informe estrucural e hidraulico - quebrada la viciosa

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ESTUDIO HIDRAULICO Y CÁLCULO DE SOCAVACION PARA LA CONSTRUCCION DE MURO DE CONTENCION EN LA QUEBRADA LA

VICIOSA EN LA VIA GUADALUPE-FLORENCIA DEL MUNICIPIO DE GUADALUPE- HUILA

INTRODUCCION

El estudio hidráulico consignado en el presente informe, se ha desarrollado

sobre la quebrada La viciosa, en la zona rural del Municipio de Guadalupe, en

la vía que comunica al departamento del Huila con al Departamento de

Caquetá, geo referenciado con las coordenadas. N. 809098 – E. 718170; y

está orientado a determinar los parámetros hidráulicos y de socavación

necesarios para la proyección del nivel de desplante de la estructura que

garantice seguridad y estabilidad para esta.

En el presente informe se han consignado los resultados de las valoraciones

climatológicas a partir de la información obtenida de las estaciones

climatológicas de Guadalupe y Resinas, ubicadas dentro del área de

influencia de la micro cuenca, para un periodo de análisis de 20 años, teniendo

como alcance la obtención de las intensidades de lluvia para diferentes

duraciones del aguacero en diferentes periodos de retorno.

Se ha elaborado un estudio básico de la morfometría de la microcuenca de la

quebrada La Viciosa, arriba del sitio de la obra, para lo cual se recurrió a la

cartografía del IGAC.

Obtenidos los caudales de diseño se ha implementado un modelo hidráulico

con la ayuda del software HECRAS, para analizar el comportamiento del flujo y

obtener los parámetros hidráulicos necesarios para el cálculo del perfil de

socavación en el sitio de la construcción de la estructura.

2



ESTUDIO HIDRAULICO Y CÁLCULO DE SOCAVACION PARA LA CONSTRUCCION DE MURO DE CONTENCION EN LA QUEBRADA LA

VICIOSA EN LA VIA GUADALUPE-FLORENCIA DEL MUNICIPIO DE GUADALUPE- HUILA

1. GENERALIDADES

El presente estudio hidráulico tiene como alcance la determinación de las

condiciones y parámetros hidráulicos, así como el nivel de socavación que

permitan la implantación de un muro en voladizo que asegure la recuperación y

estabilidad de la banca de la vía que comunica al Municipio de Guadalupe y la

ciudad de Florencia.

El proyecto se localiza en las coordenadas N. 813736 – E. 713356, en el

tercio bajo de la microcuenca de la quebrada La viciosa, en la cota 910

m.s.n.m.

Figura No. 1 Localización del proyecto.

3



Fotografía No.1 Afectaciones de la banca de la vía y obras hidráulicas.

El área de la microcuenca correspondiente a la aportante al sitio de la obra

corresponde al 90% del área total de esta; por las características

morfodinámicas y de cobertura, se ha dividido la microcuenca en dos zonas de

estudio, la zona baja, donde se localizaran las obras de protección, esta se

encuentra en su totalidad intervenida con cobertura vegetal en cultivos, pastos

y rastrojos explotados en ganadería extensiva; los bosques de galería son

escasos y en su mayoría son rastrojos y arbustos de porte bajo; la zona alta

corresponde a las estribaciones de la cordillera oriental con cobertura en

bosques nativos con intervención media. El sitio seleccionado para la

implantación del muro corresponde a un tramo recto con pequeños meandros

donde se evidencian acciones erosivas recientes de la quebrada afectando

obras hidráulicas y la banca de la vía.

4



Fotografía No.2 Ubicación de la obra en la panorámica de la microcuenca.

Históricamente la quebrada la Viciosa ha afectado la parte baja de su cuenca

con sus importantes crecidas; la última registrada ocurrió el 1 de abril de

1994, cuando se registro una precipitación de 130.8 mm en 24 horas, en la

estación Resinas, mientras que en la estación Guadalupe se registro un

precipitación de 50 mm en 24 horas. Esto resalta la influencia que tiene la parte

alta de la microcuenca en el comportamiento de las crecidas de la quebrada.

5



Fotografía No. 3 Meandros aguas arriba de las afectaciones.

2. HIDROMETEOROLOGIA

2.1. CLIMATOLOGIA.

El clima del área de estudio corresponde a la unidad hidrográfica de la cuenca

del Rio Suaza; está influenciado por las condiciones generales de circulación

atmosférica a nivel continental, al igual que por la orografía regional.

Esta se ubica sobre la terraza baja en la margen derecha del río Suaza y a la

margen derecha del rio Magdalena, loa micro cuenca en estudio presenta la

siguiente clasificación climática.

Clima medio húmedo (MH): Se presenta este clima en la franja altitudinal de

1000 a 2000 m. Se localiza en la franja hacia la parte alta de las estribaciones

medias de la Cordillera Oriental.

Clima medio y húmedo Transición al clima frio húmedo (MH- FH): Este

clima transicional se localiza en la parte alta de la cordillera, presentándose en

altitudes que oscilan entre 1500 y 2200 metros.

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Clima cálido seco con relieve ligeramente ondulado (CSb): Se localiza en

la parte baja de la micro Cuenca donde se localizan las obras objeto del

estudio.

Para el presente estudio se emplearon dos estaciones climatológicas; la

estación climatológica pluviométrica Guadalupe, localizada en los alrededores

del casco urbano del Municipio, que tiene su área de influencia en la parte baja

de la micro Cuenca; y la estación climatológica ordinaria Resinas, localizada en

la parte alta de la micro Cuenca, las que cuenta con información de

precipitación máxima en 24 horas y precipitación media mensual multianual

que nos permiten adelantar un análisis detallado de las variables hidrológicas y

climáticas que intervienen dentro del área de estudio.

Cuadro. 1. Estaciones climatológicas utilizadas en el estudio.

ESTACION CODIGO CLASE LOCALIZACION ALTITUD m.s.n.m

GUADALUPE 2103005 Pluviométrica Lat. 2.0° 1.0´ N

893 Long. 75.0° 46.0´ W

RESINAS 2103502 Climatológica

ordinaria Lat. 2.0° 1.0´ N

2102 Long. 75.0° 46.0´ W

2.1.1. Temperatura.

Por ser uno de los factores climatológicos básicos, se considera de importancia

su análisis se tienen en cuenta los valores medios, mínimos y máximos

mensuales. La temperatura media mensual multianual no presenta gran

variabilidad, oscilando entre 17 y 15 °C., entre los meses de Junio y Agosto se

presentan las temperaturas mas bajas del año, llegando a 14 °C.

7



Cuadro No. 2 Registros consolidados de temperatura

Estación CO 2103502. Periodo 1990 – 2007.

Figura No. 2 Histograma de temperatura media mensual multianual.

