determinar caudal de una cuenca

7/26/2019 Determinar Caudal de Una Cuenca

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1:IDENTIFICACIN DE LA CORRIENTE PRINCIPAL Y DELIMITACIN DE CUENCA

2. ENCONTRAR LAS VARIABLES DE LA CUENCA

rea de la cuenca: A= 1,24 km2

Longitud del cauce principal: L= 2591,00 m 2,59 Km

h= 895,00 m 0,90 Km

0,35 34,54 %

3.ENCONTRAR POR 5 MTODOS DIFERENTES EL TIEMPO DE CONCENTRACIN: Tc

ENUNCIADO

Diferencia de cotas entre el punto ms alto del

cauce y la salida o sitio de estudio: 2,540 m - 1,645 m

Pendiente del cauce:

Determine para la siguiente cuenca el caudal a la salida de la cuenca, por el mtodo racional.Determinar el rea de la cuenca en el punto de salida.Determinar por 5 metodologas el tiempo de concentracin de la cuenca.Para los usos del suelo, determina conceptualmente los usos del suelo, de la cuenca. Dividir la cuencaen cinco zonas de usos del suelo.La cuenca se encuentra localizada en la zona urbana de un municipio del oriente antioqueo.Determinar con esto, una curva IDF para la zona. Puede utilizar cualquier curva que se encuentre de

la regin del oriente antioqueo.Calcule los caudales para diferentes periodos de retorno, para la cuenca en estudio, determine cules el correcto a utilizar, dependiendo del tipo de obra civil que se proyecte construir. Esta obra debeser conceptualizada por el estudiante.

CORRRIENTEPRINCIPAL

Borde de la cuenca


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3.1 KIRPICH: Tc= 0,21 horas

Tc= 12,41 minutos

3.2 SOIL CONSERVATION SERVECE SCS - RANSER:

Tc= 0,21 horas

Tc= 12,46 minutos

3.3 WILLIAMS: Tc= 0,63 horas

Tc= 38,00 minutos

D= Dimetro de la cuenca si fuera circular con rea A= Area de la cuenca

A=(PI)D2/4=

Entonces = D=(4A/PI)^0,5= 1,2549

3.4 TEMEZ

Tc= 0,32 horas

Tc= 18,93 minutos

3.5 VEN TE CHOW

Tc 0,16 horas=

9,70 minutos

Tc promedio= 18,30 minutos


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Por lo tanto tomamos Tc= 15,00 minutos

4. CURVAS INTENSIDAD FRECUENCIA DURACIN: IDF

El cauce principal es conocido con tres nombres: quebrada Chorro Oscuro, quebrada El Zancudo o LaCaaveral . Est localizado, parte en el corregimiento de Santa Elena y parte en en la comuna 3 de la zonaNororiental de la zona urbana del municipio de Medelln. Con el anterior precedente elegimos la EstacinChorrillos de la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Piedras Blancas de corregimiento de Santa Elena,como la estacin ms cercana.Podemos asumir, sin prdida de generalidad, que la la cuenca de la quebrada Chorro Oscuro pertenece el100% al rea de influencia de la Estacin Chorrillos, entoncs trabajamos con la curva IDF de dicha

estacin la cual se muestra a continuacin:

unque e c cu o e os erentes t empos e concentrac n para una oya rogr cadifiere de acuerdo con la frmula empleada, se sugiere utilizar la frmula de Kirpich, puesdesde el punto de vista de la seguridad puede resultar en menores tiempos de concentracin(mayores intensidades de precipitacin y/o histogramas de lluvias ms concentrados.Por otro lado, se tomar como mnimo un tiempo de concentracin igual a 15 min(Sugerido por las Normas de Diseno, Construccin y Materiales de Alcantarillado de laEmpresa de Acueductos de Bogot y el Manual de Drenajes de Invias), con el fin de tener encuenta el tiempo inicial que tarda el agua en concentrarse en una hoya y no sobreestimar laintensidad de precipitacin, que resultara con valores calculados menores a este tiempo deconcentracin.

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PERIOD RETORNO(aos) 2,33 5,00 10,00 25,00 50,00 100,00

5. HALLAR EL CAUDAL DE SALIDA POR EL MTODO RACIONAL

Qp = 0.278 C I A

Donde:

Qp: Caudal pico o mximo de escorrenta superficial en (m3/s)

A:rea de drenaje de la hoya hidrogrfica, en Km2

I: Intensidad de precipitacin, en mm/hr.

C: Coeficiente de escorrenta

5.1 CLCULO DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTA "C"

385,00

Para un tiempo de concentracin Tc=15 minutos entramos a la curva IDF y encontramos la intesidades de

lluvia en mm/hr para los diferentes perios de retorno: 2.33, 5, 10, 25, 50 y 100 aos.

INTENSIDAD (mm/hr).

