estudio hidrologico e hidraulico puente acahuapa

DISEÑO DE LA REPARACION DE PUENTE SOBRE RIO ACAHUAPA, AGUAS ARRIBA EN LA RUTA RN04E,SAN VICENTE

INDICE

1. UBICACIÓN DEL PROYECTO……………………………………………………………………………………………..3

2. ANTECEDENTES…………………………………………………………………………………………………………….4

2.1 TEMPORAL JUNIO 1934………………………………………………………………………………………….4

2.2 TORMENTA TROPICAL IDA Y SISTEMA DE BAJA PRESION NOV.2009………………………………...5

3. DIAGNOSTICO………………………………………………………………………………………………………………7

3.1 DAÑOS EN LAS OBRAS DE PASO…………………………………………………………………………….8

3.2 PROBLEMAS EN EL CAUCE……………………………………………………………………………………9

3.3 ESTABILIDAD DE LA CARRETERA……………………………………………………………………………11

4. ANALISIS DE INTENSIDADES DE LLUVIA……………………………………………………………………………...12

5. ANALISIS EVENTOS EXTREMOS : HURACAN IDA Y OTROS………………………………………………………19

6. INDICES FISICOS…………………………………………………………………………………………………………..30

7. METODO DE CALCULO DE CAUDALES………………………………………………………………………………. 31

7.1 PROGRAMA HEC –HMS V.3.4.0………………………………………………………………………………..31

7.1.1. MODELO DE CUENCA……………………………………………………………………………………….32

7.1.2 TORMENTA DE DISEÑO METODO DEL BLOQUE ALTERNO………………………………………….32

7.1.3 HISTOGRAMAS……………………………………………………………………………………………… 39

7.1.4. CLASIFICACION DE SUELOS HIDROLOGICOS…………………………………………………………40

7.1.5 USO DE SUELOS……………………………………………………………………………………………..40

7.1.6 TIPO DE SUELO………………………………………………………………………………………………42

7.1.7 GEOLOGIA LOCAL……………………………………………………………………………………………44

7.1.8 NUMERO DE CURVA SEGÚN NRCS……………………………………………………………………..46

7.1.9 RESULTADOS DE MODELACION………………………………………………………………………....50

8. RESUMEN CAUDALES RIO ACAHUAPA………………………………………………………………………….....58

9. MODELACION HIDRAULICA…………………………………………………………………………………………....59

9.1. PROGRAMA HEC RAS V.4.1.0…………………………………………………………………………………....59

9.2. METODO DEL PASO ESTÁNDAR…………………………………………………………………………………59

9.3 PROCEDIMIENTO DE CALCULO…………………………………………………………………………………..60

9.4. ESCENARIOS DE LA MODELACION……………………………………………………………………………...61

9.5 DATOS DE ENTRADA………………………………………………………………………………………………..61

9.6 ASIGNACION COEFICIENTES DE RUGOSIDAD……………………………………………………………….....65

1


9.7 OBRAS PROPUESTAS………………………………………………………………………………………………..66

9.8 RESULTADOS OBTENIDOS………………………………………………………………………………………….68

9.8.1 RESULTADOS GRAFICOS PROGRAMA………………………………………………………………………68

9.8.2 CUADRO RESUMEN RESULTADOS…………………………………………………………………………..71

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………………………………………………… 75

2


1. UBICACIÓN DEL PROYECTO

El proyecto se localiza en la entrada a la ciudad de San Vicente, y es el punto de confluencia del

cauce principal del Río Acahuapa con el cauce de la quebrada “Ticulsa” . En ese punto existen 2

Obras de paso ,una para el carril de entrada de la ciudad y otra obra para el carril de salida.

FIGURA No.1 MAPA DE UBICACIÓN DEL PROYECTO

3


2. ANTECEDENTES

2.1 TEMPORAL JUNIO 1934

Hace 76 años,en el mes de Junio de 1934, sucedió un fenómeno que se conoce como “EL

TEMPORALON DE 1934”.Las poblaciones situadas en las faldas del Volcán de San Vicente, fueron

afectadas de gran manera, y se ha documentado en los periódicos de la época que grandes

correntadas descendieron de la cumbre del Volcán Chichontepec. En ese entonces la población de

Tepetitán fue relocalizada hacia su actual ubicación.

De acuerdo con el Registro Histórico del Servicio Nacional de Estudios Territoriales (SNET), este es el

único caso en el que un huracán ha impactado directamente al país. Los registros oficiales se basan

en las recopilaciones de los periódicos de la época.

FIGURA No.2 CRONICA DIARIO NUEVO 9 JUNIO 1934

4


De acuerdo a la nota de la Figura No.2 “ NUNCA HABIA CAIDO TANTA AGUA”, la cantidad de lluvia

registrada fue de 391.1 mm, aunque no se especifica claramente en que período de tiempo sucedió

para hacer comparaciones valederas.

En relación a las lluvias de otros Huracanes, en el Apartado del Análisis de Lluvias se hace referencia

a los huracanes MITCH, ADRIAN, STAN E IDA.

2.2 TORMENTA TROPICAL IDA Y SISTEMA DE BAJA PRESION 7-8 NOVIEMBRE 2009

Del 7 al 9 de Noviembre de 2009 , se dio la ocurrencia simultánea de la Tormenta tropical IDA al Norte

de Centroamérica y el Golfo de México , y un Sistema de baja presión denominado 96E al Sur de El

Salvador y Guatemala.

FIGURA No.3 TORMENTA IDA Y SISTEMA DE BAJA PRESION 96E

Durante esos 3 días 7,8 y 9 de Noviembre se produjeron gran cantidad de problemas de

inundaciones, deslizamientos, flujos de escombros, ciudades arrasadas por los torrentes de agua .

lodo y piedras, y se tuvo que lamentar numerosas pérdidas de vidas humanas y cuantiósos daños

materiales y económicos.

De acuerdo al documento : INFORME TECNICO DE LOS SISTEMAS DE BAJA PRESION EN EL

PACIFICO Y HURACAN IDA, Y SUS IMPACTOS AMBIENTALES 19 NOV. 2009,el flanco norte del

Volcán deSan Vicente es ALTAMENTE SUSCEPTIBLE a experimentar flujos de escombros, o

deslaves que se canalizan a través del sistema de drenaje de las quebradas.

5


Las quebradas identificadas con mayor grado de peligrosidad son :

Q/. El Muerto y el Derrumbo (Guadalupe)

La Quebradota (Verapáz)

Q/. El amate blanco (Tepetitán)

Q/. Ticulsa , Baila Huevo y Paso Hondo (San Vicente)

Una de las zonas más afectadas fué la entrada a la ciudad de San Vicente, con grandes daños en las

2 obras de paso de entrada y salida a la ciudad, y daños en numerosas viviendas en la margen sur

de la Quebrada Ticulsa por desbordamiento del cauce y los grandes arrastres de escombros. A la

entrada de las obras de paso se unen el cauce del Río Acahuapa y la Quebrada Ticulsa.

FIGURA No.4 MAPA DE LLUVIAS E INUNDACIONES DEPARTAMENTO DE SAN VICENTE

6


FUENTE : INFORME TECNICO DE LA BAJA PRESION EN EL PACIFICO Y HURACAN IDA Y SU IMPACTO EN EL MEDIO AMBIENTE ,MARN NOV.2009

FIGURA No.5 DISTRIBUCION TEMPORAL DE LA LLUVIA ESTACION SAN VICENTE

3. DIAGNOSTICO

Este diagnóstico se encuentra delimitado a la zona de las obras de paso en la entrada a la Ciudad de

San Vicente y está orientado a la identificación de los daños en las estructuras de los Puentes, tanto

en la superestructura como en la subestructura. También los tramos del cauce hacia aguas arriba que

han sido afectados y están contiguo a la carretera, y que de alguna manera tienen que ver con la

protección de la misma calle .

En general los arrastres de materiales y flujos de escombros se depositaron a lo largo de las

quebradas tributarias y el propio cauce del Río Acahuapa.

7


FIGURA No.5 DEPOSITO DE SEDIMENTOS Y DESLIZAMIENTOS CUENCA RIO ACAHUAPA

3.1 DAÑOS EN LAS OBRAS DE PASO

La crecida sobrepasó el nivel superior del Puente, causando daños en los barandales de la obra,

asimismo la pila central del Puente situado más aguas arriba presenta pérdida de sección de la misma

debido al fuerte impacto de los arrastres.

También se presenta un problema de Socavación en las fundaciones del estribo Nor Poniente,

presentando un descalce peligroso del apoyo del Puente.

DAÑOS EN BARANDAL POR IMPACTO DE ARBOLES Y LIMPIEZA DE PUENTE

8


ESTRAGOS CRECIDA Y DAÑOS BOVEDA

SOCAVACION ALETON NOR PTE. Y DAÑOS PILA CENTRAL PUENTE

3.2 PROBLEMAS EN EL CAUCE

FIGURA No. 6 IMAGEN GOOGLE ILUSTRATIVA DE LA SITUACION DEL CAUCE Y DE LA OBRA

9


FIGURA No.7 PERSPECTIVA GENERAL DE DAÑOS EN EL CAUCE Y LAS RIBERAS

Desde el punto de vista hidráulico los puentes se encuentran en un tramo con condiciones hidráulicas

desfavorables , ya que es una zona de meandros, aguas arriba se tiene la confluencia de 2 cauces,las

obras están en una curva del río y en una curva de la carretera.

DESTRUCCION DE VIVIENDAS , OBRAS DE CONTENCION Y DESLIZAMIENTO TALUDES

ACUMULACION BOLONES Y MATERIAL ARRASTRE CONFLUENCIA CAUCES

10


DRENAJE AGUAS LLUVIAS COLONIA 2 PUENTES Y MATERIAL DE DESALOJO

COMPARACION CAUCE CON ACOPIO DE DESALOJO Y CONDICIONES ANTERIORES

3.3 ESTABILIDAD DE LA CARRETERA

FALTA DRENAJES ADECUADOS CALZADA Y TRAMO AFECTADO DESLIZAMIENTOS

VIVIENDAS AFECTADAS ORILLA CARRETERA Y TALUD CONTIGUO ESTRIBOS SUR ORIENTE

11


4. ANALISIS DE INTENSIDADES DE LLUVIA

No hay estaciones pluviográficas dentro de la cuenca del Río Acahuapa, por lo tanto se va a hacer un

promedio de la Estación de Cojutepeque al poniente y de la Estación Puente Cuscatlán al Oriente,

ambas estaciones tienen un registro de 13 años de 1970 a 1982. Para tener una mayor garantía de la

intensidad de diseño con relación a un período más extenso, se va a generar un factor de ajuste.

FIGURA No.8 UBICACIÓN AREA DE ESTUDIO Y LOCALIZACION ESTACIONES MAS PROXIMAS

Para hacer esto se va a estimar este factor relativo a una estación Patrón, que en este caso y para

muchos otros en el país se toma la Estación de Ilopango, ya que es la única estación completa hasta

el año de 2005, serie en la cual ya se incluyen varios huracanes importantes. Esta estación tiene un

registro de 52 años de 1953 a 2005, se hace el mismo análisis estadístico para esa serie de años , y

luego se toma un período de extensión igual a la de la Estación de Cojutepeque y Puente Cuscatlán

de 13 años. De ahí se obtiene un factor de la serie larga versus la serie corta de la Estación de

Ilopango, mismo factor que se aplica a las Estaciónes de Cojutepeque y Puente Cuscatlán para

ajustar los valores de intensidades.

En relación específicamente al HURACAN IDA, sucedido en Noviembre de 2009, se va a tratar de

relacionar de alguna manera los registros de lluvias durante ese evento, y tratar de determinar el

Período de Retorno de esas lluvias, y poder establecer con que valores de intensidades de lluvias es

más conveniente el diseño.

12


CUADRO No1 REGISTRO HISTORICO ESTACION ILOPANGO 1953 - 2005

13

ESTACION ILOPANGO INDICE :S- 10

INTENSIDAD DE PRECIPITACION MAXIMA ANUAL ELEVACION :615.00 m.s.n.d.m.