2.1.2. Precipitación

2.1.2.1 Precipitación Total Anual.

Las dos estaciones presentan un importante margen de diferencia en la

precipitación total anual, aspecto que es consistente con su ubicación

geográfica. La estación Guadalupe, que será utilizada para el calculo de lluvia

de diseño para la parte baja de la microcuenca, presenta una precipitación

media anual de 1223 mm; mientras que la estación Resinas, correspondiente a

la parte alta de la microcuenca presenta 2073 mm.

En el comportamiento histórico de la lluvia se evidencia un incremento

recurrente cada 10 años aproximadamente; este fenómeno se debe

principalmente a la presencia del fenómeno del pacifico que afecta la zona

ecuatorial del continente americano a causa del aumento de la temperatura en

el océano Pacifico que induce alteraciones en el régimen climatológico

especialmente en la zona sur del país.

AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIEVR

ANUAL

MEDIOS 16.4 16.3 16.3 16.2 16.2 15.6 15 15.2 15.9 16.2 16.3 16.5 16

MAXIMO 17.2 17.7 17 17 16.9 16.4 15.8 16 16.6 17 17.1 17.2 17.7

MINIMO 15.4 15.5 15.6 15.4 15.3 14 14.5 14.4 15.3 15.2 15.8 16 14

12

13

14

15

16

17

18

19

ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

MEDIOS MAXIMOS MINIMOS

8



Cuadro No. 3 Registros de precipitaciones totales anuales

Estaciones 2103502.- 2103005 Periodo 1990 – 2012.

Figura No. 3 Histograma de precipitación total anual.

2.1.2.2 Precipitación Total Mensual.

La parte alta de la microcuenca presenta una precipitación de tipo mono modal,

siendo el mes mas lluvioso el de Julio donde se registran precipitaciones de

284 mm; mientras que la parte baja presenta una precipitación con una

distribución de tipo bimodal, registrándose los meses mas lluvioso abril y

noviembre, con 138 mm y 128 mm respectivamente.

Cuadro No. 4 Registros consolidados de precipitaciones mensuales.

AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE VR

ANUAL

ESTACION. 21030050 GUADALUPE

MEDIOS 79.38 121.2 126.9 138.1 130.5 93.52 82.81 57.65 62.3 114.9 128.5 88.9 1203.

MAXIMO 261 309 297 384 260 142 138 117 134 312 230 299 1915

MINIMO 1 41 48 44 36 36 29 4 19 25 12 14 758

ESTACION. 21035020 RESINA

MEDIOS 85.63 103.0 166.3 201.9 240.0 259.5 283.56 224.22 171.54 174.86 137.89 117.58 2073.5

MAXIMO 182.4 184.5 314.6 266 375.7 352.1 463.1 330.6 230.5 262.2 223.4 203.4 2478

MINIMO 26.8 43.5 66 111.7 115.8 139.7 146.2 139.3 106 100.1 81.5 54.2 1397.3

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

763 763 763 1252 1271 973 1275 758 1003 1915 1282 822 1080 1174 1057 1781 1898 1232 1276 1248 1215 1198

2410 2004 2152 2138 2478 2241 2187 2145 2088 2327 2200 1863 2448 2014 2133 1523 1575 1397

AÑO

EST. GUADALUPE

EST. RESINAS

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Est. Guadalupe Est. Resinas

9



Figura No.4 Histograma de precipitación media mensual.

2.1.2.3 Precipitación Máxima en 24 horas..

Para el calculo de la intensidad de la lluvia de diseño se recurrió a los registros

de las precipitaciones máximas en 24 horas, en un periodo de 20 años, para

las dos estaciones que se utilizaran para el estudio.

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0


EST. GUADALUPE EST. RESINAS

10



Cuadro No. 5 Precipitaciones máximas en 24 horas.

Estación – 2103005 - GUADALUPE


ANUAL

1992 10 50 50 15 20 10 20 20 10 10 50 50 50

1993 50 50 20 30 30 30 30 30 10 50 65 30 65

1994 80 50 30 50 50 50 30 30 20 25 40 20 80

1995 10 20 20 70 20 30 30 10 30 40 20 6 70

1996 24 60 60 15 26 40 20 20 10 30 50 25 60

1997 35 10 10 20 30 20 20 15 10 10 10 6 35

1998 6 125 90 30 10 36 30 10 10 25 40 30 125

1999 80 60 40 70 27 23 70 14 59 40 55 35 80

2000 22 50 30 55 40 15 15 20 38 60 10 25 60

2001 6 40 38 40 22 15 30 10 25 75 30 25 75

2002 30 40 55 70 30 50 16 15 20 27 5 35 70

2003 15 50 20 20 20 20 25 25 45 60 45 12 60

2004 30 20 19 60 22 20 20 15 50 20 45 25 60

2005 10 115 45 50 40 20 15 15 15 70 90 100 115

2006 80 60 70 120 50 15 25 20 15 30 90 20 120

2007 20 60 15 28 60 20 10 16 20 45 40 20 60

2008 13 45 35 40 30 50 20 12 5 70 75 30 75

2009 90 40 40 30 80 25 20 30 30 75 44 25 90

2010 1 42 18 85 60 50 45 60 10 40 45 25 85

2011 7 15 40 40 30 40 40 1 20 12 60 37 60

2012 60 27 24 35 15 15 15 60

MEDIOS 32.3 49 36.6 46.3 33.9 28.3 26 19.4 22.6 40.7 45.5 29.1 34.1

MAXIMO 90 125 90 120 80 50 70 60 59 75 90 100 125

MINIMO 1 10 10 15 10 10 10 1 5 10 5 6 1

11



Cuadro No. 6 Precipitaciones máximas en 24 horas.

Estación – 2103502 - RESINAS


ANUAL

1990 19 32 25 20 35.1 45.4 71 77 70 32 38 20 77

1991 16.6 15 51 19 15.2 34.8 52 54.7 65.6 19.3 19.4 19 65.6

1992 16.9 14 30.8 45 26 34 60 36 14 21.6 32 14.2 60

1993 27 19 30.5 68 32.7 40 47 42 37 48 30 28.2 68

1994 33 22 50 130.8 50 81 69 34 44.3 57 20.4 38.2 130.8

1995 24.7 85 26.2 45 31 58.3 27.8 22 40 22 23.8 31 85

1996 15.2 21.3 50.3 30 31.2 45 38.2 25 29.2 43.4 26 19.7 50.3

1997 33.7 21 19.5 19 38 51 52.8 62.1 15.6 21 26 16 62.1

1998 21.4 30 34.6 20 42.4 63 38 26 23.6 29 14 35 63

1999 42 25.9 16 32 32 39 48 46 37 35 19 21 48

2000 20.8 18.3 30 47.1 77 22 30 35.6 72.8 28 16 36 77

2001 9.9 17 24.8 50.5 22 42.9 28 30.2 34.2 36.5 22 14.8 50.5

2002 78 12 46 43 50.4 37.2 32 26.9 30 34.5 25.4 40 78

2003 50 16.4 44.9 36 21 30.1 37.5 30 40 63 12.8 12.4 63

2004 12 26.2 24.6 68.8 55 45.5 42.4 40 68.8

2005 10 44.2 22.1 38.3 47.9 36.2 30.2 67 24.5 23.2 14.3 18.3 67

2006 13.7 32.2 27.3 55.1 63.5 71.3 62.3 58.1 26.9 46.6 27.4 24.4 71.3

2007 24.6 18.2 22.2 59.9 38.3 35.8 22.7 33.4 42.6 59.9

MEDIOS 26.0 26.1 32.0 46.0 39.4 45.1 43.9 41.5 38.5 35.0 24.1 25.2 69.2

MAXIMO 78 85 51 130.8 77 81 71 77 72.8 63 42.4 40 130.8

MINIMO 9.9 12 16 19 15.2 22 22.7 22 14 19.3 12.8 12.4 48

Figura No. 5 Histograma de precipitaciones Máximas en 24 Horas. .

