estudio hidrologico e hidraulico

ESTUDIO HIDROLÓGICO É HIDRAULICO

Ing. José Luis Delgado Delgado Camino Viejo a Tancol No. 600, Col. Fernando San Pedro, Tampico, Tamaulipas

Tel. 833 2244238; Cel. 833 2997234 e‐ mail: [email protected]

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“PREDIO EL ZAPOTAL”




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INDICE

I.- ANTECEDENTES

II.- OBJETIVO

III.- GENERALIDADES

IV.- ESTUDIO HIDROLOGICO

• Estimación de gastos pluviales

V.- ANALISIS HIDRÁULICO

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VII. - BIBLIOGRAFÍA

VIII. - ANEXOS

• Cálculos hidrológicos




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I.- ANTECEDENTES

Dentro de sus proyectos de expansión en el desarrollo de sus programas de vivienda y con el propósito de asegurar la reserva territorial para futuros fraccionamientos Geo Tamaulipas S.A. de C.V. tiene contemplado la adquisición de un predio semi-urbano denominado “El Zapotal”, localizado dentro del Municipio de Coatzintla, Veracruz.

El predio para este futuro asentamiento habitacional, está formado por un polígono irregular que ocupa una superficie aprovechable de aproximadamente 20 hectáreas; el mismo está ubicado en una zona relativamente alta de una planicie donde se originan varias subcuencas, con drenes naturales que corren de norte a sur, cuyos escurrimientos pluviales fluyen hacia esteros y arroyos tributarios del río cazones.

Para analizar la problemática hidrológica del predio y de los escurrimientos pluviales generados, se realiza el presente Estudio Hidrológico a solicitud de Geo Tamaulipas S.A. de C.V...

II.- OBJETIVO

Como se menciona en el capitulo anterior, el objetivo de este análisis hidrológico de la cuenca apartadora hacia el área del futuro asentamiento habitacional es con la finalidad de obtener los caudales pico de escorrentía generados por las precipitaciones, que permitan realizar adecuadamente el proyecto pluvial integral del desarrollo habitacional, proporcionando una completa seguridad para los habitantes, edificaciones e infraestructura urbana.




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III.- GENERALIDADES

Localización

La poligonal envolvente del predio motivo del estudio consta de una superficie de aprox. 20 hectáreas y se localiza aproximadamente como a 3 km al oriente de la zona centro urbana de la localidad de Coatzintla, Veracruz. Sus coordenadas geográficas son: 20° 28’ 54.895” de latitud Norte y 97° 25’ 47.621” de longitud Oeste (UTM: 2’265,596; 663,751). La altitud media del terreno es de 125 metros sobre el nivel del mar.




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Clima

El clima que prevalece en el municipio de Coatzintla es cálido-subhúmedo con lluvias en verano y principios de otoño, principalmente en los meses de Junio a septiembre, con menor intensidad en el resto del año. Este tipo de clima tiene siempre temperaturas anuales de 24.5°C, siendo el promedio del mes mas frío mayor a 18°C. La precipitación del mes mas seco menor a 60 mm, el porcentaje de lluvias invernales entre 5 y 10% al año con oscilación extremosa de entre 7 y 14°C y presentando un periodo de sequía invernal. En cuanto hace a la temperatura media anual en la cabecera municipal es de 24.58°C; y en el área restante del municipio disminuye a 24°C, al contrario de lo que sucede de los promedios de precipitación pluvial durante el año en la cabecera alcanza los 1200.00 mm y en el resto del municipio de 456.84 mm.

Hidrología

LOCALIZACION DEL SITIO EN ESTUDIO




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El área del proyecto se encuentra localizada, en la Región Hidrológica Tuxpan-Nautla clave RH27 (región hidrológica 27), cuenca del río Cazones.

Orografía

En cuanto a la forma de su relieve, el municipio se encuentra hacia el límite Oeste de la llanura costera del Golfo Norte en la subprovincia fisiográfica No. 36 nominada como llanuras. En general la fisiografía del municipio esta formada por topoformas de sierra baja, presenta asociación con llanuras en los márgenes del Río Coapechapa y en el perímetro de la rivera del Río San Marcos-Cazones se encuentra en formación tipo valle. Tiene un promedio de 150 M. Sobre el nivel del mar y en particular la cabecera municipal se sitúa a 90 M. Calculados en el centro de la Ciudad

Clasificación del suelo

El municipio cuenta con un tipo de suelo tipo luvisol y vertisol pelico. El primero se caracteriza por tener acumulación de arcilla en el subsuelo, es un suelo para la agricultura, y el segundo presenta grietas anchas y profundas en la época de sequía y son suelos duros y arcillosos, son suelos frecuentemente negros y rojizos susceptibles a la erosión, el uso principal del suelo es para actividades agrícolas y ganaderas, cerca del 50% de la población se dedican a respectivas actividades.