MILIMETROS/MINUTO LATITUD : 13o41.9' N

LONGITUD : 89o 07.1' w

No. año 5 min 10 min 15 min 20 min 30 min 45 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min

1 1953 1.98 1.95 1.87 1.66 1.36 1.06 0.81 0.69 0.33 0.27 0.23

2 1954 3.00 2.10 1.56 1.53 1.11 0.78 0.66 0.45 0.34 0.24 0.21

3 1955 2.48 2.05 1.97 1.84 1.61 1.29 1.01 0.69 0.52 0.43 0.38

4 1956 2.12 2.03 2.00 1.78 1.36 1.01 0.78 0.57 0.44 0.37 0.31

5 1957 2.26 2.06 1.68 1.40 1.19 0.85 0.66 0.52 0.40 0.27 0.23

6 1958 2.38 1.89 1.65 1.43 1.16 0.84 0.68 0.49 0.38 0.32 0.27

7 1959 3.68 2.94 2.63 2.48 2.01 1.44 1.11 0.76 0.59 0.48 0.42

8 1960 2.02 2.00 1.91 1.67 1.47 1.10 0.84 0.37 0.30 0.27 0.26

9 1961 2.66 2.16 1.91 1.67 1.47 1.10 0.84 0.37 0.30 0.27 0.26

10 1962 2.58 2.25 1.97 1.62 1.41 1.08 0.85 0.59 0.46 0.38 0.32

11 1963 2.44 2.00 1.72 1.54 1.32 1.05 0.88 0.64 0.52 0.38 0.33

12 1964 2.22 2.02 1.89 1.82 1.54 1.23 0.99 0.67 0.50 0.42 0.20

13 1965 3.42 2.83 2.27 1.88 1.38 0.94 0.74 0.51 0.40 0.33 0.28

14 1966 2.05 2.02 1.68 1.51 1.34 0.95 0.74 0.47 0.41 0.34 0.28

15 1967 3.14 1.90 1.49 1.28 1.01 0.80 0.70 0.59 0.48 0.40 0.34

16 1968 2.40 2.37 2.31 2.07 1.64 1.22 0.98 0.78 0.74 0.71 0.60

17 1969 1.60 1.47 1.31 1.10 0.98 0.86 0.80 0.58 0.45 0.37 0.31

18 1970 2.66 2.33 2.19 2.01 1.60 1.25 0.98 0.71 0.58 0.51 0.46

19 1971 2.74 2.37 1.97 1.54 1.47 1.08 0.82 0.57 0.44 0.37 0.32

20 1972 2.12 1.64 1.42 1.30 0.99 0.70 0.53 0.37 0.30 0.24 0.21

21 1973 3.94 2.82 2.06 1.86 1.67 1.23 1.00 0.76 0.36 0.35 0.21

22 1974 2.00 1.94 1.64 1.46 1.25 0.93 0.76 0.51 0.34 0.32 0.21

23 1975 2.08 1.84 1.79 1.56 1.39 1.34 1.22 0.85 0.65 0.54 0.46

24 1976 3.46 2.43 1.81 1.48 1.11 0.83 0.71 0.54 0.46 0.37 0.31

25 1977 2.50 1.72 1.51 1.30 0.95 0.73 0.55 0.43 0.33 0.26 0.24

26 1978 2.70 1.75 1.55 1.31 1.30 0.97 0.78 0.64 0.52 0.45 0.38

27 1979 2.28 2.18 1.89 1.68 1.27 1.11 0.87 0.64 0.61 0.50 0.43

28 1980 2.22 2.12 2.09 2.06 1.61 1.10 0.84 0.58 0.47 0.40 0.34

29 1981 1.94 1.84 1.58 1.44 1.45 1.03 0.79 0.60 0.46 0.38 0.26

30 1982 2.06 1.93 1.67 1.45 1.35 1.13 0.87 0.59 0.45 0.36 0.31

31 1983 2.08 1.97 1.55 1.37 1.28 0.97 0.74 0.58 0.46 0.43 0.36

32 1985 2.48 2.21 1.93 1.64 1.57 1.12 0.86 0.57 0.43 0.34 0.30

33 1986 2.94 2.29 2.08 1.81 1.53 1.07 0.91 0.64 0.56 0.45 0.38

34 1987 2.48 1.91 1.54 1.39 1.17 0.85 0.70 0.48 0.37 0.30 0.27

35 1988 2.80 2.00 1.90 1.68 1.40 1.36 1.43 1.22 0.92 0.75 0.63

36 1989 2.60 2.10 2.19 1.99 1.74 1.35 1.05 0.71 0.57 0.46 0.40

37 1990 3.00 2.52 2.07 1.82 1.48 1.06 0.82 0.60 0.45 0.36 0.32

38 1991 2.12 1.67 1.38 1.38 1.29 0.92 0.70 0.47 0.35 0.28 0.24

39 1992 1.86 1.43 1.22 1.02 0.79 0.58 0.45 0.30 0.24 0.19 0.22

40 1993 2.10 1.25 1.04 0.91 0.76 0.69 0.57 0.39 0.31 0.26 0.22

41 1994 4.10 3.45 2.47 1.86 1.35 0.94 0.72 0.57 0.45 0.37 0.31

42 1995 2.50 2.05 1.80 1.93 1.48 1.06 0.81 0.55 0.44 0.36 0.30

43 1996 2.00 1.63 1.33 1.18 0.85 0.68 0.55 0.42 0.33 0.31 0.29

44 1997 2.90 2.40 2.13 1.87 1.58 1.40 1.15 0.78 0.59 0.47 0.39

45 1998 3.02 2.56 2.01 1.56 1.25 1.06 0.83 0.56 0.44 0.36 0.30

46 1999 2.56 2.01 1.89 1.67 1.40 1.23 1.03 0.69 0.54 0.43 0.37

47 2000 2.00 1.60 1.33 1.18 1.05 0.90 0.71 0.48 0.37 0.36 0.32

48 2001 1.80 1.25 1.12 1.00 0.83 0.65 0.49 0.34 0.26 0.22 0.19

49 2002 1.70 1.40 1.20 1.03 0.92 0.70 0.54 0.39 0.32 0.27 0.25

50 2003 2.12 1.92 1.59 1.44 1.05 0.85 0.66 0.61 0.57 0.46 0.40

51 2004 3.20 2.48 2.04 1.81 1.46 1.08 0.84 0.58 0.47 0.38 0.32

52 2005 4.92 3.56 3.04 2.78 2.29 1.64 1.24 0.87 0.70 0.57 0.54

SERVICIO NACIONAL DE ESTUDIOS TERRITORIALESSERVICIO METEOROLOGICO NACIONAL

CENTRO DE INFORMACION Y AGROMETEREOLOGIA

ESTACION ILOPANGO INDICE :S- 10


MILIMETROS/HORA LATITUD : 13o41.9' N


1 1970 159.60 139.80 131.40 120.60 96.00 75.00 58.80 42.60 34.80 30.60 27.60

2 1971 164.40 142.20 118.20 92.40 88.20 64.80 49.20 34.20 26.40 22.20 19.20

3 1972 127.20 98.40 85.20 78.00 59.40 42.00 31.80 22.20 18.00 14.40 12.60

4 1973 236.40 169.20 123.60 111.60 100.20 73.80 60.00 45.60 21.60 21.00 12.60

5 1974 120.00 116.40 98.40 87.60 75.00 55.80 45.60 30.60 20.40 19.20 12.60

6 1975 124.80 110.40 107.40 93.60 83.40 80.40 73.20 51.00 39.00 32.40 27.60

7 1976 207.60 145.80 108.60 88.80 66.60 49.80 42.60 32.40 27.60 22.20 18.60

8 1977 150.00 103.20 90.60 78.00 57.00 43.80 33.00 25.80 19.80 15.60 14.40

9 1978 162.00 105.00 93.00 78.60 78.00 58.20 46.80 38.40 31.20 27.00 22.80

10 1979 136.80 130.80 113.40 100.80 76.20 66.60 52.20 38.40 36.60 30.00 25.80

11 1980 133.20 127.20 125.40 123.60 96.60 66.00 50.40 34.80 28.20 24.00 20.40

12 1981 116.40 110.40 94.80 86.40 87.00 61.80 47.40 36.00 27.60 22.80 15.60

13 1982 123.60 115.80 100.20 87.00 81.00 67.80 52.20 35.40 27.00 21.60 18.60




CUADRO No. 2 AJUSTE DE CHOW Y PARAMETROS MINIMOS CUADRADOS

ESTACION DE ILOPANGO 1953 - 2005

CUADRO No.3 REGISTRO HISTORICO ESTACION ILOPANGO SERIE CORTA 1970 - 1982

14

TR 5 min. 10 min 15 min 20 min 30 min 45 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min

2 146 121 104 92 77 59 47 33 26 22 18

5 180 145 125 111 93 71 58 42 33 27 23

10 202 162 138 124 103 79 65 47 37 31 27

15 215 171 146 131 109 83 68 51 40 33 29

20 224 177 151 136 113 87 71 53 42 35 30

25 231 182 155 139 116 89 73 54 43 36 31

30 236 187 159 142 119 91 75 56 44 37 32

50 251 198 168 151 126 96 80 60 47 40 34

100 272 213 181 163 136 104 86 65 52 43 37

1000 341 263 222 201 167 128 108 82 66 55 48

Ctes. 5 años 10 años 15 años 20 años 25 años 50 años 100 años

a 4901.047 3761.867 3527.429 3692.307 3501.277 3661.544 3771.85

b 21.745 18.176 16.952 17.163 16.249 16.103 15.611

c 1.010 0.935 0.910 0.910 0.895 0.885 0.875

r2

0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.997

CONSTANTES DEL AJUSTE DE MINIMOS CUADRADOS


CUADRO No. 4 AJUSTE DE CHOW Y PARAMETROS MINIMOS CUADRADOS SERIE CORTA

ESTACION DE ILOPANGO 1970 - 1982


2 145 121 105 92 78 60 48 35 26 22 18

5 177 139 118 106 90 70 57 42 32 27 23

10 198 151 126 115 98 77 64 46 36 30 26

15 210 158 131 120 103 81 67 49 38 32 28

20 218 163 134 123 106 84 70 50 40 34 29

25 225 166 137 126 108 86 72 52 41 35 30

30 230 169 139 128 110 88 73 53 42 35 31

50 244 178 145 134 116 92 78 56 45 38 33

100 264 189 153 143 123 99 84 60 48 41 36

1000 329 226 179 171 148 120 103 74 60 50 46


a 3784.310 3158.945 2745.000 2586.491 2489.090 2264.399 2109.443

b 19.627 16.740 14.824 13.961 13.281 11.626 10.178

c 0.963 0.909 0.870 0.851 0.838 0.803 0.775

r20.996 0.992 0.991 0.989 0.988 0.986 0.984


CUADRO No.5 OBTENCION DE FACTOR SERIE LARGA/SERIE CORTA ESTACION ILOPANGO

T(AÑOS) a b c 5 10 15 20 30 45 60 90 120 150 1805 años 4901.047 21.745 1.01 177.327 149.141 128.659 113.104 91.0504 70.4086 57.3724 41.8387 32.9053 27.1054 23.0376

10 años 3761.867 18.167 0.935 199.182 165.919 142.411 124.889 100.469 77.9731 63.8891 47.1547 37.5081 31.213 26.771915 años 3527.429 16.952 0.91 212.186 176.044 150.787 132.101 106.231 82.5445 67.7639 50.2223 40.1034 33.4888 28.813120 años 3692.307 17.163 0.91 220.179 182.969 156.893 137.562 110.744 86.1358 70.7547 52.4755 41.9191 35.0139 30.130525 años 3501.277 16.249 0.895 227.122 187.984 160.823 140.817 113.23 88.0588 72.3814 53.7856 43.0525 36.0286 31.057350 años 3661.544 16.103 0.885 246.388 204.124 174.797 153.193 123.385 96.161 79.1815 59.0059 47.336 39.6853 34.2622