0

20

40

60

80

100

120

140


EST. RESINAS EST. GUADALUPE

12



El histograma nos permite concluir que la distribución de la lluvia en la zona

baja de la microcuenca es consistente con la intensidad de la lluvia, pues los

meses de mas lluviosidad abril y noviembre son los de lluvias mas intensas;

mientras que para la zona alta o montañosa la intensidad de la lluvia no se

ajusta a la magnitud de las precipitaciones, puesto que siendo el mes mas

lluvioso el de julio, la intensidades mas altas se registran el mes de abril,

coincidiendo así en este mes las intensidades mayores para las dos zonas de

la microcuenca.

2.1.3 Intensidad de la lluvia de diseño.

2.1.3.1 Análisis estadístico de la precipitación.

Para el análisis probabilístico de las precipitaciones se utilizó el software AX,

del Centro Nacional de Prevención de Desastres de México, que ejecuta

modelos matemáticos para hacer los ajustes de distribución de probabilidades

a muestras de datos y calcula el error estándar de cada una de ellas respecto

de la muestra; el programa utiliza para el calculo métodos de momentos y

máxima verosimilitud utilizando dos o tres parámetros.

El programa contempla las siguientes funciones de probabilidad:

Normal, Log. Normal, Gummbel, Exponencial, Gamma y Doble Gummbel.

Analizada la precipitación max. En 24 horas en la estación Guadalupe, se

encontró que la función Gamma calculada por el método de momentos con dos

parámetros es la que arroja el valor mas bajo del máximo error estándar, por lo

que será la función para establecer la proyección de las precipitaciones para

diferentes periodos de retorno.

13



Cuadro No. 7 Funciones de distribución de probabilidad analizadas.

Estación – 2103005 - GUADALUPE

Figura No. 6 Grafica de la función Gamma ( Estación Guadalupe).

Analizada la precipitación max. En 24 horas en la estación Resinas, se

encontró que la función Logaritmo normal calculada por el método de máxima

verosimilitud con dos parámetros es la que arroja el valor mas bajo del máximo

14



error estándar, por lo que será la función para establecer la proyección de las

precipitaciones para diferentes periodos de retorno.

Cuadro No. 8 Funciones de distribución de probabilidad analizadas.

Estación – 2103502 - RESINAS

Figura No. 7 Grafica de la función Gamma ( Estación Resinas).

15



Tabla No. 9 Proyecciones de la precipitación máximas en 24 horas.

Tr

( Años )

P Max. 24 H.

( mm )

Est. Guadalupe Est. Resinas

2 29.47 31.48

5 50.18 46.92

10 63.97 57.80

20 76.95 68.66

50 93.21 83.36

100 104.86 94.86

Figura No. 8 Grafica de las precipitaciones max. En 24 horas para diferentes

periodos de retorno.

2.1.3.2 Calculo de las intensidades de la lluvia..

Para el cálculo de la intensidad de la lluvia que permita establecer las curvas

de IDF para cada estación, se recurrió a la formula de Grunsky, considerando

los valores de la tabla No. 9.

i = PT/24* raíz (24/t) ( Formula de Grunsky )

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

5 50Periodo de Retorno - Tr ( Años)

P m

ax 2

4 h (

mm

)

16



Cuadro No. 10 Intensidad de la lluvia en la estación Guadalupe

t ( min. )

INTENSIDAD PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO ( mm / h. )

2 Años 5 10 20 50 100 200 500

5 20.84 35.48 45.23 54.41 65.91 74.15 81.91 91.03

10 14.74 25.09 31.99 38.48 46.61 52.43 57.92 64.37

15 12.03 20.49 26.12 31.41 38.05 42.81 47.29 52.55

20 10.42 17.74 22.62 27.21 32.95 37.07 40.96 45.51

25 9.32 15.87 20.23 24.33 29.48 33.16 36.63 40.71

30 8.51 14.49 18.47 22.21 26.91 30.27 33.44 37.16

40 7.37 12.55 15.99 19.24 23.30 26.22 28.96 32.18

50 6.59 11.22 14.30 17.21 20.84 23.45 25.90 28.78

60 6.02 10.24 13.06 15.71 19.03 21.40 23.65 26.28

70 5.57 9.48 12.09 14.54 17.62 19.82 21.89 24.33

80 5.21 8.87 11.31 13.60 16.48 18.54 20.48 22.76

90 4.91 8.36 10.66 12.83 15.54 17.48 19.31 21.46

100 4.66 7.93 10.11 12.17 14.74 16.58 18.32 20.35

Figura No. 9 Grafica de las curvas IDF estación Guadalupe

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100

I (

mm

/ h

. )

T (min)

17



Cuadro No. 11 Intensidad de la lluvia en la estación Resinas.

t ( min.

)

INTENSIDAD PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO ( mm / h. )

2 Años 5 10 20 50 100 200 500

5 22.2597 33.1775 40.8708 48.55 58.9444 67.0761 75.4978 87.1438

10 15.74 23.46 28.9 34.33 41.68 47.43 53.385 61.62

15 12.8517 19.155 23.5968 28.0303 34.0316 38.7264 43.5887 50.3125

20 11.1299 16.5887 20.4354 24.275 29.4722 33.5381 37.7489 43.5719

25 9.95485 14.8374 18.278 21.7122 26.3607 29.9974 33.7636 38.9719

30 9.08749 13.5446 16.6854 19.8204 24.064 27.3837 30.8218 35.5763

40 7.87 11.73 14.45 17.165 20.84 23.715 26.6925 30.81

50 7.03914 10.4916 12.9245 15.3528 18.6399 21.2113 23.8745 27.5573

60 6.42583 9.5775 11.7984 14.0152 17.0158 19.3632 21.7943 25.1563

70 5.94916 8.86705 10.9232 12.9755 15.7536 17.9269 20.1776 23.2902

80 5.56493 8.29436 10.2177 12.1375 14.7361 16.769 18.8744 21.786

90 5.24667 7.82 9.63333 11.4433 13.8933 15.81 17.795 20.54

100 4.97743 7.4187 9.13898 10.8561 13.1804 14.9987 16.8818 19.486

Figura No. 10 Grafica de las curvas IDF estación Resinas.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100

I (

mm

/ h

. )

T (min)

18



3. GEOLOGIA BASICA DE REFERENCIA

3.1. ROCAS METAMORFICAS.

Rocas metamórficas del Proterozoico y quizás del Paleozoico afloran en

diferentes sectores del Departamento del Huila. La zona con mayor exposición

de metamorfitas, como ya lo afirmaba Radelli (1962), se encuentra en la

Cordillera Oriental. Esta secuencia metamórfica está expuesta en la unidad

fisiográfica conocida en la literatura geológica como Macizo de Garzón, al

oriente del territorio departamental.

