetro de las tuberías para la alcantarilla en esta progresiva. Teniendo:

V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / P

Para: n: 0.017….. Para Canal revestido en concreto sin alisar (ver cuadro 3.3.15)s : 2 %B = 0.10 m.

Entonces: Se tendrá una alcantarilla rectangular de 1.20 x 1.50 m.

PROGRESIVA 01 970





CARACTERISTICAS:

Área: 8.34 km2


J= Δhc / LcJ = (4450 - 3990) / 3066.47J = 0.15


T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (3.07/0.15¼)¾

T = 0.99 hr.

Caudal de diseño:Q = C I A / 3.6Q = (0.30) (6.65 mm/hr) (8.34 km2) / 3.6Q = 4.62 m3/seg.


V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / P

Para: n: 0.017….. Para Canal revestido en concreto sin alisar (ver cuadro 3.15)s : 2 %B = 0.10 m.

Entonces L = 1.00 m.

PROGRESIVA 02 740





CARACTERISTICAS:

Área: 1.43 km2


J= Δhc / LcJ = (4450 - 4050) / 1836.32J = 0.21


T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (1.84/0.21¼)¾

T = 0.63 hr.



V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / PPara: n: 0.017….. Para Canal revestido en concreto sin alisar

(ver cuadro 3.2.5.4)s : 2 %B = 0.10 m.



Entonces L = 0.58 m., por lo que se utilizara una alcantarilla de lado igual a 1.00 m.

PROGRESIVA 04 970



CARACTERISTICAS:

Área: 2.43 km2

Perímetro: 6.33 km. Forma de la cuenca: circular Longitud del cauce principal: 1.79 km. Pendiente del cauce principal:

J= Δhc / LcJ = (4450 - 4050) / 1793.52J = 0.22


T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (1.79 /0.22¼)¾

T = 0.40 hr.


Si bien es cierto con el dato del caudal obtenido, es posible diseñar una alcantarilla, pero el ancho que cruza por la vía es considerable, por lo tanto se diseñara un badén antecedido por un disipador de energía.

PROGRESIVA 06 650





CARACTERISTICAS:

Área: 0.44 km2


J= Δhc / LcJ = (4500 - 4300) / 1113.2J = 0.18


T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (1.11 /0.18¼)¾

T = 0.44 hr. Caudal de diseño:

Q = C I A / 3.6Q = (0.30) (6.65 mm/hr) (0.44 km2) / 3.6Q = 0.24 m3/seg.


V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / PPara: n: 0.017….. Para Canal revestido en concreto sin alisar

(ver cuadro 3.2.5.4)s : 2 %



B = 0.10 m.


PROGRESIVA 07 880



CARACTERISTICAS:

Área: 0.43 km2


J= Δhc / LcJ = (4400 - 4300) / 431.16J = 0.23


T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (0.43 /0.23¼)¾

T = 0.21 hr.

Caudal de diseño:Q = C I A / 3.6Q = (0.30) (6.65 mm/hr) (0.43 km2) / 3.6



Q = 0.24 m3/seg.


V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / P



PROGRESIVA 10 037



CARACTERISTICAS:

Área: 0.82 km2

Perímetro: 3.63 km. Forma de la cuenca: circular Longitud del cauce principal: 1.21 km. Pendiente del cauce principal:

J= Δhc / LcJ = (4450 - 4225) / 1211.36J = 0.19




T = 0.3 (Lc/J¼)¾

T = 0.3 (1.21 /0.19¼)¾

T = 0.47 hr.



V = R2/3 S1/2 / nQ = VA

R = A / P



Además se diseñaran alcantarillas rectangulares de de 1.20 x 1.50 m, en los tramos en donde por antecedentes, se presentaron corrientes de aguas intensas no registradas en documentos, dichos se indicaran en los planos.

3.2. Drenaje de la plataforma

i. Criterios de Diseño.

La frecuencia de diseño y tolerancia a las inundaciones o desbordes dependerán de la importancia del camino y de los riesgos y costos que ellos implican.

Los caudales de diseño para el drenaje de la plataforma, se estimarán mediante el método racional, adoptándose un tiempo de concentración mínimo de 10 minutos.



ii. Función del bombeo y del peralte

La eliminación del agua de la superficie de rodadura se efectúa por medio del bombeo en las secciones en tangente y del peralte en las curvas horizontales, provocando el escurrimiento de las aguas hacia las cunetas. El bombeo a utilizar es de 3%.

iii. Pendiente longitudinal de la rasante

De modo general, la rasante será proyectada con pendiente longitudinal no menor de 0.5 %, evitándose los tramos horizontales con el fin de facilitar el movimiento del agua de las cunetas hacia sus aliviaderos o alcantarillas.