100 años 3771.85 15.611 0.875 267.127 220.893 188.978 165.546 133.312 103.949 85.6629 63.9453 51.3803 43.1371 37.2894

a b c 5 10 15 20 30 45 60 90 120 150 1805 años 3784.31 19.627 0.963 173.005 144.794 124.603 109.426 88.107 68.3216 55.8812 41.072 32.5373 26.9763 23.0609

10 años 3158.945 16.74 0.909 192.297 159.313 136.327 119.352 95.8948 74.459 61.1023 45.2681 36.1421 30.1792 25.965315 años 2745.00 14.824 0.87 204.167 167.882 143.11 125.057 100.399 78.1017 64.2875 47.9448 38.5163 32.3396 27.96120 años 2586.491 13.961 0.851 211.471 173.282 147.471 128.779 103.386 80.5305 66.4033 49.6998 40.0546 33.7261 29.232525 años 2489.09 13.281 0.838 218.014 178.03 151.247 131.959 105.882 82.5143 68.1048 51.0848 41.2558 34.8017 30.214450 años 2264.399 11.626 0.803 236.952 191.852 162.343 141.39 113.397 88.5689 73.3384 55.3768 44.9906 38.1521 33.2768

100 años 2109.443 10.178 0.775 256.287 205.536 173.132 150.455 120.525 94.2539 78.228 59.3703 48.462 41.2668 36.1259

AÑOS/MINUTOS 5 10 15 20 30 45 60 90 120 150 1805 años 1.0250 1.0300 1.0325 1.0336 1.0334 1.0305 1.0267 1.0187 1.0113 1.0048 0.9990

10 años 1.0358 1.0415 1.0446 1.0464 1.0477 1.0472 1.0456 1.0417 1.0378 1.0343 1.031115 años 1.0393 1.0486 1.0536 1.0563 1.0581 1.0569 1.0541 1.0475 1.0412 1.0355 1.030520 años 1.0412 1.0559 1.0639 1.0682 1.0712 1.0696 1.0655 1.0559 1.0465 1.0382 1.030725 años 1.0418 1.0559 1.0633 1.0671 1.0694 1.0672 1.0628 1.0529 1.0436 1.0353 1.027950 años 1.0398 1.0640 1.0767 1.0835 1.0881 1.0857 1.0797 1.0655 1.0521 1.0402 1.0296

100 años 1.0423 1.0747 1.0915 1.1003 1.1061 1.1029 1.0950 1.0771 1.0602 1.0453 1.0322

ESTACION ILOPANGO 1953 -2005

ESTACION ILOPANGO 1970 -1982

FACTOR SERIE LARGA ENTRE SERIE CORTA ESTACION DE ILOPANGO

15

SERVICIO NACIONAL DE ESTUDIOS TERRITORIALES

ESTACION COJUTEPEQUE S.M. INDICE :C- 9


MILIMETROS/HORA LATITUD : 13o43.2' N



1 1970 126.00 114.60 91.20 78.60 74.40 56.40 43.20 30.00 22.80 18.60 12.00

2 1971 162.00 142.20 122.40 109.80 84.00 57.60 48.00 33.00 26.40 21.60 18.00

3 1972 150.00 123.00 120.00 100.80 87.60 67.20 44.40 27.60 21.00 18.00 15.60

4 1973 171.60 144.00 118.20 96.60 70.80 52.80 42.00 30.00 22.80 18.00 12.60

5 1974 160.80 139.20 123.60 110.40 88.20 74.40 58.80 40.80 33.60 27.00 22.80

6 1975 144.00 121.20 106.20 90.60 66.60 46.80 41.40 35.40 29.40 24.00 20.40

7 1976 240.00 180.00 135.60 126.00 103.80 80.40 62.40 48.60 37.20 30.00 25.20

8 1977 186.00 153.00 87.60 84.60 65.40 53.40 48.60 36.60 28.20 26.40 17.409 1978 114.00 99.00 86.40 79.20 67.20 46.80 35.40 24.00 18.60 15.60 13.20

10 1979 231.60 154.80 117.00 92.40 71.40 52.80 43.20 35.40 14.40 11.40 11.4011 1980 121.20 115.20 104.40 92.40 69.60 51.00 45.60 42.60 35.40 28.80 23.4012 1981 205.20 133.20 120.60 99.00 73.80 53.40 46.80 31.80 25.80 20.40 17.4013 1982 138.00 106.20 91.20 75.60 61.20 43.20 37.80 30.60 22.80 18.60 15.60


SERVICIO METEOROLOGICO NACIONAL


FIGURA No. 9 FACTOR SERIE LARGA/ SERIE CORTA EST. ILOPANGO A APLICAR A LAS ESTACIONES DE COJUTEPEQUE Y PUENTE CUSCATLAN

CUADRO No.6 REGISTRO HISTORICO ESTACION DE COJUTEPEQUE 1970- 1982

16

1.00

10.00

100.00

1000.00

1 10 100 1000

INT

EN

SID

AD

(mm

/ho

ra)

DURACION (MINUTOS)

CURVA I-D-F ESTACION "COJUTEPEQUE"

T= 5 años

T=10 años

T=15 años

T=20 años

T=25 años

T=50 años

T=100 Años


CUADRO No. 7 AJUSTE DE CHOW Y PARAMETROS MINIMOS CUADRADOS

ESTACION COJUTEPEQUE 1970 - 1982


2 159 129 107 93 74 55 45 33 25 21 17

5 195 149 121 105 84 65 51 39 31 25 21

10 218 162 131 114 91 71 56 43 35 29 23

15 232 170 136 119 95 75 58 45 37 30 25

20 241 175 140 122 98 77 60 47 38 32 26

25 248 179 143 125 100 79 61 48 40 33 27

30 254 182 145 127 102 81 62 49 41 33 27

50 270 191 151 133 107 85 65 52 43 36 29

100 292 203 160 140 113 91 70 55 47 39 32

1000 365 244 189 166 135 111 83 67 59 49 40


a 2427.027 2255.837 1991.103 1873.739 1748.670 1743.615 1577.684

b 11.658 10.122 8.601 7.818 7.011 6.267 4.985

c 0.900 0.865 0.830 0.810 0.790 0.775 0.739

r20.998 0.997 0.997 0.996 0.996 0.995 0.995


FIGURA No. 10 CURVAS I D F ESTACION COJUTEPEQUE

17


CUADRO No.8 REGISTRO HISTORICO ESTACION PUENTE CUSCATLAN 1970- 1982

ESTACION PUENTE CUSCATLAN INDICE : V-9

INTENSIDAD DE PRECIPITACION MAXIMA ANUAL ELEVACION : 20 m.s.n.d.m.

MILIMETROS/MINUTO LATITUD : 13o36.1' N



1 1970 196.80 174.60 146.40 127.80 98.40 72.00 55.80 25.20 19.80 17.40 15.602 1971 144.00 122.40 93.60 85.20 63.60 45.60 34.80 18.60 15.00 13.20 12.003 1972 156.00 144.00 117.00 102.60 84.60 67.80 49.20 37.80 28.80 24.00 20.404 1973 138.00 123.00 114.00 106.20 87.00 63.60 48.60 34.20 27.00 22.20 18.605 1974 123.60 109.80 97.20 85.20 63.00 50.40 42.60 31.80 24.00 19.20 16.206 1975 144.60 121.20 111.00 106.80 78.60 58.80 42.00 30.60 24.60 22.80 24.007 1976 147.60 133.20 117.00 105.60 102.00 73.80 58.80 40.20 30.60 24.60 21.008 1977 169.20 139.20 122.40 99.00 73.20 52.80 40.20 36.00 22.20 18.00 15.009 1978 142.80 120.60 114.60 96.60 75.60 58.80 44.40 30.00 22.80 18.60 15.60

10 1979 142.80 128.40 105.60 79.80 73.20 49.20 40.80 27.60 24.00 21.00 18.0011 1980 176.40 139.80 121.20 108.00 80.40 57.00 49.20 34.20 26.40 19.20 16.2012 1981 132.00 115.80 88.80 88.80 69.60 55.20 43.20 30.60 25.20 20.40 18.6013 1982 121.20 102.00 84.60 76.80 61.20 42.60 41.40 39.60 37.20 11.40 9.00



CUADRO No.9 AJUSTE DE CHOW Y PARAMETROS DE MINIMOS CUADRADOS

ESTACION PUENTE CUSCATLAN

TR 5 min. 10 min 15 min 20 min 30 min 45 min 60 min 90 min 120 min 150 min 180 min2 145 126 108 95 76 56 44 31 24 19 165 164 141 122 108 87 64 50 36 29 22 20

10 177 152 132 116 94 70 54 40 32 24 2215 184 157 137 121 99 73 56 42 34 26 2320 189 162 141 124 102 76 58 43 35 27 2425 192 165 144 127 104 77 59 44 36 27 2530 195 167 146 129 106 79 60 45 37 28 2550 204 174 153 134 111 83 63 47 39 29 27100 216 184 162 142 118 88 66 50 42 31 29

1000 254 216 192 167 141 105 78 61 51 38 36

Ctes. 5 años 10 años 15 años 20 años 25 años 50 años 100 añosa 7123.712 7412.822 7264.438 7149.561 6750.754 6909.632 6574.682b 24.597 24.572 24.408 24.174 23.483 23.467 22.56c 1.111 1.100 1.085 1.075 1.060 1.050 1.028r2

0.999 0.997 0.998 0.999 0.998 0.998 0.998


18

1.00

10.00

100.00

1000.00

1 10 100 1000

INT

EN

SID

AD

(m

m/h

ora

)

DURACION (MINUTOS)

CURVA I-D-F PUENTE CUSCATLAN

T=5 años

T=10 años

T=15 años

T=20 años

T=25 años

T=50 años

T=100 años


FIGURA No.11 CURVAS I-D-F ESTACION PUENTE CUSCATLAN

5. ANALISIS EVENTOS EXTREMOS : HURACAN IDA Y OTROS DE IMPORTANCIA

Se presentan los registros históricos de las precipitaciones de los huracanes Mitch, Adriàn , Stàn e

Ida, de dònde se hace énfasis en los datos de la zona de influencia del proyecto,a fìn de establecer

una intensidad de lluvia de diseño que considere la probable ocurrencia de los huracanes, relacionada

a su vez con los registros históricos de las intensidades de lluvia de las Estaciones de Cojutepeque y

Puente Cuscatlán.

Se tratará de establecer el Período de Retorno de la Tormenta IDA, en base a los registros históricos

de lluvias de 24 horas de duración de la Estación Patrón de Ilopango.