Las labores de cartografía geológica regional, efectuadas por INGEOMINAS

(Rodríguez et al., 1996; Ferreira et al., 1998; Velandia et al., 1999, Marquínez

et al., 2001a; Cárdenas et al., en prep. a) permitieron identificar,

adicionalmente, otras unidades metamórficas tanto en el Macizo de Garzón

como en la Cordillera Central en donde, además de rocas metamórficas

proterozoicas, se encuentran esquistos y cuarcitas asignados tentativamente al

Paleozoico inferior. Con base en esta información se hará una descripción de

cada una de estas unidades.

Figura No. 11 Geología de la microcuenca

19



Neis de Guapotón (Png).

Este cuerpo metamórfico fue llamado inicialmente por Kroonenberg (1982a)

como Granito de Guapotón y Mancagua. Posteriormente Priem et al. (1989) lo

identifican como Neis Augen de Guapotón. Los proponentes del nombre actual,

Velandia et al. (1996), adoptan esta denominación por estar más acorde con la

Guía Estratigráfica Internacional (Salvador, 1994; Murphy & Salvador, 1999).

Litología.

El Neis de Guapotón aflora como una franja estrecha y alargada en dirección

NE sobre el río Suaza al sur y oriente de Garzón. La unidad está constituida

por una roca de color rosado a rojizo, fanerítica de grano medio a grueso, con

estructura migmatítica y textura granoblástica y augen. Mineralógicamente

consta de feldespato potásico, cuarzo, plagioclasa y ocasionalmente anfíbol y

biotita. La secuencia metamórfica está cortada por diques y pequeños cuerpos

ígneos porfiríticos de composición andesítica, pegmatítica, granítica y riolítica

Depósitos recientes (Qr).

Las rocas sedimentarias afloran en la Subcuenca de Neiva del Valle Superior

del Magdalena y en las estribaciones de las cordilleras Central y Oriental.

Comprenden edades desde el Paleozoico hasta el Neógeno.

Se trata de los diversos tipos de acumulaciones que se supone ocurren desde

finales del Pleistoceno y durante el Holoceno. Se incluyen los depósitos

coluviales que generalmente se encuentran en las zonas de pendiente y alto

fracturamiento asociado con fallas. Igualmente, depósitos fluvio lacustres que

usualmente rellenan áreas relativamente cerradas o cuencas intramontanas.

20



4. PARAMETROS HIDROGEOMORFOLOGICOS

4.1. MORFOMETRIA DE LA MICROCUENCA

4.1.1. Delimitación del área de estudio.

El proceso de determinación morfométrica de la microcuenca se inicio con la

definición en la cartografía ( planchas 389 – Escala 1:100.000, del IGAC ), de la

línea de delimitación o también llamada parteaguas, para esta actividad se

desarrollo un trabajo de campo que evaluó las condiciones topográficas del

área drenante, así también se verificó las áreas externas que por condición de

vía o conexión son incorporadas al interior de la microcuenca; circunscribiendo

dentro de esta toda la red hidrológica o de drenaje que confluyan al sitio de la

obra. Esta delimitación define el perímetro de la microcuenca, que para este

caso es de 62.333 Km, definiendo un área de 135.68 Km2

Figura No. 12 Delimitación del área de estudio.

21



4.1.2. Elevación media de la microcuenca.

La variación altitudinal de la microcuenca hidrográfica incide directamente

sobre su distribución térmica y por lo tanto en la existencia de microclimas y

hábitats muy característicos de acuerdo a las condiciones locales reinantes;

además constituye un criterio de la variación territorial del escurrimiento

resultante de una región, lo que brinda una base para caracterizar zonas

climatológicas y ecológicas de ella.

Método Área – elevación

Para poder determinar la elevación media de una cuenca existen diferentes

métodos, uno de ellos es la técnica Área – elevación, el cual se describe a

continuación:

Para estimar la elevación por este método, es necesario disponer de un mapa

con curvas de nivel cuya separación altitudinal sea idéntica de nivel a nivel, y

para el caso que nos ocupa estas se determinaron cada 50 metro.

Este método inicia con la medición del área de las diferentes franjas de terreno,

delimitada por las curvas de nivel consecutivas y la divisoria de aguas.

E m=

. A i * e i

. A T

Donde: Em: Elevación media de la cuenca en metros Ai: Area de cada franja en (Km2 o m2) de acuerdo al tamaño de la cuenca ie: Promedio de las curvas de nivel que delimita cada franja. At: Area total de la cuenca en (Km2 o m2)

22



La microcuenca tiene una altitud media de 1179, ubicándose así como de elevación baja.

4.1.3. Densidad de drenaje (Dd).

Este índice se ha calculado para tener un mejor conocimiento de la complejidad

y desarrollo del sistema de drenaje de la microcuenca. En general, una mayor

densidad de escurrimientos indica mayor estructuración de la red fluvial, o bien

que existe mayor potencial de erosión.

Pero también, como indican Gregory and Walling (Op. Cit.), la densidad de

drenaje provee una liga entre los atributos de forma de la cuenca y los

procesos que operan a lo largo del curso de la corriente. Más precisamente, la

densidad de drenaje refleja controles topográficos, litológicos, pedológicos y

vegetacionales, además de incorporar la influencia del hombre.

Para determinar la densidad de drenaje se procedió a determinar el numero de

orden del sistema de drenaje de la microcuenca; En este estudio se utilizó el

método de Strahler ya que es el más común, el más comprensible y el más fácil

de relacionar con otros parámetros morfométricos.

Este índice se obtiene mediante la agregación de corrientes, considerando una

corriente de primer orden a aquella que no tiene afluentes, una de segundo

orden aquella donde se reúnen dos corrientes de primer orden, una de tercero

donde confluyen dos de segundo orden y así sucesivamente.

23



Figura No. 13 Ordenes de corriente según método de Strahler.