Topografía

La topografía del predio es sensiblemente irregular, con elevaciones que se sitúan de la cota 112.00 a la 160.00 m., con pendientes que van del 0.3 al 9.0 por ciento, descendiendo las cotas hacia el Suroeste; identificándose las partes más altas en el extremo Noreste.

IV.- ESTUDIO HIDROLÓGICO

• Estimación de gastos pluviales

Los métodos que se describen a continuación, tienen como finalidad estimar la avenida que producirá una tormenta dada en una cuenca, cuando se cumplan con algunas de las condiciones siguientes:

- La cuenca en estudio esta urbanizada y es relativamente chica; de manera que se considera que no es necesaria la simulación detallada de su funcionamiento mediante modelos matemáticos. Este caso incluye a subcuencas asociadas a un sistema principal de drenaje, aunque en el diseño de este último se requiere de una simulación como la mencionada.




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- La cuenca se drena en forma natural; es decir, no existen drenes artificiales que determinen la forma del escurrimiento, ni presas que lo regulen.

Los caudales de aportación de agua pluvial en un sistema de drenaje, dependen de múltiples factores, los más importantes son:

- Área de la cuenca - Longitud del cauce principal - Pendiente del cauce principal - Intensidad de la precipitación - Coeficiente de escurrimiento

Las cuencas urbanas, son cuencas cuyas condiciones se modifican en el tiempo, de manera que las características estadísticas de los escurrimientos no pueden ser determinadas directamente a partir de los registros de estos y se tiene que recurrir a estimar primero; las características estadísticas de las tormentas y segundo, mediante un modelo de lluvia escurrimiento, determinar las avenidas suponiendo que su probabilidad de ocurrencia es idéntica a la tormenta utilizada para generarla.

Métodos de análisis Para este análisis se utilizaran los registros de lluvia máximas en 24 h de la estación climatológica Poza Rica, por ser la más cercana al sitio del proyecto y la del periodo más amplio y completo del año 1961 al 2007, de donde se calculara la tormenta máxima de diseño para Periodos de Retorno 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1,000 años.

Datos estadísticos de las precipitaciones

COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA

GERENCIA REGIONAL GOLFO CENTRO ESTACIÓN DE POZA RICA

PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS ESTACIÓN CLIMATOLÓGICA DE POZA RICA

año ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic max. Anual

1961 12.0 22.2 3.1 1.2 42.7 102.4 55.9 25.0 83.0 95.0 58.0 23.0 102.41962 3.3 7.0 4.5 26.0 4.1 35.4 29.5 22.5 47.2 47.8 20.0 20.0 47.81963 5.6 5.2 4.2 5.0 45.0 S/D S/D S/D 49.5 26.4 2.3 12.2 49.51964 1.6 5.3 26.6 42.0 76.7 13.5 21.9 6.1 44.0 43.2 46.3 12.7 76.71965 5.4 5.0 9.0 52.3 7.5 18.4 16.2 48.5 22.0 28.6 10.7 9.6 52.31966 10.8 17.6 S/D S/D S/D 129.4 7.4 25.6 127.1 36.1 S/D S/D 129.4