19

SERVICIO NACIONAL DE ESTUDIOS TERRITORIALES

SERVICIO METEOROLOGICO NACIONAL

CENTRO DE INFORMACION Y AGROMETEOROLOGIA

Precipitación asociada a Huracán Mitch 27 de Octubre al 5 de Noviembre de 1998

Estación 27-Oct 28-Oct 29-Oct 30-Oct 31-Oct 01-Nov 02-Nov 03-Nov 04-Nov 05-Nov Suma Período

Santa Ana 0 2.4 2.9 0 27.7 88.8 46.8 18.1 15.5 9.6 211.8

Acajutla 5.1 0.7 142.4 11.7 49.1 236.7 95.3 74.4 5.7 14.7 635.8

Ilopango 0 0.8 0 0 17.2 75 35.6 23.5 15.4 4.3 171.8

Nva. Concepc. 0 6.7 0 0.2 33.2 8.2 41.6 11.1 16.7 18.3 136.0

San Miguel 0.8 3.2 0.6 103 113.3 46 33.3 6 4.9 0.9 312.0

La Unión 1.2 3.2 2.7 4 232.4 235 5.8 109 13.5 1.6 608.4

Ahuachapán 1.6 1 2 , 18.5 186 37.2 17.3 18.7 1.5 283.8

C. De la Frontera 0.1 5.9 0 , 29.2 84.7 33.8 12.7 9.3 10.8 186.5

C. Grande , 6.4 , 2.7 37.9 54.9 12.9 18.5 13.4 , 146.7

Lempa Acahuapa 3.5 3 8.9 3.6 28 188 33.3 10.5 6.5 0.9 286.2

Guajoyo , 0.2 , 0.3 33.6 134 25.4 7.9 9.3 4 214.7

C. Del Guayabo , 11.4 2 1 42.1 62.7 23.5 31.5 18.7 1.5 194.4

Los Naranjos 3 3.1 8 , 35.3 193 78.2 66.5 71.5 15.2 473.8

Gotera 6 7.1 3.9 3.5 37 154 16.3 5.5 1.8 1.4 236.5

Aerop. El Salvador , 0.4 18.8 1.8 30.4 168 41.4 15.2 22.6 7.2 305.8

Entre Ríos 26.1 1.1 5.2 13.2 47 287 47.8 17.1 35.4 4.7 484.6

Izalco 105 1.9 10.7 , 37.2 304 53.6 70.4 44.5 21.5 648.8

Pto. El Triunfo 58.6 6.7 3.5 8.7 109 254 38.5 30.5 18.8 28.5 556.8

Pto.Cutuco 1 4.5 2.5 2.6 260 201 3.7 18.2 22.9 , 516.4

Sonsonate 32.4 1.5 27.5 1.8 23.8 238 76.1 60.5 40.5 27.8 529.9

Usulután 25.3 5.3 23.8 43 172 290 291 8.1 858.5


CUADRO No.10 REGISTRO LLUVIAS HURACAN “MITCH”

ESTACION LEMPA ACAHUAPA PMAX. = 188 mm, I24 = 7.833 mm/hora.

DIA 01 NOVIEMBRE 1998.

CUADRO No.11 REGISTRO LLUVIAS HURACAN “ADRIAN”

20

VIERNES 20LLUVIA EN MM.

AHUACHAPAN 32.3FCA.LOS ANDES 81.8ACAJUTLA 65.3LOS NARANJOS 66.2AEROPUERTO E.S. 175.6SANTA TECLA 113.0SNET,S.S. 122.8ILOPANGO 160.4COJUTEPEQUE 137.3NUEVA CONCEPCION 32.3SENSUNTEPEQUE 115.0STA.CRUZ PORRILLO 120.6SAN VICENTE 286.0SANTIAGO DE MARIA 152.7SAN FCO. GOTERA 103.5 103.5PERQUIN 108.8 108.8SAN MIGUEL 175.8LA UNION 233.8

PROMEDIO GENERAL 126.8 106.2

NOMBRE SITIO

LLUVIAS DE 24 HORAS DE DURACION OCURRIDAS DURANTE HURACAN "ADRIAN "

JUEVES 19 DE MAYO Y VIERNES 20 DE MAYO DE 2005


FIGURA No. 12 REGISTRO GRAFICO LLUVIAS HURACAN “ADRIAN”

REGISTRO SAN VICENTE P24 =286.0 mm , I24 = 11.92 mm/hora.

FIGURA 13 DISTRIBUCION LLUVIAS HURACAN ADRIAN, MAYO 2005

21

0

50

100

150

200

250

300

350

PR

EC

IPIT

AC

ION

(m

m)

LLUVIAS DE 24 HORAS HURACAN "ADRIAN"

VIERNES 20


CUADRO No.12 REGISTRO LLUVIAS HURACAN “STAN”

COJUTEPEQUE P24 = 115.5 mm

PUENTE CUSCATLAN P24 = 124.2 mm

SAN VICENTE P24 = 118.2 mm

PROMEDIO P24 = 119.30 mm I24=4.971 mm/hora

22


FIGURA No. 14 REGISTROS LLUVIAS HURACAN IDA

PMAX. =355.0 mm, I24 =14.792 mm/hora

CUADRO No.13

RESUMEN DE PRECIPITACIONES MAXIMAS DE 24 HORAS E INTENSIDADES DE 24 HORAS HURACANES

HURACANES PRECIPITACIONES MAXIMAS 24 HORAS INTENSIDADES MAXIMAS 24 HORAS

MITCH 188.0 mm 7.833 mm/hora

ADRIAN 286.00 mm 11.92 mm/hora

STAN 119.30 mm 4.971 mm/hora

IDA 355.0 mm 14.792 mm/hora

PROMEDIO 237.08 mm 9.878 mm/hora

23

No. AÑOS P (mm) I24 (mm/hora)

1 1981 163.8 6.8252 1982 168.4 7.0173 1983 83.5 3.4794 1984 80.7 3.3635 1985 55.1 2.2966 1986 103.9 4.3297 1987 78 3.2508 1988 129.2 5.3839 1989 82.5 3.438

10 1990 64.8 2.70011 1991 58.4 2.43312 1992 68.9 2.87113 1993 72.8 3.03314 1994 73.4 3.05815 1995 58.3 2.42916 1996 131.3 5.47117 1997 70.6 2.94218 1998 75 3.12519 1999 73.9 3.07920 2000 60 2.50021 2001 56.3 2.34622 2002 206.2 8.59223 2003 94.7 3.94624 2004 62 2.58325 2005 150.2 6.25826 2006 59.8 2.492

ESTACION DE ILOPANGOREGISTRO HISTORICO DE PRECIPITACIONES MAXIMAS DE 24 HORAS


Para obtener la relación de las intensidades de otros perìodos se utilizarà la Estaciòn de Ilopango, de la cual se tienen los registros históricos de las precipitaciones màximas de 24 horas y las Curvas Intensidad-Duraciòn-Frecuencia . Con el ajuste estadìstico de las precipitaciones màximas se establece la relación de It /I24 mismo factor que se aplicarìa al valor de I24 =9.878 mm/hora. Este análisis se muestra a continuación.

CUADRO No. 14

REGISTRO HISTORICO PMAXIMAS 24 HORAS ILOPANGO

24

Actual Data

Distribution

Gumbel Extremal Type I

Weibull Probability

Value

0

50

100

150

200

250

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0


FIGURA No.15 AJUSTE GUMBEL P24 HRS.ILOPANGO

25

Actual Data

Distribution

Pearson Type III

Weibull Probability

Value

0

50

100

150

200

250

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0


FIGURA No.16 AJUSTE PEARSON III, P24 HRS.ILOPANGO

26

PRECIPITACIONES MAXIMAS24 HRS. ILOPANGO

y = 37.974Ln(x) + 59.559

R2 = 1

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250

PERIODO DE RETORNO, años

PR

EC

IPIT

AC

ION

mm GUMBEL T.I

PEARSON T.III

PROMEDIO

Logarítmica(PROMEDIO)


CUADRO No.15 RESUMEN AJUSTE ESTADISTICO

RESUMEN AJUSTE PRECIPITACIONES MAXIMAS 24 HORAS (mm)

T(AÑOS) GUMBEL PEARSON III PROMEDIO I24

5 124.58 116.49 120.53 5.022

10 150.16 144.21 147.19 6.133

25 182.46 181.24 181.85 7.577

50 206.43 209.65 208.04 8.668

100 230.22 238.47 234.35 9.765

200 253.93 267.70 260.82 10.868

Por simple inspección del Cuadro No.15, con PROMEDIO 24 HORAS = 237.06 mm corresponde a un período

de retorno de T= 100 años aproximadamente, ahora en el caso de IDA con P24= 355,00 mm,

corresponde a un Período de retorno de más de 200 años, por lo que puede considerarse un

fenómeno extraordinario.

27

FIGURA No.17

RELACION It/I24 VRS. TIEMPO ESTACION ILOPANGO

y = -7.8129Ln(x) + 43.25

R2 = 0.9899

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

TIEMPO (MINUTOS)

It/I2

4

T= 5 AÑOS T=10 AÑOS T= 15 AÑOS

T= 20 AÑOS T= 25 AÑOS T= 50 AÑOS

PROMEDIO It/I24 Logarítmica (PROMEDIO It/I24)

I24 VRS. T,PERIODO DE RETORNO

y = 1.5822Ln(x) + 2.4816

R2 = 1

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0 50 100 150 200 250

T EN AÑOS

I24

(m

m/h

ora

)


FIGURA 18 INTENSIDAD 24 HORAS VRS. PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

FIGURA No.19

CUADRO No.16

28

5 10 15 20 25 50 100 200

5.037 6.138 6.782 7.239 7.593 8.694 9.795 10.895

5 154.53 188.29 208.04 222.06 232.93 266.69 300.46 334.2210 127.25 155.05 171.32 182.86 191.81 219.61 247.42 275.2215 111.29 135.61 149.83 159.92 167.75 192.07 216.39 240.7120 99.97 121.81 134.59 143.65 150.69 172.53 194.37 216.2230 84.01 102.37 113.10 120.72 126.63 144.99 163.35 181.7045 68.05 82.92 91.62 97.79 102.58 117.45 132.32 147.1960 56.73 69.13 76.38 81.52 85.51 97.91 110.30 122.7090 40.77 49.68 54.89 58.59 61.46 70.37 79.28 88.19

120 29.45 35.89 39.65 42.32 44.39 50.83 57.26 63.70150 20.67 25.18 27.83 29.70 31.15 35.67 40.19 44.70180 13.49 16.44 18.17 19.39 20.34 23.29 26.23 29.18

PERIODO DE RETORNO EN AÑOS

PRECIPTACIONES MAXIMAS DE 24 HORASTIEMPO(minutos)

INTENSIDADES EN MILIMETROS POR HORA PARA DIFERENTES DURACIONES

T(años) 100 AÑOS 108 AÑOS 200 AÑOS 554 AÑOS

9.795 9.878 10.895 14.793GENERADAS

ESTACION ILOPANGO

PROMEDIO 4 HURACANES

GENERADAS ESTACION ILOPANGO

HURACAN IDA

TIEMPO(minutos)

5 300.47 303.01 334.21 453.7810 247.42 249.52 275.21 373.6715 216.39 218.23 240.70 326.8120 194.38 196.03 216.21 293.5630 163.35 164.73 181.69 246.7045 132.32 133.44 147.18 199.8460 110.30 111.24 122.69 166.5990 79.28 79.95 88.18 119.73

120 57.26 57.74 63.69 86.48150 40.18 40.52 44.70 60.69180 26.23 26.45 29.18 39.61

INTENSIDADES MAXIMAS DE 24 HORAS (mm/hora)

DESCRIPCION


CALCULO DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA PARA CUALQUIER DURACION EN FUNCION DE LA

INTENSIDAD DE 24 HORAS DE DURACION

CUADRO No.17 ESTIMACION TIEMPO DE RETORNO HURACAN IDA Y PROMEDIO OTROS EVENTOS

6. INDICES FISICOS

29


CUENCA ACAHUAPA CUENCA Q. HONDURA O TICULSA

FIGURA No.20 PLANO DE CUENCAS Y SUB CUENCAS RIO ACAHUAPA

DESCRIPICION

AREA PERIMETRO HMAX. CAUCE HMIN CAUCE LONGITUD

CAUCE

INDICE DE COMPACIDAD (IC )

(Km2) (Km) (m.s.n.d.m.) m.s.n.d.m.) (LC)

RIO ACAHUAPA 38.661 33.288 2000.00 390.00 8.487 1.499

Q. HONDURA O TICULSA

9.7011 19.258 1800.00 390.00 19.778 1.7312

CUADRO No. 18 PRINCIPALES INDICES FISICOS RIO ACAHUAPA Y Q. HONDURA O TICULSA

7. METODO CALCULO DE CAUDALES

30


7.1 PROGRAMA HEC-HMS versión 3.4.0 DEL CUERPO DE INGENIEROS DE LOS ESTADOS

UNIDOS

Se ha empleado el programa HEC – HMS versión 3.4.0, del Cuerpo de Ingenieros de los Estados

Unidos, para calcular los caudales de salida.