Este índice indica el grado de estructura de la red de drenaje. En general,

mientras mayor sea el grado de corriente, mayor será la red y su estructura

más definida. Para el caso de la quebrada La Viciosa el grado de corriente

corresponde a 3, con una buena estructura de drenaje, distribuida en forma

homogénea, lo que la imprime una acción rápida a la evacuación de la

escorrentía.

24



4.1.4. Longitud y pendiente del cauce principal.

Es la medida del escurrimiento principal de la microcuenca, medido desde la

parte más alta hasta la salida o sitio de la obra. Este parámetro influye en el

tiempo de concentración y en la mayoría de los índices morfométricos.

Figura No. 14 Perfil del cauce de la Q. La Viciosa.

Para el caso particular se ha dividido en dos sectores, y se ha obtenido a partir

del mapa digitalizado de la red de drenaje. Tiene una longitud total de 23.774

Km, compuesto por el cauce bajo con longitud de 5.650 Km y el cauce alto con

18.124 Km; se puede definir el sector bajo desde la abscisa K0+00,

denominado sitio de obra al K6+684, con una pendiente del 1.6 %, el sector

alto desde la abscisa K6+684 al k 18+124 con una pendiente del 6.6.%.

Figura No. 15 Perfil del cauce Alto de la Q. La Viciosa.

900

1100

1300

1500

1700

1900

2100

2300

2500

0 5000 10000 15000 20000

CO

TA (

m

.s.n

.m )

ABSCISA ( m. )

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000

CO

TA (

m.s

.n.m

)

ABSCISA ( m. )

25



El cálculo de la pendiente media del cauce se determinó por el método de

TAYLOR - SCHWARZ. Y se estableció en 6.6%

TRAMO LONGITUD

li ( m )

DESNIVEL ( m )

PENDIENTE

Si li / √ S i

1 6.684 300 4.49% 3.155.17

2 11.440 1100 9.62% 3.689.14

4.1.5. Tiempo de concentración.

Para el cálculo del tiempo de concentración se recurrió a cuatro (4) autores

diferentes utilizando la pendiente media del tramo en estudio.

Cuadro No. 12 Calculo del tiempo de concentración para el cauce bajo

AUTOR ECUACION Tc

KIRPICH ( California) Tc = 0,055 L

0,77 S

-0,385 1.027

TEMEZ Tc = 0,0945 L 0,76

S -0,19

0.774

U.S Corps of Ingineers

Tc = 0,0882 L 0,76

S -0,19

0.722

CHOW Tc = 0,197 L 0,64

S -0,32

2.244

Cuadro No. 13 Calculo del tiempo de concentración para el cauce alto

AUTOR ECUACION Tc

KIRPICH ( California) Tc = 0,055 L

0,77 S

-0,385 1.456

TEMEZ Tc = 0,0945 L 0,76

S -0,19

1.431

U.S Corps of Ingineers

Tc = 0,0882 L 0,76

S -0,19

1.336

CHOW Tc = 0,197 L 0,64

S -0,32

2.999

26



No se considero el cálculo por la formula de CHOW, por salirse de la media de

los otros autores. De la media de los cuadros anterior se tiene un tiempo de

concentración de 0.81 horas. ( 50 min. ) para el cauce bajo y 1.4 horas ( 84

min ) para el cauce alto.

4.1.6. Coeficiente de forma (Kf)

Este índice, propuesto por Gravelius, se estima a partir de la relación entre el

ancho promedio del área de captación y la longitud de la cuenca, longitud que

se mide desde la salida hasta el punto más alejado a ésta. Para el caso del

estudio que nos ocupa la salida la constituye el sitio seleccionado como

ponteadero.

El factor de forma, viene dado por:

K f=

.

. A .

. L 2 Donde: L: Ancho promedio del área de captación L: Longitud de la cuenca A: Area de captación Este factor relaciona la forma de la cuenca con la de un cuadrado,

correspondiendo un Kf= 1 para regiones con esta forma, que es imaginaria.

Un valor de Kf superior a la unidad nos proporciona el grado de achatamiento

de la cuenca o el de un río principal corto. En consecuencia, con tendencia a

concentrar el escurrimiento de una lluvia intensa formando fácilmente grandes

crecidas.

La microcuenca tiene un área de 135.68 Km2 y una longitud de 16.93 Km., lo

que de un coeficiente de forma de 0.5, ubicándola como una microcuenca

Moderadamente achatada. Este aspecto junto con la longitud de cauce nos

27



lleva a concluir que la microcuenca no tiene tendencia a originar crecidas

súbitas de importancia.

4.1.7. Coeficiente de compacidad (Kc)

Designado por Kc e igualmente propuesto por Gravelius, compara la forma de

la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo inscrito tiene la misma área

de la cuenca en estudio. Kc se define como la razón entre el perímetro de la

cuenca que es la misma longitud del parteaguas que la encierra y el perímetro

de la circunferencia.

La ecuación que nos permite el cálculo de este coeficiente corresponde a:

K c =

. 0,28 P A 1/2

Donde: Kc: Coeficiente de compacidad P: Perímetro de la cuenca (longitud de la línea de parteaguas) A: Área de la cuenca

Este valor adimensional, independiente del área estudiada tiene por definición

un valor de 1 para cuencas imaginarias de forma exactamente circular. Los

valores de Kc nunca serán inferiores a 1. El grado de aproximación de este

índice a la unidad indicará la tendencia a concentrar fuertes volúmenes de

aguas de escurrimiento, siendo más acentuado cuanto más cercano sea a la

unidad, lo cual quiere decir que entre más bajo sea Kc, mayor será la

concentración de agua.

La microcuenca según su delimitación presenta una longitud de su perímetro

de 62.333 km. Lo que según la fórmula da un coeficiente de compacidad de

1.34, clasificándose así como De oval redonda a oval oblonga, con un índice

alejado a la unidad, lo que nos permite establecer la hipótesis de alta

28



probabilidad de concentración de grandes volúmenes de agua en el sitio de

salida.

4.1.8. Índice de alargamiento (Ia)

Este índice propuesto por Horton, relaciona la longitud máxima encontrada en

la cuenca, medida en el sentido del río principal y el ancho máximo de ella

medido perpendicularmente; se lo calcula de acuerdo a la fórmula siguiente.

I a = . L m l

Donde: Ia: Indice de alargamiento Lm: Longitud máxima de la cuenca l: Ancho máximo de la cuenca Cuando Ia toma valores mucho mayores a la unidad, se trata seguramente de

cuencas alargadas, mientras que para valores cercanos a 1, se trata de una

cuenca cuya red de drenaje presenta la forma de abanico y puede tenerse un

río principal corto (tabla 7).

La microcuenca presenta un ancho medio de 8.96 Km, y una longitud de 16.93

Km; lo que da un índice de alargamiento de 1.89, clasificándola como

Moderadamente alargada.

4.1.9. Coeficiente de masividad (Km)

Este coeficiente representa la relación entre la elevación media de la cuenca y

su superficie.