Para Tc =15 minutos158,00 215,00 260,00 320,00 355,00

El rea de la cuenca est dividida en 5 reas de acuerdo a el uso del suelo, para cada uno de los cuales sepuede asignar un valor para el coeficiente de escorrenta segn las tablas 2.9 y 2.10 del Manual de Drenajesde INVIAS::

- Observando la foto area y el plano de usos del suelo establecidos por el Plan de Ordenamiento Territorialde Medelln, las zonas 1 y 2 estn localizadas en el corregimiento de Santa Elena y por tanto rurales,adems estn ubicadas en el escarpe de formacin rocosa de las dunitas de Medelln, donde las pendientesson muy altas(carcter montaoso)- En la zona 1predomina el bosque montaoso, se le asigna C= 0,60- En la zona 2predomina el pasto montaoso, se le asigna valor de C=0,60.- En la zona 3(Es urbana) es la faja de retiro obligado a la quebrada establecido por el POT en 15 metros acada lado del cauce, es decir una faja de 30 metros de ancho a lo largo del canal principal. Este suelo loasumimos como tipo prado, aunque sabemos que all existe ocupacin con vivienda en algunos sectores dela faja. La pendiente es mayor al 7% (Incluso hasta del 45% por ser un can estrecho y empinado) yasumimos el tipo de suelo arenoso (Residual limo arenoso). Se le asigna un valor de C= 0,30- La zona 4(Es urbana) es considerada ocupada por casas multifamiliares unidas. Se le asigna un valor de C=0,75- La zona 5(Es urbana) es considerada la ms densamente ocupada por vivienda y con todas las callesasfaltadas: se le asigna un valor de C= 0.95.

En los dos 2 mapas siguientes se observan los tipos de suelo en cuanto su uso y ocupacin:

Lnea delpermetrourbano


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5.2 CLCULO DE LAS REAS SEGN EL USO Y DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTAS PONDERADO

1

2

5

3: faja 30m de ancho alo largo de cauce ppal.

45 12

Lnea delpermetrourbano


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CUADRO DE AREAS Y USO

ZONA AREA (Ai) AREA (Ai) COEFICIENTE (Ci) (Ci) * (Ai)

1 28390 0,0284 0,60 0,0170

2 144604 0,1446 0,60 0,0868

3 56520 0,0565 0,30 0,0170

4 453351 0,4534 0,75 0,3400

5 554028 0,5540 0,95 0,5263

rea total At= 1,24 Suma (Ci) * (Ai) 0,9871

C PONDERADO = Sumatoria (Ci*Ai) / At 0,80

6. CAUDALES PARA LOS DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO

El caudal (en m3/s) por el mtodo racional se puede hallar como: Qp = 0.278 C I A

Donde: Qp en m3/sg

I en mm/hr

A en Km2

PERIODO DE RETORNO(aos) 2,33 5,00 10,00 25,00 50,00 100,00

INTENSIDAD (mm/hr) 158,00 215,00 260,00 320,00 355,00 400,00Qp Racional= m3/s 43,36 59,00 71,35 87,81 97,42 109,76

7. CONCEPTUALIZACIN DE LA OBRA

ALCANTARILLA TIPO CAJN PARA CRUZAR UNA VA DE 1.50 M X 2.00 M X 6.00 M

PENDIENTE DEL FONDO DEL BOXCOULVERT: S= 20%

PAREDES DE LA ALCANTARILLA EN CONCRETO DE ESPESOR 0.15 M CON RUGOSIDAD:n= 0,014

PERIODO RETORNO 25 AOS(Segun se indica en la tabla 10.8 del Manual de Drenajes de Invias y se explica ms abajo)

CAUDALHIDROLGICO=CAUDAL HIDRALICO:Q = 87,81 M3/S

Completando la informacin que traiamos, incluimos en la siguiente tabla los caudales para los diferentes periodos de

retorno y para un tiempo de concentracin de 15 minutos.

El sitio de salida est localizado enla carrera 43B entre calles 93 y 94 de la zona urbana del municipio deMedelln, que se caracteriza por estar densamente poblado y por conformar una zona de actividadmltiple con importantes instituciones Educativas. La comunicacin entre los barrios La salle y San Pablose encuentra afectada por la existencia de la quebrada, entonces se Boxcoulvert de seccin transversalmnima de 1.50 metros de ancho y 2.00 metros de altura y longitud de 6.00 metros para permitir el pasode vehiculos y peatones. Estas dimensiones deben satisfacer como primera medida la capacidad hidrulicade dicha estructura, de acuerdo a los parmetros hidrulicos que ya obtuvimos. Entonces debemosdisenar un boxcoulvert a partir de la siguiente informacin bsica:


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Boxcoulvert

Segn la Tabla 2.8. - Periodos de retorno de diseo en obras de drenaje vial del manual de INVAS

recomienda 20 aos para tipo de obra alcantarilla con dimeetros mayores de 0.90 m. Escogemos

conservativamente 25 aos como periodo de retorno para el diseo

Para disenar el boxcoulver aplicamos la ecuacin de Manning

18 m

14.0 m

1.5m

2.0 m

Perfil de las mrgenes de laquebrada en el sitio desalida

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