HEC – HMS versión 3.4.0 es capaz de simular eventos aislados o procesos continuos, además

permite simular transformaciones de lluvia histórica o hipotética en escurrimiento, a través de un

sistema que integra diferentes métodos hidrológicos ya sean concentrados o distribuidos para el

tránsito de caudales.

Éste es un programa de simulación hidrológica tipo evento, lineal y semi-distribuido, desarrollado para

estimar los hidrogramas de salida en una cuenca o varias sub-cuencas (caudales máximos y tiempos

al pico) a partir de diferentes condiciones de lluvias, aplicando para ello algunos de los métodos de

cálculo de hietogramas de diseño, pérdidas por infiltración, flujo base y transformación en escorrentía

directa.

Los resultados arrojados por HEC-HMS 3.4.0 permiten:

-Dimensionar obras de control de inundaciones, lagunas de amortiguamiento de crecientes y

embalses.

-Establecer dimensiones preliminares de sumideros, alcantarillas viales y sistemas de drenaje

pluvial.

-Estudiar el impacto ambiental de las crecidas, causadas por la transformación del suelo en

cuencas rurales y urbanas.

7.1.1 MODELO DE CUENCA

31


FIGURA 21 MODELO CUENCA HEC HMS

7.1.2 TORMENTA DE DISEÑO, METODO DEL BLOQUE ALTERNO

El método del bloque alterno es una forma simple para desarrollar un histograma de diseño utilizando

una curva de intensidad- duración- frecuencia. El histograma de diseño producido por este método

especifica la profundidad de precipitación que ocurre en n intervalos de tiempo sucesivos de duración

t sobre una duración total de Td = nt.

Después de seleccionar el periodo de retorno de diseño, la intensidad es leída en una curva IDF para

cada una de las duraciones t, 2t, 3t,……., y la profundidad de precipitación correspondientes se

encuentra al multiplicar la intensidad y la duración. Tomando diferencias entre valores sucesivos de

profundidad de precipitación, se encuentra la cantidad de precipitación que debe añadirse por cada

unidad adicional de tiempo t.

Estos incrementos o bloques de reordenan en una secuencia temporal de modo que la intensidad

máxima ocurra en el centro de la duración requerida Td y que los demás bloques queden en orden

descendente alternativamente hacia la derecha y hacia la izquierda del bloque central para formar el

histograma de diseño.

Se han elaborado tormentas de diseño una con duración de 6 horas de duración cada una para los

períodos de retorno: 25, 50 y 100 años respectivamente, y además, una correlación para la tormenta

“IDA”, la cual genero el daño a esta estructura, éstas se presentan a continuación en las tablas

siguientes:

CUADRO No.19 Lluvia de Diseño Estación Puente Cuscatlán, 25 años, duración 6 horas, intervalo 10 minutos.

32


a2₅ 6750.754 Intervalo 10 Minutos

b2₅ 23.483 Duración 6 Horas

c2₅ 1.060 SC/SL 1.0694

Tiempo (min) Intensidad (mm/hr)

Profundidad Acumulada Profundidad Incremental(mm)

Precipitación(mm)

10 174.65 29.1090 29.1090 0.01

20 132.40 44.1319 15.0229 0.02

30 106.31 53.1562 9.0243 0.03

40 88.65 59.0996 5.9434 0.05

50 75.92 63.2635 4.1639 0.07

60 66.31 66.3130 3.0495 0.09

70 58.82 68.6219 2.3089 0.12

80 52.81 70.4158 1.7939 0.16

90 47.89 71.8385 1.4227 0.22

100 43.79 72.9857 1.1472 0.29

110 40.32 73.9235 0.9378 0.39

120 37.35 74.6989 0.7754 0.54

130 34.78 75.3461 0.6472 0.78

140 32.52 75.8907 0.5446 1.15

150 30.54 76.3519 0.4613 1.79

160 28.78 76.7449 0.3930 3.05

170 27.21 77.0813 0.3363 5.94

180 25.79 77.3702 0.2890 15.02

190 24.51 77.6193 0.2491 29.11

200 23.35 77.8345 0.2152 9.02

210 22.29 78.0207 0.1862 4.16

220 21.32 78.1821 0.1613 2.31

230 20.43 78.3219 0.1398 1.42

240 19.61 78.4431 0.1212 0.94

250 18.85 78.5480 0.1049 0.65

260 18.15 78.6386 0.0906 0.46

270 17.49 78.7167 0.0781 0.34

280 16.88 78.7838 0.0670 0.25

290 16.31 78.8410 0.0573 0.19

300 15.78 78.8896 0.0486 0.14

310 15.28 78.9305 0.0409 0.10

320 14.81 78.9645 0.0340 0.08

330 14.36 78.9923 0.0278 0.06

340 13.94 79.0145 0.0223 0.04

350 13.55 79.0319 0.0173 0.03

360 13.17 79.0447 0.0129 0.02

33



a₅0 6909.632 Intervalo 10 Minutos

b₅0 23.467 Duración 6 Horas

c₅0 1.050 SC/SL 1.0881


Profundidad Acumulada(mm)

Profundidad Incremental(mm)

Precipitación(mm)

10 188.48 31.4141 31.4141 0.04

20 143.24 47.7458 16.3316 0.05

30 115.25 57.6240 9.8783 0.06

40 96.26 64.1737 6.5497 0.08

50 82.55 68.7932 4.6195 0.10

60 72.20 72.1993 3.4061 0.13

70 64.11 74.7962 2.5968 0.17

80 57.62 76.8282 2.0320 0.21

90 52.30 78.4516 1.6234 0.28

100 47.86 79.7708 1.3192 0.36

110 44.10 80.8579 1.0871 0.48

120 40.88 81.7644 0.9065 0.65

130 38.09 82.5278 0.7634 0.91

140 35.65 83.1762 0.6484 1.32

150 33.49 83.7310 0.5548 2.03

160 31.58 84.2086 0.4777 3.41

170 29.87 84.6222 0.4135 6.55

180 28.33 84.9819 0.3597 16.33

190 26.94 85.2960 0.3142 31.41

200 25.67 85.5714 0.2753 9.88

210 24.52 85.8134 0.2420 4.62

220 23.46 86.0267 0.2133 2.60

230 22.49 86.2150 0.1883 1.62

240 21.60 86.3816 0.1666 1.09

250 20.77 86.5291 0.1475 0.76

260 20.00 86.6599 0.1308 0.55

270 19.28 86.7759 0.1160 0.41

280 18.62 86.8787 0.1029 0.31

290 17.99 86.9699 0.0912 0.24

300 17.41 87.0507 0.0808 0.19

310 16.86 87.1222 0.0715 0.15

320 16.35 87.1853 0.0631 0.12

330 15.86 87.2409 0.0556 0.09

340 15.40 87.2897 0.0488 0.07

350 14.97 87.3325 0.0427 0.06

360 14.56 87.3696 0.0372 0.04

34



a100 6574.682 Intervalo 5 Minutos

b100 22.560 Duración 3 Horas

c100 1.028 SC/SL 1.1061

Tiempo Intensidad (mm/hr)

Profundidad Acumulada (mm)

Profundidad Incremental Precipitación

10 202.60 33.7659 33.7659 0.09

20 153.84 51.2784 17.5125 0.11

30 123.83 61.9164 10.6380 0.12

40 103.53 69.0216 7.1052 0.15

50 88.89 74.0783 5.0567 0.17

60 77.84 77.8449 3.7665 0.21

70 69.21 80.7482 2.9033 0.25

80 62.29 83.0467 2.2985 0.30

90 56.60 84.9058 1.8591 0.38

100 51.86 86.4361 1.5303 0.47

110 47.84 87.7143 1.2782 0.61

120 44.40 88.7952 1.0809 0.80

130 41.41 89.7190 0.9238 1.08

140 38.79 90.5157 0.7967 1.53

150 36.48 91.2084 0.6927 2.30

160 34.43 91.8148 0.6065 3.77

170 32.59 92.3491 0.5343 7.11

180 30.94 92.8225 0.4733 17.51

190 29.45 93.2439 0.4214 33.77

200 28.09 93.6208 0.3769 10.64

210 26.85 93.9592 0.3384 5.06

220 25.71 94.2641 0.3050 2.90

230 24.66 94.5399 0.2757 1.86

240 23.70 94.7899 0.2501 1.28

250 22.80 95.0173 0.2274 0.92

260 21.97 95.2247 0.2073 0.69

270 21.20 95.4141 0.1895 0.53

280 20.48 95.5876 0.1735 0.42

290 19.81 95.7468 0.1592 0.34

300 19.18 95.8931 0.1463 0.28

310 18.59 96.0279 0.1347 0.23

320 18.03 96.1521 0.1242 0.19

330 17.50 96.2667 0.1147 0.16

340 17.01 96.3728 0.1060 0.13

350 16.54 96.4709 0.0981 0.11

360 16.09 96.5618 0.0909 0.10

35


CUADRO No.22 Lluvia de Diseño Estación Cojutepeque, 25 años, duración 6 horas, intervalo 10 minutos.

a2₅ 1748.670 Intervalo 10 Minutos

b2₅ 7.011 Duración 6 Horas

c2₅ 0.790 SC/SL 1.0694


Profundidad Acumulada Profundidad Incremental Precipitación

10 199.33 33.2216 33.2216 0.67

20 138.33 46.1115 12.8900 0.70

30 107.86 53.9308 7.8192 0.74

40 89.29 59.5277 5.5969 0.78

50 76.67 63.8939 4.3662 0.83

60 67.48 67.4827 3.5888 0.89

70 60.46 70.5372 3.0545 0.95

80 54.90 73.2020 2.6649 1.03

90 50.38 75.5702 2.3682 1.12

100 46.62 77.7049 2.1347 1.23

110 43.45 79.6508 1.9460 1.37

120 40.72 81.4411 1.7902 1.55

130 38.35 83.1004 1.6594 1.79

140 36.28 84.6483 1.5479 2.13

150 34.44 86.1000 1.4517 2.66

160 32.80 87.4678 1.3678 3.59

170 31.33 88.7617 1.2939 5.60

180 30.00 89.9900 1.2283 12.89

190 28.79 91.1597 1.1697 33.22

200 27.68 92.2767 1.1170 7.82

210 26.67 93.3460 1.0693 4.37

220 25.74 94.3718 1.0259 3.05

230 24.88 95.3581 0.9862 2.37

240 24.08 96.3080 0.9499 1.95

250 23.33 97.2243 0.9164 1.66

260 22.64 98.1097 0.8854 1.45

270 21.99 98.9664 0.8567 1.29

280 21.38 99.7964 0.8300 1.17

290 20.81 100.6015 0.8051 1.07

300 20.28 101.3833 0.7818 0.99

310 19.77 102.1433 0.7600 0.92

320 19.29 102.8827 0.7395 0.86

330 18.84 103.6029 0.7202 0.81

340 18.41 104.3049 0.7020 0.76

350 18.00 104.9896 0.6848 0.72

360 17.61 105.6581 0.6685 0.68

36



a₅0 1743.615 Intervalo 10 Minutos

b₅0 6.267 Duración 6 Horas

c₅0 0.775 SC/SL 1.0881

Tiempo (min) Intensidad (mm/hr) Profundidad Acumulada Profundidad Incremental Precipitación