K m = . Altura media de la cuenca ( m ) Área de la cuenca ( Km2)

Este valor toma valores bajos en cuencas montañosas y altos en cuencas llanas.

29



Cuadro No. 14 Características Morfométricas de la microcuenca.

MORFOMETRIA CUANTIFICACION CALIFICACION

Perímetro ( Km ) 62.333

Longitud del cauce principal (km): 23.774 Largo

Longitud de la microcuenca (km): 16.93

Ancho de la microcuenca (km): 8.96

Elevación media (msnm): 1275 Baja

Área (km2): 135.68 Grande

Desnivel (m): 1500 Mediana.

Coef. de forma (Kf): 0.5 Moderadamente Achatada

Coef. de compacidad (Kc): 1.35 De oval redonda a oval oblonga

Coef. de alargamiento (Li): 1.89 Moderadamente alargada

Coef. de masividad (Km): 11 Muy Montañosa

Pendiente del cauce principal: 5.4% Fuerte

Tiempo de concentración (Tc) ( min. ) 50 Moderado

4.2. CALCULO DE CAUDALES.

4.2.1. Caudal permanente

Para la estimación del caudal permanente se elaboro batimetría en la sección

ubicada en la abscisa 0+070, según el eje establecido para el levantamiento

topográfico detallado. En un tramo de 20 m, tomado 10 m aguas arriba y abajo

de la sección se estableció con la estación total una pendiente de 0.55%.

30



Figura No. 16 Perfil de la batimetría.

Para la determinación del coeficiente de rugosidad de Manning a utilizar en el

calculo del caudal se utilizo la formula de Limerinos.

Con un D84 de 0.06 se obtiene un n = 0.035.

Utilizando el software H-Canales, se cuantifico un caudal de 1.5 m3/s., con una

velocidad de 0.9 m/s.

Figura No. 17 Reporte del aforo por el software H-Canales.

31



Como parámetro de control se estableció la velocidad del flujo en el sitio de la

batimetría, por un método directo ( Boya flotante), tomando una muestra de

cinco tiempos en un tramo de 10 m.

Cuadro No. 15 Tiempos de la boya tomados en la estación de la batimetría.

Tramo de estudio L = 10 m.

LECTURA # Tiempo

Seg.

T1 10.55

T2 10.76

T3 10.8

T4 10.25

T5 10.64

T medio 10.6

V = 0.94 m / s.

4.2.2. . Caudal generado por lluvia escurrimiento Por las características morfodinámicas de microcuenca de la quebrada la

Viciosa, para obtener un valor de caudal generado por las lluvias que se

generan en el área de la microcuenca, se opto por dividirla en dos sectores

bien definidos, tanto por morfología como por régimen de lluvias; un sector alto

correspondiente a la zona de cordillera, donde se localiza la estación

climatológica ordinaria denominada Resinas, y un sector bajo correspondiente

al piedemonte y planicie de la microcuenca caracterizada su pluviometría por la

estación denominada Guadalupe, que se localiza en la periferia del casco

urbano del municipio.

Para simular el proceso hidrológico de precipitación-escurrimiento en la

microcuenca se opto por la utilización del software HEC-HMS desarrollado por

el centro de ingeniería hidrológica de los Estados Unidos.

32



Para la definición del modelo hidrológico en HMS se requiere de la

precipitación efectiva, para lo cual se aplicó la formula de Ven T Chow (1994).

En donde Pe es la precipitación efectiva en cm, Pm es la precipitación de la

tormenta en cm, y N es el número de escurrimiento.

El número de escurrimiento es un indicador global de la cantidad de agua que

será absorbida o transpirada por los suelos superficiales. Se obtiene como

función del uso de la tierra, la cobertura vegetal y las condiciones de infiltración

y transpiración del suelo superficial. En la tabla No. 1 se presentan los valores

de N para diferentes suelos y condiciones de uso, de donde se extrajeron los

valores aplicados en la formula.

El rango de aplicación de la ecuación anterior, de acuerdo con Ven T. Chow, es

para valores de precipitación según la formula siguiente:

Para la aplicación de la formula de Chow se tomaron los valores de

precipitación máxima en 24 horas con periodo de retorno de 100 años de la

tabla No. 9.; obteniéndose las precipitaciones efectivas para la estación

Guadalupe de 3.5967 Cm, y para la estación Resinas de 3.5772 Cm, con una

distribución temporal como se muestra en la figura No 18.

Tabla No. 1 Valores de N para diferentes tipos de suelo y usos de la tierra (cobertura).

33



USO DE LA

TIERRA O

CUBIERTA

CONDICIÓN DE LA SUPERFICIE

TIPO DE SUELO

A B C D

Bosques (sembrados y

cultivados)

Ralo, baja transpiración

45 66 77 83

Normal, transpiración

media

36 60 73 79

Espeso o alta transpiración

25 55 70 77

Caminos De tierra 72 82 87 89

Superficie dura 74 84 90 92

Bosques Naturales

Muy ralo o baja transpiración

56 75 86 91

Ralo, baja transpiración

46 68 78 84

Normal, transpiración

media

36 60 70 76

Espeso, alta transpiración

26 52 62 69

Muy espeso, alta transpiración

15 44 54 61

Descanso (sin cultivo)

Surcos rectos 77 86 91 94

Cultivo de surco


Surcos en curvas de nivel

67 77 83 87

Terrazas 64 73 79 82

Cereales



62 74 82 85


Leguminosas (sembrada con maquinaria o al

voleo) o potrero de rotación.



60 72 81 84


Pastizal

Pobre 68 79 86 89

Normal 49 69 79 84

Bueno 39 61 74 80

Curvas de nivel, pobre

47 67 81 88

Curvas de nivel, normal

25 59 75 83

Curvas de nivel, bueno

6 35 70 79

Potrero (permanente)

Normal 30 58 71 78

Superficie impermeable

100 100 100 100

CLASIFICACIÓN DE SUELOS (según afectan las características del material en el escurrimiento)

Tipo A: (Escurrimiento mínimo). Incluye gravas y arenas de tamaño medio, limpias, y mezclas de ambas.

Tipo B: Incluye arenas finas, limos orgánicos e inorgánicos, mezclas de arena y limo.

Tipo C: Comprende arena muy fina, arcillas de baja plasticidad, mezclas de arena, limo y arcilla.

Tipo D: (Escurrimiento máximo). Incluyendo principalmente arcillas de alta plasticidad, suelos poco profundos con subhorizontes casi impermeables cerca de la superficie

34



Figura No. 18 Distribución temporal de la precipitación efectiva.

. ESTACION GUADALUPE ESTACION RESINAS

La microcuenca se dividió en 2 sub cuencas, una alta con un área de 99.32

Km2 , y una sub cuenca baja con un área de 36.36 Km2 , para el modelo

hidrológico se dividió el cauce en dos tramos, un cauce bajo que transporta el

caudal de escurrimiento de la sub cuenca alta al sitio de salida de la cuenca, o

sito de la obra, y tiene una longitud de 5.65 Km.; los tiempos de concentración

para los cauces alto y bajo son de 84 y 50 minutos respectivamente.