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1967 47.5 8.5 22.4 0.3 78.1 24.5 40.0 102.7 55.0 41.5 27.1 64.5 102.71968 22.0 7.2 14.1 64.3 9.1 50.0 22.0 38.1 65.0 15.6 25.5 44.4 65.01969 10.7 11.0 17.0 9.4 9.5 19.0 55.5 69.1 65.5 21.6 12.2 15.3 69.11970 10.2 S/D 7.0 4.1 32.2 64.0 39.5 37.5 44.6 32.6 S/D S/D 64.01971 96.4 30.0 9.3 21.5 82.0 30.0 61.9 27.8 34.8 119.5 51.3 12.1 119.51972 53.7 6.0 37.5 4.5 132.8 55.5 35.5 64.5 16.8 63.0 20.0 4.8 132.81973 4.6 14.1 2.5 8.7 74.0 140.0 32.9 58.5 44.0 22.0 17.7 32.0 140.01974 20.0 16.0 3.1 112.8 4.0 41.5 37.0 13.8 200.5 18.5 35.5 27.5 200.51975 13.0 13.5 2.2 27.4 20.0 37.3 33.5 42.3 144.4 57.5 14.5 14.3 144.41976 14.0 9.3 43.5 12.5 66.5 115.5 54.0 33.5 112.7 45.4 12.1 7.0 115.51977 17.1 12.3 3.1 1.3 23.4 27.5 20.0 28.5 86.3 74.5 76.5 26.4 86.31978 3.5 9.0 31.5 3.4 36.0 64.0 28.0 101.0 63.2 66.0 20.0 56.0 101.01979 7.5 11.1 11.4 45.9 12.3 57.0 9.3 44.6 66.3 43.0 65.7 14.4 66.31980 20.0 36.5 4.5 37.0 55.0 19.2 70.8 89.9 65.6 253.3 26.5 12.5 253.31981 41.5 27.1 14.6 39.7 43.6 129.0 33.4 81.9 84.4 29.2 0.0 92.0 129.01982 11.6 12.5 17.8 58.0 59.2 3.9 26.5 0.7 57.5 118.5 39.0 43.9 118.51983 19.3 4.0 3.4 10.2 13.2 8.0 43.0 30.8 41.9 40.0 42.2 11.1 43.01984 8.0 12.0 1.2 3.8 41.1 56.1 19.7 42.0 94.7 28.2 34.8 26.7 94.71985 16.0 9.6 12.5 116.5 35.5 97.5 63.5 18.6 42.2 45.0 22.5 44.0 116.51986 6.4 3.0 3.9 9.8 43.8 28.3 38.3 11.0 22.0 41.0 48.2 12.0 48.21987 2.2 8.0 18.5 8.8 70.9 75.8 58.0 36.3 142.5 36.5 38.5 8.0 142.51988 6.3 16.5 9.0 40.0 24.5 63.5 40.6 43.6 278.7 33.3 4.8 12.7 278.71989 6.5 15.5 10.0 8.8 8.0 89.5 64.1 43.6 114.5 17.4 S/D S/D 114.51991 13.3 6.5 6.5 1.8 39.0 46.5 78.2 11.6 54.8 57.8 26.6 27.0 78.21992 16.0 4.1 51.1 32.7 30.0 14.6 27.5 99.4 67.0 91.2 100.0 37.3 100.01993 8.5 12.5 13.2 124.5 41.5 55.3 40.5 33.1 81.2 25.8 38.0 6.3 124.51994 20.0 24.5 6.3 25.8 41.3 34.5 8.5 28.0 40.0 37.5 30.5 24.0 41.31995 26.3 10.0 17.8 6.0 5.5 56.5 27.0 67.0 54.3 95.0 19.2 20.5 95.01996 20.0 6.2 6.6 48.3 122.5 24.0 52.0 97.0 28.0 10.8 19.0 67.5 122.51997 5.5 8.3 100.5 21.0 80.0 52.3 33.5 27.0 105.0 39.0 19.2 4.7 105.01999 2.9 70.0 2.7 10.5 38.2 34.3 118.8 43.7 S/D S/D 12.5 4.2 118.82000 13.8 107.3 5.8 112.0 152.6 63.3 32.5 87.6 48.3 30.6 16.0 33.7 152.62001 13.3 14.7 6.9 9.6 44.7 5.6 10.6 22.1 97.8 58.5 19.5 2.5 97.82002 1.3 9.8 5.8 5.3 56.0 45.3 24.4 9.8 13.7 76.7 38.5 6.2 76.72003 11.0 3.7 1.2 115.0 18.8 18.7 48.7 22.3 91.3 48.9 19.3 12.1 115.02004 12.0 3.6 8.9 180.9 30.5 62.5 56.3 10.9 46.3 49.6 5.8 6.9 180.92005 10.5 29.6 15.5 4.2 86.3 91.1 40.5 92.6 35.3 161.0 36.5 8.6 161.02006 32.7 13.0 15.5 17.8 33.4 31.0 65.9 34.0 61.0 123.5 24.8 41.0 123.52007 4.3 63.4 7.4 17.5 6.4 11.0 13.8 78.5 159.6 43.3 53.7 41.2 159.6

Métodos probabilísticos para el cálculo de la lluvia de diseño Un método adecuado para elegir la lluvia de diseño es la aplicación de las diferentes Funciones de Distribución de Probabilidad y a partir de la función que presente un mejor ajuste de los datos medidos, se podrá seleccionar esta para la extrapolación.