10 218.45 36.4087 36.4087 0.79

20 150.69 50.2291 13.8204 0.82

30 117.35 58.6770 8.4479 0.87

40 97.17 64.7803 6.1033 0.91

50 83.50 69.5811 4.8008 0.97

60 73.56 73.5553 3.9742 1.03

70 65.96 76.9583 3.4030 1.10

80 59.96 79.9426 2.9844 1.19

90 55.07 82.6068 2.6641 1.29

100 51.01 85.0177 2.4109 1.42

110 47.58 87.2232 2.2055 1.57

120 44.63 89.2585 2.0353 1.77

130 42.07 91.1504 1.8919 2.04

140 39.82 92.9197 1.7693 2.41

150 37.83 94.5828 1.6631 2.98

160 36.06 96.1531 1.5703 3.97

170 34.46 97.6415 1.4884 6.10

180 33.02 99.0570 1.4155 13.82

190 31.71 100.4073 1.3502 36.41

200 30.51 101.6986 1.2914 8.45

210 29.41 102.9366 1.2380 4.80

220 28.40 104.1260 1.1894 3.40

230 27.46 105.2710 1.1449 2.66

240 26.59 106.3750 1.1040 2.21

250 25.79 107.4413 1.0663 1.89

260 25.03 108.4727 1.0314 1.66

270 24.33 109.4717 0.9990 1.49

280 23.67 110.4405 0.9688 1.35

290 23.04 111.3811 0.9406 1.24

300 22.46 112.2953 0.9142 1.14

310 21.91 113.1848 0.8895 1.07

320 21.38 114.0510 0.8662 1.00

330 20.89 114.8952 0.8442 0.94

340 20.42 115.7187 0.8235 0.89

350 19.98 116.5226 0.8039 0.84

360 19.55 117.3079 0.7853 0.80

37



a100 1577.684 Intervalo 10 Minutos

b100 4.985 Duración 6 Horas

c100 0.739 SC/SL 1.1061

Tiempo (min) Intensidad (mm/hr) Profundidad Acumulada (mm)

Profundidad Incremental (mm)

Precipitación (mm)

10 236.05 39.3417 39.3417 1.02

20 161.78 53.9272 14.5856 1.06

30 126.15 63.0748 9.1475 1.12

40 104.76 69.8403 6.7655 1.17

50 90.32 75.2649 5.4246 1.24

60 79.83 79.8262 4.5613 1.31

70 71.81 83.7828 3.9566 1.40

80 65.47 87.2909 3.5081 1.50

90 60.30 90.4521 3.1611 1.62

100 56.00 93.3362 2.8841 1.76

110 52.36 95.9935 2.6573 1.94

120 49.23 98.4615 2.4680 2.17

130 46.51 100.7687 2.3072 2.47

140 44.12 102.9375 2.1688 2.88

150 41.99 104.9858 2.0483 3.51

160 40.10 106.9281 1.9423 4.56

170 38.39 108.7763 1.8483 6.77

180 36.85 110.5406 1.7642 14.59

190 35.44 112.2292 1.6886 39.34

200 34.15 113.8493 1.6201 9.15

210 32.97 115.4072 1.5578 5.42

220 31.88 116.9080 1.5009 3.96

230 30.88 118.3566 1.4485 3.16

240 29.94 119.7568 1.4003 2.66

250 29.07 121.1125 1.3556 2.31

260 28.25 122.4267 1.3142 2.05

270 27.49 123.7022 1.2756 1.85

280 26.77 124.9418 1.2396 1.69

290 26.10 126.1476 1.2058 1.56

300 25.46 127.3218 1.1742 1.45

310 24.86 128.4661 1.1444 1.36

320 24.30 129.5824 1.1163 1.28

330 23.76 130.6722 1.0898 1.21

340 23.25 131.7370 1.0647 1.14

350 22.76 132.7780 1.0410 1.09

360 22.30 133.7964 1.0184 1.04

38


7.1.3 HISTOGRAMAS

Es una gráfica de barras que despliega las variables que pueden existir en un proceso. El histograma

obtiene datos variables y los organiza, de tal forma que se puedan identificar los factores inestables o

defectuosos, es una representación gráfica de una distribución de frecuencias. Este tipo de gráfica es

muy útil cuando se desea mostrar un resumen de varios valores.

Se muestran, por consiguiente, sólo los cálculos realizados con las observaciones de lluvia horaria de

las cuales se dispone tanto de imágenes como de datos sinópticos. También se han realizado los

cálculos de los coeficientes de correlación con todas las observaciones de lluvia, se dispusiera o no

de información sinóptica y se han obtenido unos valores para la correlación lineal menores que los

que se muestran a continuación.

La distribución temporal de la “Tormenta IDA” se muestra en el histograma de la estación de San

Vicente. En éstos se puede observar la acumulación de altas cantidades de lluvia en un período de

seis horas.

FIGURA No.22

Fuente: INFORME TECNICO DE LA BAJA PRESION EN EL PACIFICO Y HURACAN IDA Y SU IMPACTO EN EL MEDIOAMBIENTE, NOVIEMBRE 2009, gráfica 1, página 8, elaborado por: MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES.

39


7.1.4 CLASIFICACIÓN DE SUELOS HIDROLÓGICOS

Los que se clasifican como un suelo hidrológico tipo A, según el cuadro siguiente:

CUADRO No.25

CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR SUS PROPIEDADES HIDROLÓGICAS, SEGÚN US SOIL CONSERVATION SERVICE.TIPO DESCRIPCIÓN K* (mm/hr)

A

Bajo potencial de escorrentía. Suelos con una alta tasa de infiltración incluso cuando están completamente mojados.

Consisten principalmente en arenas y gravas con drenaje profundo entre bueno y excesivo.

≥ 11

B

Suelos con tasa de infiltración media cuando están completamente mojados. Consisten principalmente en suelos con drenaje profundo a moderado y textura de grano mediano.

Ejemplos: marga arenosa o loess poco profundo.

3.75 – 7.50

C

Suelos con tasa de infiltración baja cuando están completamente mojados. Consisten principalmente en suelos con una capa que impide el flujo de agua hacia abajo, o suelos con textura de grano fino.

Ejemplos: marga arcillosa o marga arenosa poco profunda.

1.25 – 3.75

D

Alto potencial de escorrentía. Suelos con tasa de infiltración muy baja cuando están completamente mojados. Consisten principalmente en suelos arcillosos con un alto potencial de expansión, con un nivel freático permanentemente alto, con cubierta de arcilla en o cerca de la superficie y suelos poco profundos con una capa impermeable cerca de la superficie.

≤ 1.25

Fuente: Applied Hydrology, Ven Te Chow, et al, 1988.

7.1.5 USO DE SUELO

El mapa de uso de suelo incluye: cobertura vegetal e identificación de zonas urbanas en el país,

elaborado por FORGAES en el 2002.

40


FIGURA No.23 MAPA DE USO DE SUELO

41


FIGURA No.24 MAPA DE USO DE SUELO, REGIÓN AMPLIFICADA.

En la zona del proyecto posee diversidad de usos de suelo, entre los que se encuentran: granos

básicos, mosaico de cultivos, pastos y vegetación natural, periferia de San Vicente (zona semi-urbana),

pastos cultivados.

7.1.6 TIPO DE SUELO

La acción conjunta de los factores que condicionan la formación y evolución del suelo conduce al

desarrollo de diferentes perfiles o tipos de suelos. La clasificación de los mismos puede basarse en

criterios diversos. Entre otros, podemos citar:

características intrínsecas del suelo, dependientes de los procesos genéticos que los

desarrollan.

propiedades del suelo como permeabilidad, salinidad, composición,... y que se relacionan

estrechamente con los factores de formación.

según su aptitud para diferentes usos, fundamentalmente agrícola.

42

ZONA DE PROYECTO


La clasificación del USDA (United States Department of Agriculture) reconoce varios órdenes de

suelos, cuyos nombres se forman anteponiendo una partícula descriptiva a la terminación –sol.

En el proyecto el tipo de suelo predominante, según el mapa pedológico de El Salvador, son los

Andisoles y Litosoles, suelos formados por erupciones volcánicas.

43


FIGURA No.25 MAPA PEDOLOGICO DE EL SALVADOR

44

ZONA DE PROYECTO


7.1.7 GEOLOGÍA LOCAL

En base al mapa geológico nacional, véase figura, hemos hecho el siguiente análisis:

FIGURA No.26 MAPA GEOLOGICO DE EL SALVADOR

45

Zona del Proyecto


Formación San Salvador

-S2 = Efusivas básicas-intermedias, piroclastitas subordinadas, volcán Chinchontepec, San Vicente.

-S4 = Tierra Blanca, piroclastitas ácidas y epiclastitas básicas subordinadas, localmente efusivas

ácidas, faldas del volcán Chinchontepec, costado Norte.

7.1.8 NÚMERO DE CURVA CN, SEGÚN NRCS CUADRO No.26 GUIA SELECCIÓN CN

USOS DEL SUELO

CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA

A B C D

Tierra cultivada:

Sin tratamiento de conservación

Con tratamiento de conservación

72

62

81

71

88

78

91

81

Pastos y prados:

En malas condiciones

En buenas condiciones

68

39

79

61

86

74

89

80

Pradera En buenas condiciones30 58 71 78

Terreno boscoso

Poco denso, cubierta forestal pobre o inexistente

Buena cubierta forestal3

45

25

66

55

77

70

83

77

Espacios abiertos (césped, parques, campos de golf, cementerios, etc.)

En buenas condiciones (75% o más de hierba)

En regulares condiciones (50-75% de hierba)39

49

61

69

74

79

80

84

Zonas comerciales (85% impermeable) 89 92 94 95

Polígonos industriales (72% impermeable) 81 88 91 93

Zona residencial4

Tamaño medio de la parcela5 (% impermeabilidad6)

< 500 m2 (65%) 77 85 90 92

46


1000 m2 (38%)

1500 m2 (30%)

2000 m2 (25%)

4000 m2 (20%)

61

57

54

51

75

72

70

68

83

81

80

79

87

86

85

84

Aparcamientos pavimentados, tejados, caminos asfaltados, etc.7 98 98 98 98

Calles y carreteras

Pavimentados, con cunetas y colectores de drenaje

Caminos de grava

Sucios

98

76

72

98

85

82

98

89

87

98

91

89

1 SCS = Soil Conservation Service. Condiciones de humedad antecedentes de tipo II.

3 Se entiende por buena cubierta la que está protegida del pastoreo y la basura; y dispone de arbustos.

4 Los números de curva se calculan asumiendo que la escorrentía de casas y vías se dirige hacia la calle, con una mínima aportación del tejado a la zona ajardinada, donde ocurriría una infiltración adicional.

5 Al pasar las unidades del original en acres a m2 se han realizado algunos redondeos mínimos a la baja. Para ver los valores del manual original se recomienda consultar la ayuda del programa o la fuente referida.

6 El área permeable restante se considera a efectos del cálculo del número de curva como si fuese pasto en buenas condiciones.

7 Para áreas con un clima templado se puede utilizar un número de curva de 95 ó 90.

Fuente: Applied Hydrology, Ven Te Chow, et al, 1988.

CÁLCULO DEL COEFICIENTE NÚMERO DE CURVA, “CN”

Con los datos de suelo pedológico y geológico obtenidos de CN, hay que aclarar que las tablas de CN

son guías, el consultor sigue criterios propios para determinarlo, así:

CN = 45

El método de Número de Curva de escorrentía tiene tres (3) niveles de humedad antecedentes,

dependiendo de la precipitación total o acumulada en los cinco días (5) previos a la tormenta, la

condición de humedad seca, AMC I, tiene el menor potencial de escorrentía, con los suelos estando lo

suficiente mente secos para un arado satisfactorio o para que una siembra se lleve a cabo. La

condición de humedad antecedente promedio, AMC II, tiene un potencial de escorrentía promedio.

La condición de humedad antecedente, AMC III, tiene el mayor potencial de escorrentía, con el área

47


de drenaje prácticamente saturada de precipitaciones anteriores, estas condiciones pueden ser

determinadas a partir de la información del cuadro siguiente:

CONDICIONES DE HUMEDAD.

Grupo AMCLluvia antecedente total de 5 días (pulg)

Estación inactiva Estación de crecimiento

I

II

III

Menor que 0.5

0.5 a 1.1

Sobre 1.1

Menor que 1.4

1.4 a 2.1

Sobre 2.1

CUADRO No. 27 Fuente: Soil Conservation Service, 1972.

*2.1 pulgadas ó 53 mm aproximadamente

Debido a la magnitud de las lluvias que se generan en el país para la temporada lluviosa, se

considerará una condición hidrológica tipo III, CN (III) (véase cuadro anterior).