35



Figura No. 19 Esquema hidrológico aplicado en HMS.

Grafica No. 1 Distribución temporal del caudal de la sub cuenca alta.

36



Grafica No. 2 Distribución temporal del caudal de la sub cuenca baja.

Grafica No. 3 Distribución temporal del caudal para las Subcuencas y la salida.

37



Tabla No. 2 Distribución temporal del caudal en la salida de la cuenca.

38



Cuadro No. 15 Reporte de caudales calculados por el modelo hidrológico.

Sumando al caudal calculado por el modelo hidrológico el base definido en el

aforo, se tiene un caudal de diseño de 454,0 m3/ S.

39



5. MODELACION HIDRAULICA DEL TRAMO EN ESTUDIO.

Para evaluar el comportamiento hidráulico de la quebrada en este tramo, se

utilizó el programa de computador HEC-RAS, del Cuerpo de Ingenieros de los

Estados Unidos, que permite estimar el perfil hidráulico de una corriente natural

a flujo libre, bajo condiciones de flujo gradualmente variado.

Para el cálculo se consideró que el flujo en el tramo en promedio corresponde a

profundidades normales y/o flujo mixto (pendiente de la línea de energía similar

a la pendiente media del cauce o a las condiciones de flujo crítico).

La metodología incorporada en el modelo se basa en varias suposiciones que

simplifican un fenómeno complejo, como el que se pretende modelar. Los

resultados del modelo, son confiables y permiten con certeza definir el nivel de

las suposiciones fundamentales del modelo son:

- Flujo permanente - Flujo gradualmente variado - Flujo unidimensional. El programa utiliza el factor de corrección de

Coriolis para tener en cuenta la heterogeneidad en la distribución de velocidades.

- Canales de baja pendiente, hasta del 1%. - Pendiente de la línea de energía constante entre secciones adyacentes. - Lecho rígido. -

Para establecer el modelo hidráulico en el tramo de estudio, se recurrió a

topografía detallada de toda la zona que puede abarcar el flujo en la crecida

que se puede presentar cada 100 años.

Para establecer las características geomorfodinámicas con las cuales se

establecerá el modelo hidráulico, se utilizo el software HEC Geo RAS, como

extensión de ArcGis, que permite exportar con precisión los datos a HEC RAS.

40



Figura No. 19 Esquema en planta y tridimensional del tramo modelado.

41



RESULTADOS DE LA MODELACION

Isométrica del tramo modelado

Cuadro No. 16 Condiciones hidráulicas en los perfiles de las estaciones.

255.0695

233.7542

194.7271

102.9128

5.8624

LaViciosa-Guadalupe Plan: Plan 01 13/11/2012

Legend

WS Tr 100 Años

Ground

Bank Sta

Q Total Min Ch El W.S. Elev Crit W.S. E.G. Elev E.G. Slope Vel Chnl Flow Area Top Width

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

TRAMOMURO 255.1 Tr 100 Años 454 911 916.29 916.29 918.8 0.01457 7.02 64.63 12.76 1

TRAMOMURO 233.8 Tr 100 Años 454 911 915.25 915.25 916.98 0.01106 5.84 77.72 22.31 1

TRAMOMURO 194.7 Tr 100 Años 454 910 913.21 913.32 0.00098 1.48 307.08 141.49 0.32

TRAMOMURO 136.0 Tr 100 Años 454 909 913.06 913.24 0.00195 1.87 242.28 129.92 0.44

TRAMOMURO 102.9 Tr 100 Años 454 908.5 913.02 912.31 913.16 0.00203 1.68 269.47 175.89 0.43

TRAMOMURO 5.9 Tr 100 Años 454 908.4 912.08 912.08 912.72 0.01176 3.53 128.77 104.4 1.01

Reach River Sta Profile Froude # Chl

42



Perfil hidráulico del tramo estudiado

Perfil hidráulico de la estación 5.9

0 50 100 150 200 250908

910

912

914

916

918

920


Main Channel Distance (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

Ground

Laviciosa TRAMOMURO

0 20 40 60 80 100 120908

910

912

914

916

918


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

0 m/s

1 m/s

2 m/s

3 m/s

4 m/s

5 m/s

6 m/s

Ground

Bank Sta

.035

43




0 50 100 150 200908

909

910

911

912

913

914

915


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

0.5 m/s

1.0 m/s

1.5 m/s

2.0 m/s

2.5 m/s

3.0 m/s

Ground

Bank Sta

.035

0 20 40 60 80 100 120 140 160909

910

911

912

913

914

915


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

1.0 m/s

1.5 m/s

2.0 m/s

2.5 m/s

3.0 m/s

Ground

Bank Sta

.035

44



Perfil hidráulico de la estación 136


0 20 40 60 80 100 120 140 160910.0

910.5

911.0

911.5

912.0

912.5

913.0

913.5


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

0.6 m/s

0.8 m/s

1.0 m/s

1.2 m/s

1.4 m/s

1.6 m/s

1.8 m/s

Ground

Bank Sta

.035

0 5 10 15 20 25911

912

913

914

915

916

917


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

2 m/s

3 m/s

4 m/s

5 m/s

6 m/s

7 m/s

8 m/s

Ground

Bank Sta

.035

45




Perfil hidráulico de la estación 255.1 (Entrada al área de estudio)

0 2 4 6 8 10 12 14910

912

914

916

918

920


Station (m)

Ele

vation

(m

)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

2 m/s

3 m/s

4 m/s

5 m/s

6 m/s

7 m/s

8 m/s

Ground

Bank Sta

.035

46



5. CALCULO DE SOCAVACION

5.1. CARACTERIZACION DEL CAUCE.

La caracterización granulométrica corresponde al lecho de la quebrada en el

sitio de construcción de la obra, los datos de la granulometría corresponden a

los análisis de laboratorio elaborados por la Empresa SIEN LTDA,

suministrados para este estudio.

Grafica No. 4 Caracterización granulométrica del lecho de la quebrada.

47



Grafica No. 5 Caracterización granulométrica de las márgenes de la Quebrada.

Como se puede observar, la caracterización tanto del lecho como de las orilla

nos muestra un lecho homogéneo, por lo que para efectos del calculo de la

socavación se tomara la granulometría del lecho.

48



5.2. CALCULO DE LA SOCAVACION GENERAL.

Cuadro No. Parámetros hidráulicos en el perfil de socavación (Estación 102.9)

El perfil de socavación se calcula para el tramo del perfil que tiene incidencia

directa en la estructura, en una longitud de 42 m., donde se encontró que

transita el 75% del caudal total transportado, y tomando la mayor velocidad

encontrada en el perfil hidráulico reportado por Hec Ras ( 3.4 m/s ).