En la estadística existen infinidad de funciones de distribución de probabilidad teóricas; pero obviamente no es posible probarlas todas para un problema en particular. Por lo cual es necesario escoger entre esas funciones, las que mejor se adapten al problema bajo análisis.

Una vez conocida la muestra de valores extremos de las Lluvias Máximas en 24 h se lleva a cabo el análisis para los Períodos de Retorno (Tr) para 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1,000 y 10,000 años, aplicando métodos probabilísticos directos mediante




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las funciones de probabilidad más usuales en la práctica, y que se mencionan a continuación: Normal, Lognormal, Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel, dadas por las funciones de probabilidad siguientes:

Normal

F x e d ZZ

Z

( ) =− ∞∫ 1

2

2

2

Π

Lognormal

F xx

e d xx

( )ln

=−⎛

⎝⎜

⎞⎠⎟∫ 1

21 1

20

2

Π β

αβ

Exponencial

( )F x ex

dxx

x( ) =

−⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

−−⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

−

∫1

1 10

1

1

11

1

α βδ

δ

δδ

β

Γ

Gumbel

F x e ex

( )( )

= −− −α β

Gamma




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F(x) = (1/(αΓβ))∫xσ((x-σ)/ α) β-1e(x- σ)/ αdx

Doble Gumbel

F(x) = p(e-a-a1(x – β1)) + (1 – p)(e-a-a2(x – β2))

A continuación se presenta el análisis probabilístico, donde se extrapolan los valores obteniéndose las lluvias para los diferentes Períodos de Retorno (Tr) señalados, utilizando para lo anterior el programa AX, del CENAPRED.

Datos estadísticos de lluvias Máximas en 24 h de la Estación Poza Rica.

No. año Max. Anual 1 1961 102.4 2 1962 47.8 3 1963 49.5 4 1964 76.7 5 1965 52.3 6 1966 129.4 7 1967 102.7 8 1968 65.0 9 1969 69.1

10 1970 64.0 11 1971 119.5 12 1972 132.8 13 1973 140.0 14 1974 200.5 15 1975 144.4 16 1976 115.5




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17 1977 86.3 18 1978 101.0 19 1979 66.3 20 1980 253.3 21 1981 129.0 22 1982 118.5 23 1983 43.0 24 1984 94.7 25 1985 116.5 26 1986 48.2 27 1987 142.5 28 1988 278.7 29 1989 114.5 30 1991 78.2 31 1992 100.0 32 1993 124.5 33 1994 41.3 34 1995 95.0 35 1996 122.5 36 1997 105.0 37 1999 118.8 38 2000 152.6 39 2001 97.8 40 2002 76.7 41 2003 115.0 42 2004 180.9 43 2005 161.0 44 2006 123.5 45 2007 159.6

Una vez efectuado el cálculo con las Funciones de Distribución de Probabilidad Normal, Log normal, Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel, se selecciona la del mejor ajuste con el menor error cuadrático; mismo que para este caso ha sido Log normal, cuyos resultados se presentan a continuación:




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Distribución adoptada Log normal por arrojar el menor error cuadrático




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Curva de mejor ajuste

Resultados de la extrapolación




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Caracterización de la cuenca tributaria Como segundo paso de esta actividad y con la información topográfica de la carta de INEGI F14D75 Coatzintla, escala 1:50,000 con curvas de nivel a cada 20 metros, se procedió a delimitar el área tributaria de la zona de estudio, así como sus características hidrológicas e hidráulicas para de esta manera estar en condiciones de estimar el gasto de diseño; en el croquis siguiente se muestran las dos cuencas analizadas:




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SUBCUENCA 2

SUBCUENCA 1

DREN 1

DREN 2




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Enseguida se presenta el resultado final del análisis hidrológico, cuyos cálculos se anexan a este informe:

RESUMEN TOTAL

Tr= 50 años

SUBCUENCA HIDROGRAMA

UNITARIO TRIANGULAR

HIDROGRAMA UNITARIO

ADIMENSIONAL CHOW U.S.