Solo en el caso que la rasante de la cuneta pueda proyectarse con la pendiente conveniente independientemente de la calzada, se admitirá la horizontalidad de ésta, la pendiente de la rasante deberá ser siempre menor al 10 %.

iv. Desagüe sobre los taludes en relleno o terraplén

Si la plataforma de la carretera está en un terraplén o relleno y el talud es erosionable, las aguas que escurren sobre la calzada deberán ser encausadas por los dos lados de la misma en forma que el desagüe se efectúe en sitios preparados especialmente protegidas y se evite la erosión de los taludes.

Para encausar las aguas, cuando el talud es erosionable, se podrá prever la construcción de un bordillo al costado de la berma. Éste será cortado con frecuencia impuesto por la intensidad de las lluvias, encausando el agua en zanjas fabricadas con descarga al pie del talud.

CUNETASLas cunetas tendrán, en general, sección triangular y se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes de corte.



Sus dimensiones serán fijadas de acuerdo a las condiciones pluviométricas, siendo las dimensiones admitidas las indicadas en el cuadro 3.16.

Cuadro 3.3.16Dimensiones de las cunetas

Región profundidad(m) ancho(m)lluviosa 0.30 0.75Fuente: Elaboración propia

La capacidad hidráulica de las cunetas triangulares se puede calcular empleando la ecuación de Manning, expresada de la siguiente manera:

Donde:Q = Gasto.n = Coeficiente de ManningΩ = Área de la sección.R = Radio hidráulico.i = Pendiente longitudinal.

El ancho es medido desde el borde de la subrasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la subrasante el fondo o vértice de la cuneta.

El desagüe del agua de las cunetas se efectuará por medio de alcantarillas de alivio.

En los cuadros siguientes se muestra los tipos de alcantarillas y drenaje superficial proyectadas para las progresivas dadas.

Cuadro 3.3.17Alcantarillas Tipo 1 en tangente

CONSTRUCCION DE ALCANTARILLA TIPO 1 EN TANGENTENº PROGRESIVA1 00 + 7452 00 + 9953 06 + 550



4 09 + 920

Cuadro 3.3.18Alcantarillas Tipo 1 en curva

CONSTRUCCION DE ALCANTARILLA TIPO 1 EN CURVANº PROGRESIVA1 04 + 1202 04 + 8653 05 + 1704 06 + 6505 07 + 4106 07 + 7007 09 + 2458 09 + 6609 09 + 77010 09 + 83511 10 + 710

Cuadro 3.3.19Alcantarillas Tipo 2 en tangente

CONSTRUCCION DE ALCANTARILLA TIPO 2 EN TANGENTENº PROGRESIVA1 00 + 2002 03 + 1303 05 + 8204 09 + 0005 10 + 390


CONSTRUCCION DE ALCANTARILLA TIPO 2 EN CURVANº PROGRESIVA1 01 + 3402 02 + 2103 02 + 7404 04 + 6605 05 + 285



6 05 + 4337 05 + 5558 07 + 8809 08 + 29010 08 + 61011 10 + 04012 10 + 210


CONSTRUCCION DE ALCANTARILLA TIPO 3 EN CURVANº PROGRESIVA1 00 + 5602 00 + 7203 03 + 3304 07 + 490

Cuadro 3.3.22Muros de contención

1 Muro de Contención 0+040 - 0+0602 Muro de Contención 0+070 - 0+1003 Muro de Contención 5+950 - 5+9804 Muro de Contención 6+320 - 6+3505 Muro de Contención 9+490 - 9+510

Cuadro 3.3.23Cunetas

KILOMETRAJE LADO

DEL AL DERECHOIZQUIERD

O00+000 00+025 X 00+025 00+060 X 00+060 04+870 X 04+870 04+960 X 04+960 05+360 X 05+360 05+490 X



05+490 05+980 X 05+980 06+100 X 06+100 07+010 X 07+010 07+080 X 07+080 07+185 X 07+185 07+270 X 07+270 07+360 X 07+360 07+480 X 07+480 08+150 X 08+150 08+455 X08+455 08+675 X 08+675 08+835 X08+835 09+490 X 09+490 09+715 X09+715 10+580 X 10+580 10+700 X10+700 10+810 X

Cuadro 3.3.24Zanjas de coronación

KILOMETRAJELADO

DEL AL07+000 07+360 Derecho

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- La zona en donde se construirá la carretera pertenece a un clima seco y frio entre los meses de abril a setiembre y lluviosos y templado entre los meses de setiembre abril, por lo cual se recomienda realizar la construcción de la carretera en los meses secos y fríos recomendados, teniendo en cuenta datos de precipitaciones de los meses más críticos que son entre los meses lluviosos.



- Se realizara la construcción de alcantarillas tipo marco de 1.00 x 1.00 m y 1.20 x 1.50 m.

- Se recomienda tener en cuenta el ancho del cauce y su altura para verificar si es factible realizar la alcantarilla o caso contrario se realizara un badén.


estudio de hidrologia e hidraulica

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