Lo anterior implica una corrección que aumenta al CN para condición hidrológica normal, CN (II),

usando la siguiente expresión:

CN(III) = = 65

48


49


FIGURA no.27 MODELO DE CUENCA RIO ACAHUAPA

50

Cuenca


7.1.9 RESULTADOS MODELACION

-FIGURA No. 28 PRODUCCIÓN DE ESCORRENTÍA, 25 AÑOS.

Reporte de HEC-HMS 3.4, Diagrama producción de escorrentía, 25 años.Hidrograma, trazado en azul, el cual produce un pico máximo de escorrentía de 129.40 m3/seg.

51




52




53


-FIGURA No. 31 PRODUCCIÓN DE ESCORRENTÍA, TORMENTA “IDA”, SUB CUENCA ACAHUAPA.

Reporte de HEC-HMS 3.4, Diagrama producción de escorrentía, “Tormenta IDA”.Hidrograma, trazado en azul, el cual produce un pico máximo de escorrentía de 712.60 m3/seg.

54


-FIGURA No.32 PRODUCCIÓN DE ESCORRENTÍA, TORMENTA “IDA”, SUB CUENCA HONDURA.

Reporte de HEC-HMS 3.4, Diagrama producción de escorrentía, “Tormenta IDA”.

Hidrograma, trazado en azul, el cual produce un pico máximo de escorrentía de 168.70 m3/seg.

55


FIGURA No.33 RUTEO O AMORTIGUAMIENTO DE LA ONDA DE INUNDACIÓN.

56


FIGURA No.34

57

DISEÑO DE LA REPARACION DE PUENTE S/RIO ACAHUAPA ,AGUAS ARRIBA EN LA RUTA RN04E,SAN VICENTE

FIGURA No.35 CAUDAL DE SALIDA: CUENCA ACAHUAPA - TORMENTA IDA.

CAUDAL MÁXIMO EN RÍO ACAHUAPA Q IDA = 708.80 m3/seg.

58


8. RESUMEN DE CAUDALES RIO ACAHUAPA

CUADRO No.28

CAUDALES FINALES RIO ACAHUAPA

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) CAUDAL (m3/seg)

25 129.40

50 161.10

100 208.40

TORMENTA IDA 708.80

.

59


9. MODELACION HIDRAULICA

9.1 PROGRAMA HEC-RAS V.4.1.0

Se ha empleado el programa HEC – RAS versión 4.1.0, del Cuerpo de Ingenieros de los

Estados Unidos, para la generación de los perfiles de flujo y los tirantes del agua ,en las

secciones transversales del cauce considerando las estructuras hidráulicas existentes de los

2 Puentes.

Este programa permite realizar cálculos hidráulicos unidimensionales para un sistema

natural (ríos) o para canales construidos, para flujo permanente y flujo no permanente.

A través del HEC-RAS se pueden realizar simulaciones hidráulicas las cuáles presentan una

manera de análisis de la interrelación entre la topografía del cauce de un río, los volúmenes

de agua y sedimentos transportados, así como establecer la influencia en los niveles del

flujo,la presencia de obstrucciones u obras hidráulicas en el cauce.

9.2 METODO DEL PASO ESTÁNDAR O METODO DIRECTO POR PASOS

Este es un método aplicable para el cálculo tanto de perfiles de flujo en canales prismáticos

como en aquellos de geometría muy variada. Divide el canal en tramos cortos y desarrolla

los cálculos para cada sección comenzando por una conocida (la sección de control por

ejemplo). Sí el flujo es subcrítico los cálculos se inician desde aguas abajo y se desarrollan

hacia aguas arriba y si es supercrítico se parte de aguas arriba continuándose hacia aguas

abajo.

Tomando un tramo corto del canal, como lo ilustra la figura No. ,se cumple que

(1)

Definida la energía específica (E) como :

(2)

Reemplazando (2) en (1), y despejando ΔX , (3)

60


FIGURA No.36 DEDUCCION DE LA ECUACION DE FLUJO GRADUALMENTE VARIADO

La pendiente de la línea de energía en una sección puede calcularse según Manning,

(4)

Y la pendiente de la línea de energía en un tramo se obtiene como :

(5)

9.3 PROCEDIMIENTO DE CALCULO

a) Conocidos Q,b,y Y en la sección de control , se calcula la velocidad v, la cabeza de

velocidad v2/2g, y la energía específica E= y+αv2 / 2g.

b) Se calcula la pendiente de la línea de energía (Sf) según la Ecuación (4)

c) Se asume una profundidad según el perfil de flujo que se presenta ; se obtienen los

valores de E y Sf para la sección con esta profundidad.

61


d) Se calcula ΔE = E2 – E1, entre estas dos secciones y Sf con (5) ; con estos

resultados se halla ΔX según la Ecuación (3) . Así se conoce la localización de la

sección a lo largo del canal.

e) Se regresa al paso c)

9.4 ESCENARIOS DE LA MODELACION

Se ha tomado como base para la revisión de la capacidad hidráulica de las obras de

paso existentes Puente y Bóveda, así como la capacidad de la sección del cauce en

el tramo de interés el caudal correspondiente para un T=100 años, sin embargo para

examinar el comportamiento del tramo ante los efectos de la tormenta IDA se ha

tomado también el caudal calculado para ese evento.

Para determinar la capacidad óptima de la sección de la canalización requerida,

ancho de la base , inclinación de los taludes , se procedió un proceso iterativo

partiendo de asumir una base de la sección de canal y determinando los niveles o

tirantes en cada sección transversal del cauce.

Se analizaron varias secciones de anchos de 20,25 y 30 metros, con taludes laterales

1V : 2H, una sección rectangular con separación variable.

9.5 DATOS DE ENTRADA

En primer lugar los caudales de entrada son los que se muestran en la FIGURA

No.37, luego se van introduciendo las secciones transversales del cauce cada 20

metros con sus coordenadas, se asignan los coeficientes de rugosidad a cada

sección. Prácticamente se introducen 3 tramos, el Río Acahuapa aguas arriba, la

quebrada Ticulsa ó Hondura, y le Río Acahuapa aguas abajo ya con los 2 caudales

sumados.

Con todas las secciones introducidas , se le dan las distancias a la sección siguiente

aguas abajo tanto en el banco izquierdo, banco derecho y canal principal.

Hay que introducir las secciones de las obras existentes , las cuáles se muestran en

las Figuras 40,41 y 42.

62


FIGURA No. 37 PANTALLA CAUDALES DE ENTRADA MODELO HEC-RAS

Río

04000320

0300

0280

0240

Río aguas abajo

0240

0220

0200

01800160

01400120 0060 0040 0020

Ac

ah

Quebrada

0114.4150094

00740054 0034 0014

0000

u r a

unión

18 of the 31 XS's are not Geo-Referenced ( Geo-Ref user entered XS Geo-Ref interpolated XS Non Geo-Ref user entered XS Non Geo-Ref interpolated XS)Some schematic data outside default extents (see View/Set Schematic Plot Extents...)

FIGURA No.38 PLANIMETRIA INDICANDO SECCIONES DE ENTRADA

63


FIGURA No.39 PANTALLA DE ENTRADA DATOS SECCIONES TRANSVERSALES

-40 -20 0 20 40364

366

368

370

372

374

376

378

380RS=0147.04 Upstream (Bridge)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

Ground

Bank Sta

-40 -20 0 20 40364

366

368

370

372

374

376

378

380RS=0147.04 Downstream (Bridge)

Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

FIGURA 40 SECCION DATOS DE ENTRADA PUENTE

64


FIGURA N0.41 PANTALLAS DATOS DE ENTRADA PUENTE

-40 -20 0 20 40364

366

368

370

372

374

376

378

380RS=0134.87 Upstream (Culvert)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

Ground

Bank Sta

-40 -20 0 20 40364

366

368

370

372

374

376

378

380RS=0134.87 Downstream (Culvert)

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

FIGURA No.42 SECCION ENTRADA BOVEDA AGUAS ABAJO PUENTE

65


9.6 ASIGNACION DE COEFICIENTES DE RUGOSIDAD

El coeficiente de rugosidad n, es uno de los parámetros hidráulicos que involucra una serie

de factores que hacen difícil su estimación. Hay diversidad de fórmulas basadas en el tirante

hidráulico, la pendiente, la granulometría del cauce, etc.

CUADRO No.29

Valores del coeficiente n de rugosidad de Manning

a) Canales sin vegetación

Sección transversal uniforme, alineación regular sin guijarros ni vegetación, en suelos sedimentarios finos

0,016

Sección transversal uniforme, alineación regular, sin guijarros ni vegetación, con suelos de arcilla duros u horizontes endurecidos

0,018

Sección transversal uniforme, alineación regular, con pocos guijarros, escasa vegetación, en tierra franca arcillosa

0,020

Pequeñas variaciones en la sección transversal, alineación bastante regular, pocas piedras, hierba fina en las orillas, en suelos arenosos y arcillosos, y también en canales recién limpiados y rastrillados

0,0225

Alineación irregular, con ondulaciones en el fondo, en suelo de grava o esquistos arcillosos, con orillas irregulares o vegetación

0,025

Sección transversal y alineación irregulares, rocas dispersas y grava suelta en el fondo, o con considerable vegetación en los márgenes inclinados, o en un material de grava de hasta 150 mm de diámetro

0,030

Canales irregulares erosionados, o canales abiertos en la roca 0,030

(b) Canales con vegetación

Gramíneas cortas (50-150 mm) 0,030-0,060

Gramíneas medias (150-250 mm) 0,030-0,085

Gramíneas largas (250-600 mm) 0,040-0,150

(c) Canales de corriente natural

Limpios y rectos 0,025-0,030

Sinuosos, con embalses y bajos 0,033-0,040

Con muchas hierbas altas, sinuosos 0,075-0,150

66


En el caso del coeficiente de rugosidad en las condiciones actuales se tomó n=0.068

considerando la gran acumulación de rocas, ripio, materiales de desalojo, los meandros del

río, las secciones irregulares de tramo a tramo, es decir con grandes obstrucciones en el

cauce, con secciones bién variables.

Ya para las nuevas condiciones del cauce bién canalizado con sus muros laterales, los

revestimientos por tramos con concreto ciclópeo se tendrá una significativa reducción en el

coeficiente de rugosidad tomándose para esas nuevas condiciones un valor de n=0.045 para

el canal principal y n=0.030 los canales laterales. Es de tomar en consideración de dejar en

el cauce una distribución de grava arena guijarros y bloques más o menos en la condición

correspondiente al cauce natural.

Cuando es revestida la sección se toma un valor de n=0.030 uniforme.

9.7 OBRAS PROPUESTAS

Las obras propuestas tienen como finalidad prolongar la vida útil de las obras de paso, así

como también conservar en buen estado la carretera de acceso a San Vicente ya que se

encuentra bastante próxima a la margen Norte del Río.

Estas obras se han propuesto una vez verificada la condición de que el Puente Aguas Arriba

tiene la capacidad hidráulica suficiente para albergar la crecida de diseño correspondiente a

un Período de Retorno de 100 años, e igual a Q=208.40 m3/seg.

En primer lugar se encuentran las obras de protección en el Puente, tanto las obras contra

Socavación del Estribo Norte así como también la pérdida de sección de la Pila Central. En

el caso del estribo se propone un muro perimetral y en el caso de la pila un encamisado de

concreto alrededor de la pila. Además para protección adicional se propone un emplantillado

de concreto ciclópeo bajo el puente, un poco hacias aguas arriba y hacia aguas abajo, con

sus dentellones en la entrada y salida.

En toda la longitud norte en que se presentaron deslizamientos de los taludes y erosión de

los mismos se propone una protección doble mediante dos muros. El muro superior de

concreto reforzado para proporcionar una pendiente y conformación adecuada al talud, que

colinda con la carretera. Un muro en la parte inferior para configurar el área hidráulica

necesaria, y a la vez proteger el muro superior.

67


Del costado sur y también en la quebrada Ticulsa se proponen muros laterales de

confinamiento del flujo para eventos de hasta 100 años de recurrencia.