0 50 100 150 200908

909

910

911

912

913

914

915


Station (m)

Elevation

(m)

Legend

EG Tr 100 Años

WS Tr 100 Años

Crit Tr 100 Años

0.5 m/s

1.0 m/s

1.5 m/s

2.0 m/s

2.5 m/s

3.0 m/s

Ground

Bank Sta

.035

E.G. Elev (m) 913.16 Element Left OB Channel Right OB

Vel Head (m) 0.14 Wt. n-Val. 0.035

W.S. Elev (m) 913.02 Reach Len. (m) 0 97.05 0

Crit W.S. (m) 912.31 Flow Area (m2) 269.47

E.G. Slope (m/m) 0.00203 Area (m2) 269.47

Q Total (m3/s) 454 Flow (m3/s) 454

Top Width (m) 175.89 Top Width (m) 175.89

Vel Total (m/s) 1.68 Avg. Vel. (m/s) 1.68

Max Chl Dpth (m) 4.52 Hydr. Depth (m) 1.53

Conv. Total (m3/s) 10075.4 Conv. (m3/s) 10075.4

Length Wtd. (m) 97.05 Wetted Per. (m) 180

Min Ch El (m) 908.5 Shear (N/m2) 29.81

Alpha 1 Stream Power (N/m s) 8494.5 0 0

Frctn Loss (m) 0.39 Cum Volume (1000 m3) 19.32

C & E Loss (m) 0.05 Cum SA (1000 m2) 13.6

Plan: Plan 01 Laviciosa TRAMOMURO RS: 102.9128 Profile: Tr 100 Años

49



CALCULO DE SOCAVACION GENERAL

METODO Lischtvan - Lebediev

TIPO DE SUELO GRANULAR

SECCION DE ESTUDIO 102.9

FORMULA APLICADA

DATOS DE ENTRADA

COEFICIENTES

N.A.M.E 913.02 m.s.n.m

Ym 2.14 m

ɣas 1.05 Ton / m3

α 2.37

Yo 2.95 m

β 1.0

Qd 340.5 m3 / s.

µ 0.97

A 86.3144 m2

ϕ 1.05

Be 40.29 m

Z 0.34

Tr 100 Años

D50 14 mm

V 3.39 m / s SOCAVACION POR AGUA CLARA

Vc 18.5 m / s

PERFIL DE SOCAVACION GENERAL

ABS COTA LECHO Yo Ys SG COTA SOCAVACION

3.05 910.00 3.02 4.84 1.82 908.18

3.55 909.50 3.52 5.43 1.91 907.59

4.08 908.97 4.05 6.03 1.98 906.99

5.83 908.59 4.43 6.44 2.01 906.58

6.26 908.50 4.52 6.54 2.02 906.48

6.46 908.50 4.52 6.54 2.02 906.48

10.66 908.50 4.52 6.54 2.02 906.48

12.47 909.00 4.02 5.99 1.97 907.03

15.79 909.50 3.52 5.43 1.91 907.59

18.00 910.56 2.46 4.15 1.69 908.87

19.46 911.00 2.02 3.58 1.56 909.44

28.01 912.02 1 2.11 1.11 910.91

33.30 912.50 0.52 1.30 0.78 911.72

42.10 912.50 0.52 1.30 0.78 911.72

904

906

908

910

912

914

1.81 2.04 2.55 3.05 3.55 4.08 5.83 6.26 6.46 10.66 12.47 15.79 18.00 19.46 28.01 33.30 42.10 50.03

N.A.M.E

50



6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El modelo hidráulico establecido mediante el software Hec-Ras, ha

definido la cota de Agua Máximos Esperadas en el sitio de la obra para

una crecida de periodo de retorno de 100 años, de 913.02 m.s.n.m..

Calculada la socavación se encontró que esta alcanza una profundidad

máxima de 2.0 m. en el cauce; estableciéndose así la cota de

socavación en 906.48 m.s.n.m.

En el modelo hidrológico planteado mediante el software HMS se ha

tomado como fecha de la tormenta de diseño el 1 de abril de 1994,

solamente como referente; esto no corresponde a que en esta fecha se

haya presentado la crecida de frecuencia de 100 años.

La microcuenca por sus características morfométricas la caracteriza

como Moderadamente Achatada, con un cauce largo y tiempo de

concentración moderado; estos aspectos hacen que la cuenca no

presente tendencia a originar crecidas súbitas de importancia.

El coeficiente de compacidad clasifica la microcuenca como De oval

redonda a oval oblonga, con una gran estructura de la red de drenaje,

bien definida y distribuida, con una pendiente media del cauce

caracterizado como fuerte, lo que permite establecer la hipótesis de alta

probabilidad de concentración de grandes volúmenes de agua en el sitio

de salida.

El modelo hidráulico que nos arroja el software Hec-Ras del tramo

estudiado nos muestra que la cota de inundación de la crecida no

51



alcanza la cota de la banca de la vía, por lo que se puede establecer que

la estructura a construir no tendrá riesgo de ser afectada por

desbordamiento.

Los datos y materiales básicos utilizados en el presente estudio, corresponden

a fuentes institucionales autorizadas para su recepción organización y

distribución, adquiridos de forma legal para la elaboración de este trabajo. La

interpretación, análisis y utilización en este estudio corresponde al autor, así

como la responsabilidad de la veracidad de los resultados obtenidos con ellos.

ARMEL CHAVARRO PEÑA.

Ingeniero civil.

M.P 70202-229140 TL.

52



Tabla de contenido 1. GENERALIDADES ...................................................................................................................... 2

2. HIDROMETEOROLOGIA ........................................................................................................... 5

2.1. CLIMATOLOGIA. ...................................................................................................... 5

2.1.1. Temperatura. .......................................................................................................... 6

2.1.2. Precipitación ........................................................................................................... 7

2.1.3 Intensidad de la lluvia de diseño. ....................................................................... 12

3. GEOLOGIA BASICA DE REFERENCIA ....................................................................................... 18

4. PARAMETROS HIDROGEOMORFOLOGICOS ........................................................................... 20

4.1. MORFOMETRIA DE LA MICROCUENCA .......................................................... 20

4.1.1. Delimitación del área de estudio. ...................................................................... 20

4.1.2. Elevación media de la microcuenca. ................................................................ 21

4.1.3. Densidad de drenaje (Dd). ................................................................................. 22

4.1.4. Longitud y pendiente del cauce principal. ........................................................ 24

4.1.5. Tiempo de concentración. .................................................................................. 25

4.2. CALCULO DE CAUDALES. .................................................................................. 29

5. CALCULO DE SOCAVACION .................................................................................................... 46

5.1. CARACTERIZACION DEL CAUCE. .................................................................... 46

5.2. CALCULO DE LA SOCAVACION GENERAL. ................................................... 48

informe estrucural e hidraulico - quebrada la viciosa

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