SOIL RACIONAL GASTO

ADOPTADOm3/seg

1 27.0 26.6 22.6 20.6 28.5 26.2 2 13.6 13.4 13.2 6.0 12.2 13.1 TOTAL 39.3

Gasto de diseño adoptado

El gasto de diseño que se empleara para el transito hidráulico y para el diseño de las obras de drenaje pluvial será de 26.2 m3/seg para la subcuenca 1 y de 13.1 m3/seg para la subcuenca 2, con un gasto total de salida 39.3 m3/seg, resultado del promedio de los métodos hidrograma unitario triangular, hidrograma unitario adimensional, chow y la formula racional, según se muestra en el cuadro anterior; el periodo de retorno que se utilizara será de 50 años, en base a las recomendaciones de dictámenes hidrológicos previos para este tipo de conjuntos habitacionales.

En la figura siguiente se indican los dos drenes que atraviesan el predio en estudio, así como el dren de salida, mismos que tendrán que ser rectificados y construidos de concreto con la sección rectangular que resultara de los cálculos hidráulicos que a continuación se detallan:

DREN 2 DREN 1

DREN SALIDA




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V.- ANÁLISIS HIDRÁULICO Generalidades El Tránsito de la avenida a través de un dren o sección es un problema simple en el que la descarga puede expresarse como función de la elevación de la superficie libre del agua y entonces, el caudal en la sección se puede plantear con la ecuación de continuidad, función de la ley de entrada del gasto y de la ley de salida, la primera es el hidrograma de la avenida y la segunda depende del tipo y dimensiones de la sección. Cálculo de los niveles de agua (Tirantes) Elegido el tramo del dren donde se construirá la Obra se procede a establecer puntos de apoyo a través de una poligonal abierta, que debe tener la longitud del tramo elegido, apoyada en estos puntos se levantan secciones transversales normales al eje de la corriente, así como la pendiente del fondo del cauce, se lleva a cabo una inspección del cauce para fijar el coeficiente de rugosidad necesario para el cálculo de la velocidad.

En la mayor parte de los casos es difícil de fijar un valor medio al coeficiente de rugosidad, no solo para todo el tramo, sino también para cada sección, por lo que es conveniente fijar diversos valores

Para la obtención de los niveles de agua se procede en función de:

Cuando existe cauce definido

Con base en el gasto de la creciente máxima correspondiente al período de retorno de 50 años obtenido en el capítulo anterior, se calculan los niveles de agua aplicando cualquier método existente para la solución de la ecuación de la energía entre dos secciones continuas. Esto se realiza manualmente o mediante el uso de programas de computadora.

El procedimiento consiste en codificar los puntos que integran cada sección, tomando como punto de partida un eje coordenado arbitrario, para obtener los valores de las coordenadas "X" y "Y"; se consideran como datos: el gasto, la rugosidad obtenida conforme a la tabla de Manning, y la pendiente; esta última se obtiene al dibujar el perfil por el fondo del cauce del tramo en estudio

Para cada una de las secciones hidráulicas se realiza el cálculo, que da el tirante normal de agua en la sección analizada




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Procedimiento de cálculo sin apoyo de programas de cómputo y en caso de que el cauce tenga un solo tipo de régimen:

a) Canales prismáticos

El flujo del agua en este tipo de canales se denomina flujo uniforme y para la obtención de los niveles de la superficie libre del agua, se utiliza la ecuación de continuidad:

Q VA=

Donde:

Q Gasto en m3/s

V velocidad media en el canal m/s

A área hidráulica de la sección transversal del canal m2.

y de Manning:

Vn

Rh So=1 2

312

Donde:

V velocidad media m/s

n factor de fricción de Manning

Rh Radio hidráulico

So Pendiente del canal

De las fórmulas anteriores se llega a:

ARhnQSo

23 =




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En la cual los términos del lado derecho son conocidos y mediante tanteos se ajusta el valor del término derecho proponiendo tirantes hasta su ajuste, con lo que se obtiene el valor del tirante de agua.

b) Corrientes naturales:

Para el cálculo del nivel de la superficie libre del agua (SLA) en corrientes naturales además de las ecuaciones anteriores es necesaria la utilización de la ecuación de la energía que en su forma general es:

Ei ZiVi

gYiCos= + +

2

2ο

Donde:

Ei Energía total en la sección y, en m

Zi Carga de posición, en m

Yi tirante de agua en m

Vi velocidad media en la sección transversal m/s

g valor de la gravedad (9.81 m/s2 )

Para la aplicación de la ecuación de la energía es necesario identificar el tipo de régimen lo cual se logra mediante el número de Froude:

FrV

gAT

=




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En donde:

Fr Número de Froude

V Velocidad media en la sección transversal media, en m/s

g Valor de la gravedad (9.81 m/s2)

A Área hidráulica, en m2

T Ancho de la superficie libre del agua, en m

Si:

Fr > 1 flujo subcrítico

Fr = 1 flujo crítico

Fr < 1 flujo supercrítico

Según el tipo de régimen de flujo, es el sentido de cálculo de la superficie libre del agua, es decir, en régimen subcrítico el cálculo se realiza de aguas abajo hacia aguas arriba; en régimen rápido (supercrítico) el cálculo se hace de aguas arriba hacia aguas abajo.

Primeramente se determinaron las características hidráulicas de la sección de un canal rectangular para los tres gastos de diseño calculados, resultados que se muestran a continuación:




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CALCULO DE LA SECCION HIDRAULICA SECCION RECTANGULAR

PROYECTO: ZAPOTAL

NOMBRE DEL DREN: DREN PUVIAL 1

TIPO: RECTANGULAR EN: CONCRETO

TRAMO: 0+ 000 A 0+460

DEL TRAMO DEL DREN: I.2 LONGITUD DEL TRAMO: L= 460.00 m. I.3 DESNIVEL EN EL TRAMO: 3.50 m. I.4 PENDIENTE DE PROYECTO: s= 0.007609 m I.5 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD EN CANALES: n= 0.014 ad 1.6 TALUDES T= 0.00 0.000

e= 0.000 PLANTILLA DE TIERRA Y TALUDES ASPEROS

II. FORMULA EMPLEADA:

II.1 FORMULA DE MANNING: Q= AR2/3S1/2 / n

III. SECCION PROPUESTA : DATOS:

III.1 ANCHO DE FONDO Ó PLANTILLA: b= 3.000 m III.2 TIRANTE PROYECTO: y= 1.98 m III.3 BORDO LIBRE bl= 0.52 m III.4 TALUD: z= 0.000 ad III.5 ANCHO SUPERIOR: T= 3.000 m III.6 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD n= 0.014 ad III.7 PENDIENTE DEL TRAMO s= 0.007609 m III.8 GRAVEDAD g= 9.810 m/seg

IV. PROCEDIMIENTO DE CALCULO IV.1 AREA HIDRAULICA: Ah= (b+zy)y 4.950 m2

IV.2 PERIMETRO MOJADO: Pm= b+2y(1+z2)1/2 6.300 m IV.3 RADIO HIDRAULICO: Rh= Ah/Pm 0.786 ad

IV.4 CARGA DISPONIBLE: hv= v2/2g 1.435 m IV.5 ENERGIA DISPONIBLE: E= v2/2g +y 3.085 m IV.6 TIRANTE CRITICO: yc= 2/3E 2.056 m IV.7 VELOCIDAD: v= Rh2/3S1/2 / n 5.305 m/seg

IV.8 GASTO: Q= AR2/3S1/2 / n 26.2 m3/seg




22


PROYECTO: ZAPOTAL

NOMBRE DEL DREN: DREN PUVIAL 2


TRAMO: 0+ 000 A 0+560














23


PROYECTO: ZAPOTAL

NOMBRE DEL DREN: DREN PLUVIAL DE SALIDA


TRAMO: 0+ 000 A 0+100














24

Para posteriormente transitar la avenida sobre la secciones propuestas utilizando la herramienta Hec Ras 3.1.1, River Analysis System del Hydrologic Engineering Center de los Estados Unidos.

DREN PLUVIAL 1

Reach River Sta Profile

Q Total

Min Ch El

W.S. Elev

Crit W.S.