FIGURA No.43 SECCION INDICANDO LAS OBRAS PROPUESTAS

Considerando también que la pendiente del cauce actual es de 3.9 %, y observando que el

nivel de cama de agua de las obras de paso ha ido disminuyendo con el tiempo, se propone

regularizar la pendiente al 1.0 % , para lo cual se proponen una serie de muros

guardaniveles de concreto ciclópeo.

FIGURA No.44 TRAMO PERFIL INDICANDO LOS GUARDANIVELES PROPUESTOS

Para realizar esa canalización se requiere el dragado del cauce en algunos sectores, la

remoción de escombros , ripio y grandes bloques del cauce para proporcionar la sección

hidráulica requerida.

68


9.8 RESULTADOS OBTENIDOS

9.8.1 RESULTADOS GRAFICOS PROGRAMA

0440 0420 0400 0380

0360 0340 0320

0300 0280 0260

0240

0240

0220

0200

0180

0160 0140 0120 0100 0080

0060 0040

0020 0000

0114.415

0094

0074

0054

0044

0034

0014 0000

Acahuapa Plan: Plan 04 6/4/2010

Legend

WS 100 años

WS Tormenta "IDA"

Ground

Bank Sta

FIGURA No.45 ISOMETRICO DE LOS CAUCES Y LAS OBRAS DE PASO

-40 -20 0 20 40366

368

370

372

374

376

378

380


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

Crit Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Crit 100 años

Ground

Bank Sta

Pier Debris

.03 .068 .03

FIGURA No.46 SECCION PUENTE EN CONDICIONES INICIALES CON ARRASTRE ESCOMBROS

69

-30 -20 -10 0 10 20 30366

368

370

372

374

376

378


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

Crit Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Crit 100 años

Ground

Bank Sta

.03 .045 .03


FIGURA No. 46 SECCION PUENTE CON MEJORAS CANALIZACION

-40 -20 0 20 40364

366

368

370

372

374

376

378


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

Crit Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Crit 100 años

Ground

Bank Sta

.03 .068 .03

FIGURA No.47 SECCION BOVEDA EN CONDICIONES INICIALES

70


-30 -20 -10 0 10 20 30364

366

368

370

372

374

376

378


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

Crit Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Ground

Bank Sta

.03 .03 .03

FIGURA No.48 SECCION BOVEDA CON MEJORAS CANALIZACION

-40 -20 0 20 40366

368

370

372

374

376

378

380

382


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Ground

Bank Sta

.03 .068 .03

FIGURA No.49 SECCION 50 M. AGUAS ARRIBA EN CONDICIONES INICIALES

71


-30 -20 -10 0 10 20 30368

370

372

374

376

378

380


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Tormenta "IDA"

WS Tormenta "IDA"

EG 100 años

WS 100 años

Ground

Bank Sta

.03 .035 .03

FIGURA No.50 SECCION 50M. PUENTE AGUAS ARRIBA CONDICIONES MEJORADAS

9.8.2 CUADROS RESUMENES DE RESULTADOS

Se presenta en el Cuadro No.30 la Tabla Standard No.1 resultado de todo el proceso, como

está pegada en pantalla no aparecen todos los resultados, por esa razón se ha creado un

archivo Excel para vaciar en él los resultados principales.

72


CUADRO No.30 TABLA ESTÁNDAR No.1 GENERADA POR EL PROGRAMA

73

ESTACION LEVANTAM.

ESTACION PROGRAMA

NIVEL MINIMO CANAL

NIVEL A. MAX.

TIRANTE NIVEL MINIMO CANAL

NIVEL A. MAX.

TIRANTE NIVEL MINIMO CANAL

NIVEL A. MAX.

TIRANTE BASE CANAL

NIVEL MINIMO CANAL

NIVEL A. MAX.

TIRANTE BASE CANAL

TALUDESNIVEL MINIMO CANAL

NIVEL A. MAX.

TIRANTE BASE CANAL

0+000 0+440 372.79 378.44 5.65 372.79 376.12 3.33 372.79 375.92 3.13 372.79 375.94 3.15 NATURAL 372.79 375.92 3.13

0+010 0+430

0+020 0+420 373.27 377.75 4.48 373.27 375.66 2.39 373.27 375.64 2.37 373.27 375.64 2.37 NATURAL 373.27 375.64 2.37

0+030 0+410

0+040 0+400 372.51 377.8 5.29 372.51 375.14 2.63 372.51 375.07 2.56 372.51 375.07 2.56 NATURAL 372.51 375.07 2.56

0+050 0+390

0+060 0+380 371.92 377.8 5.88 371.92 375.2 3.28 371.92 375.1 3.18 371.92 375.1 3.18 NATURAL 371.92 375.1 3.18

0+070 0+370

0+080 0+360 371.88 376.89 5.01 371.88 374.51 2.63 371.88 374.46 2.58 371.88 374.46 2.58 NATURAL 371.88 374.46 2.58

0+090 0+350

0+100 0+340 371.71 377.41 5.7 371.71 374.33 2.62 371.43 373.52 2.09 371.43 373.52 2.09 20.00 1 V: 2H 371.43 373.78 2.35

0+110 0+330

0+120 0+320 371.16 377.37 6.21 371.16 374.26 3.1 371.23 373.16 1.93 371.23 373.48 2.25 20.00 1 V: 2H 371.23 373.18 1.95

0+130 0+310

0+140 0+300 370.3 377.46 7.16 370.3 374.34 4.04 370.3 372.89 2.59 371.03 372.97 1.94 20.00 1 V: 2H 371.03 372.68 1.65 27.50

0+150 0+290

0+160 0+280 369.15 377.71 8.56 369.15 374.46 5.31 369.15 372.97 3.82 30.33 369.83 373.38 3.55 30.40 1 V: 2H 369.83 373.00 3.17 37.50

0+170 0+270

0+180 0+260 368.99 377.7 8.71 368.99 374.46 5.47 368.99 373.02 4.03 39.23 368.99 373.35 4.36 35.40 1 V: 2H 369.93 372.95 3.02 35.30

0+190 0+250

0+200 0+240 369.05 377.64 8.59 369.05 374.35 5.3 369.05 372.74 3.69 36.6 369.43 373.33 3.9 25.00 1 V: 2H 369.05 372.58 3.53 34.20

0+210 0+230

0+220 0+220 368.27 377.57 9.3 368.27 374.38 6.11 368.27 372.58 4.31 38.14 369.23 373.31 4.08 25.00 1 V: 2H 369.23 372.73 3.50 32.80

0+230 0+210

0+240 0+200 366.89 377.57 10.68 366.89 374.37 7.48 368.03 372.81 4.78 38.44 368.03 373.32 5.29 25.00 1 V: 2H 368.03 372.77 4.74 34.20

0+250 0+190

0+260 0+180 366.54 377.58 11.04 366.54 374.39 7.85 367.83 372.78 4.95 33.88 367.83 373.32 5.49 25.00 1 V: 2H 367.83 372.28 4.45 33.00

0+270 0+170

0+280 0+160 366.3 377.49 11.19 366.3 374.37 8.07 367.63 372.77 5.14 31.93 367.63 373.29 5.66 25.00 VARIABLE 367.73 372.73 5.00 27.20

0+290 0+150

PUENTE 0+147.04

0+300 0+140 364.65 370.75 6.1 364.65 368.37 3.72 364.65 368.37 3.72 26.40 367.43 369.26 1.83 26.40 VARIABLE 367.43 369.32 1.89 25.40

0+310 0+130

0+320 0+120 365.54 370.23 4.69 365.54 368.06 2.52 366.33 367.86 1.53 35.05 365.54 368.06 2.52 30.00 VARIABLE 366.33 367.83 1.50 35.70

0+330 0+110

0+340 0+100 363.47 370.46 6.99 363.47 367.14 3.67 363.47 367.14 3.67 NATURAL 364.29 367.33 3.04 25.00 1 H: 2V 364.29 367.37 3.08 32.40

0+350 0+090

0+360 0+080 363.08 370.52 7.44 363.08 367.18 4.1 363.08 367.18 4.1 NATURAL 363.08 367.18 4.1 NATURAL 363.08 367.18 4.10

0+370 0+070

0+380 0+060 362.95 369.43 6.48 362.95 366.07 3.12 362.95 366.07 3.12 NATURAL 362.95 366.07 3.12 NATURAL 362.95 366.07 3.12

0+390 0+050

0+400 0+040 362.73 368.18 5.45 362.73 365.53 2.8 362.63 365.53 2.9 NATURAL 362.73 365.53 2.8 NATURAL 362.73 365.53 2.80

0+410 0+030

0+420 0+020 361.95 366.98 5.03 361.95 364.49 2.54 361.95 364.49 2.54 NATURAL 361.95 364.49 2.54 NATURAL 361.95 364.49 2.54

0+430 0+010

0+440 0+000 361.33 366.07 4.74 361.33 364.1 2.77 361.33 364.1 2.77 NATURAL 361.33 364.1 2.77 NATURAL 361.33 364.1 2.77

TIRANTES MAXIMOS DEL FLUJO PARA DIFERENTES CONDICIONES GEOMETRICAS Y PARA LA TORMENTA IDA PROGRAMA HEC RAS

TORMENTA IDA CONDICIONES ACTUALES CON MUROS LATERALES BASE 20 Y 25 METROS, TALUDES 1:2CON MUROS LATERALES AMBOS

LADOS PROP. FINAL


CUADRO No. 31 RESUMEN TOTAL DE LAS ALTERNATIVAS HEC RAS

74


CUADRO 33 ANALISIS SECCION PUENTE CONDICIONES INICIALES 100 AÑOS

CUADRO N0.34 ANALISIS SECCION PUENTE MODELACION FINAL 100 AÑOS

75


10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- La tormenta IDA fue un fenómeno extraordinario con un Período de Recurrencia de

más de 500 años.

- El estudio realizado corresponde a caudales líquidos, los caudales sólidos debidos a

los lahares provenientes del volcán de San Vicente y su estimación queda fuera del

alcance de este estudio por la extensión del período disponible.Sin embargo el

programa realiza una estimación de la incidencia de los escombros como se aprecia

en la Figura No.46 sobre la pila central.

- El Puente existente tiene la capacidad hidráulica adecuada para Manejar el caudal de

un período de retorno de Q= 100 Años, con un tirante máximo de 3.91 metros.

- A la entrada del Puente se forma un remanso importante que se ha logrado disminuir

a valores razonables con el mejoramiento del cauce tal como lo muestra el Cuadro

No.31, reduciendo el tirante más crítico de 7.85 m, a 4.45 m. en la Estación

0+260.00.

- Este remanso se forma debido a que la estructura de paso se encuentra en unas

condiciones hidráulicas bién desfavorables, se encuentra en una zona de meandros

del río, el alineamiento de la carretera también está en curva, la unión de 2 cauces

importantes aguas arriba, a esto se agrega los arrastres y obstrucciones debido a la

tormenta IDA.

- Es necesario la demolición inmediata de la bóveda aguas abajo, ya que se encuentra

colapsada, y a la vez es un obstáculo para el Puente situado aguas arriba.

- Se recomienda al momento de realizar los trabajos de canalización conservar en la

medida de lo posible el material del cauce en sus condiciones más cercanas a su

condición natural, para no dejar una superficie demasiado “lisa”.

- Se propone un desnivel entre la quebrada “Ticulsa” ó “Hondura” con respecto al nivel

del lecho del río Acahuapa de aproximadamente 3.0 metros para mejorar las

condiciones hidráulicas en dónde se juntan los dos cauces.

- Regular el ancho de la franja de zona de protección de los ríos y quebradas en

función de la crecida máxima extraordinaria de por lo menos de un período de retorno

de 50 años.

76


- Implementar a largo plazo medidas de mitigación de riesgos en las partes altas de la

cuenca del río Acahuapa, en la zona del volcán de San Vicente.

77

estudio hidrologico e hidraulico puente acahuapa

Documents