E.G. Elev

E.G. Slope

Vel Chnl

Flow Area

Top Width

Froude # Chl

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

TRAMO 2 TR=50 26.2 6.8 8.78 8.78 9.77 0.00471 4.41 5.94 3 1

TRAMO 1 TR=50 26.2 3.3 5.28 5.28 6.27 0.00472 4.41 5.94 3 1

0 1 2 3 4 5 6 76.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

COAT ZINTLA Plan: Plan 01 AGUAS ARRIBA

Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

0 1 2 3 4 5 6 73.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

COAT ZINTLA Plan: Plan 01 AGUAS ABAJO

Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

2.50 M

3.00 M

2.50 M

3.00 M




25

DREN PLUVIAL 2


Q Total

Min Ch El

W.S. Elev

Crit W.S.

E.G. Elev

E.G. Slope

Vel Chnl

Flow Area

Top Width

Froude # Chl

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

TRAMO 2 TR=50 13.1 23 24.98 24.98 25.97 0.00859 4.41 2.97 1.5 1

TRAMO 1 TR=50 13.1 7.5 9.48 9.48 10.47 0.0086 4.41 2.97 1.5 1

0 1 2 3 4 523.0

23.5

24.0

24.5

25.0

25.5

26.0


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

0 1 2 3 4 5 67.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

1.50 M

2.50 M

1.50 M

2.50 M




26

DREN PLUVIAL SALIDA


Q Total

Min Ch El

W.S. Elev

Crit W.S.

E.G. Elev

E.G. Slope

Vel Chnl

Flow Area

Top Width

Froude # Chl

(m3/s) (m) (m) (m) (m) (m/m) (m/s) (m2) (m)

TRAMO 2 TR=50 39.3 7.2 9.54 9.54 10.71 0.00449 4.79 8.2 3.5 1

TRAMO 1 TR=50 39.3 5.7 8.04 8.04 9.21 0.00451 4.8 8.19 3.5 1

0 2 4 6 87.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

11.0


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

0 2 4 6 85.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5


Station (m)

Ele

vatio

n (m

)

Legend

EG TR=50

WS TR=50

Crit TR=50

Ground

Bank Sta

.014 .014 .014

3.50 M

2.50 M

3.50 M

2.50 M




27

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Derivado del presente estudio hidrológico é hidráulico a continuación se describen las conclusiones y recomendaciones finales:

• De los resultados obtenidos se concluye que el gasto pico de la subcuenca 1 es de 26.3 m3/seg para un periodo de retorno de 50 años y que escurre a través del dren natural que corre de oriente a poniente, dicho caudal podrá ser desfogado mediante un canal rectangular de 3.00 m de plantilla y 2.50 m de tirante con la longitud y pendiente estimada del levantamiento topográfico recientemente realizado y que se describen en los cálculos hidráulicos que anteceden.

• De igual forma para la subcuenca 2, el gasto de 13.1 m3/seg se canalizara a través de un segundo canal rectangular de 1.5 m de plantilla y 2.5 m de alto en el sentido del dren natural existente que corre de norte a sur.

• Finalmente el gasto pico final de salida de 39.3 m3/seg, resultado de la suma de los dos gastos anteriores, podrá ser desfogado mediante un canal de 3.50 m de plantilla y 2.50 m de altura.

• Así mismo, de conformidad con los estudios hidrológicos e hidráulicos realizados en la zona; para el diseño de las vialidades correspondientes, se recomienda se proyecten con una pendiente mínima de 0.7%, para un desfogue eficiente, de los escurrimientos pluviales.

• Para el diseño del sembrado de las vialidades, es conveniente que se proyecte el mayor número de las mismas, en una dirección perpendicular al sentido de los drenes pluviales; desarrollando “manzanas” con una geometría rectangular, donde el menor lado este orientado de norte a sur en la porción sureste y de poniente a oriente en la zona noroeste.




28

VII. - BIBLIOGRAFÍA

1. Manual para la estimación de Avenidas Máximas en Cuencas y Presas Pequeñas. Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos. México, D. F. 1982.

2. Manual para agua potable y alcantarillado. SARH.

3. Hidrología. 1ª Parte. Rolando Springall G. Facultad de Ingeniería UNAM.

4. Procesos del Ciclo Hidrológico. Universidad Autónoma de San Luís Potosí. D. F. Campos Aranda. Tomos 1 y 2. 1987.

5. Fundamentos de hidrología. Aparicio.

Programas para el Cálculo de Funciones de Probabilidad (AX de CENAPRED), Transito de Avenidas de Diseño HEC RAS, software de dibujo AUTO CAD.

estudio hidrologico e hidraulico

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