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8/20/2019 MEMORIA HIDROLOGICO PUENTE EL TIGRE.docx

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ESTUDIO DE DISEÑO TECNICO DE PREINVERSION PARA LA CONSTRUCCIONDEL PUENTE VEHICULAR SIGUANI GRANDE

ESTUDIO HIDROLOGICO

PUENTE EL TIGRE

ÍNDICE

1. DESCRIPCION DEL PROYECTO.......................................................1

2. UBICACIÓN.......................................................................................1

3. OBJETIVO DEL ESTUDIO HIDROLOGICO......................................3

3.1. Objeti! "e#e$%&...........................................................................3

3.2. Objeti!' e'(e)*+i)!' ,e& e't-,i! i,$!&/"i)!..........................30. ETODOLOGIA DE ANALISIS.........................................................4

0.1. Re)!(i&%)i/# ,e i#+!$%)i/#.......................................................5

0.2. Dete$i#%)i/# ,e (%$et$!' !$+!et$i)!' ,e &%' )-e#)%'5

0.2.1. 4$e% 5 Pe$*et$! ,e &% C-e#)%................................................6

0.2.2. L!#"it-, ,e& )%-)e ($i#)i(%&....................................................8

0.2.3. C!t% '-(e$i!$ 5 )!t% i#+e$i!$....................................................8

0.2.0. Pe#,ie#te ,e& C%-)e..................................................................8

0.2.6. Pe#,ie#te ,e &% )-e#)%...........................................................10

0.2.7. C!be$t-$% e"et%& 5 ti(! ,e '-e&!.........................................10

0.2.8. C&%'i+i)%)i/# ,e &!' )%-)e' ! $*!'..........................................11

0.2.9. Ti(! ,e +&-j! e# &!' )%-)e' ! $*!'..........................................11

0.2.:. !,e&! 5 ,e#'i,%, ,e ,$e#%je...............................................11

0.2.1;. Í#,i)e ,e )!(%)i,%, ! Í#,i)e ,e G$%e&i-'......................12

0.2.11. Re)t#"-&! E


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6.2. H-e,%, ,e& Abie#te.............................................................17

6.3. Vie#t!'.........................................................................................17

6.0. P$e)i(it%)i!#e'............................................................................18

6.6. V%$i%)i/# te(!$%& ,e &%' ($e)i(it%)i!#e'..............................18

6.6.1. V%$i%)i/# e'(%)i%& ,e &%' ($e)i(it%)i!#e'............................20

6.6.2. C!#'i'te#)i% 5 !!"e#ei,%, ,e &!' ,%t!'.........................21

6.6.3. C!#'i'te#)i% ,e &!' D%t!'......................................................21

6.6.0. H!!"e#ei,%, ,e &!' D%t!' ,e L&-i%.................................21

6.6.0.1. Aj-'te % +-#)i!#e' ,e ,i't$ib-)i/# ,e ($!b%bi&i,%,........23

6.6.0.2. Re&%)i!#e' ($e)i(it%)i/# = ,-$%)i/# = (e$i!,! ,e $et!$#!

P>D>? 266.6.0.3. T!$e#t%' ,e ,i'e@!...........................................................39

6.6.0.0. P%t$/# ,e T!$e#t% C$*ti)%.................................................39

6.6.0.6. B&!HS.....................................................................54

9. CONCLUSIONES..............................................................................56

:. RECOENDACIONES......................................................................56

ESTUDIO HIDROLOGICO PUENTE EL TIGRE

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INDICE DE ?IGURAS

?i"-$% 1. Ubi)%)i/# ,e& P$!5e)t! P-e#te e& Ti"$e................................2?i"-$% 2. et!,!&!"*% ,e A#&i'i'......................................................4?i"-$% 3. %"#it-,e' ,e &% Ve&!)i,%, ,e& Vie#t! e,i! A#-%&............17

?i"-$% 0. P$e)i(it%)i!#e' i%' Di%$i%' e# &% e't%)i/# (&-i!Ft$i)%,e &% A'-#t%...................................................................................19


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INDICE DE TABLAS

T%b&% 1. Ubi)%)i/# ,e& P-e#te e& Ti"$e...............................................2T%b&% 2. Ubi)%)i/# ,e &%' e't%)i!#e' (&-i!Ft$i)%' )e$)%#%' %&($!5e)t!........................................................................................18T%b&% 3. V)$it (%$% ,i+e$e#te' #ie&e' ,e 'i"#i+i)%)i/# ....................23T%b&% 0. Aj-'te % ?-#)i!#e' ,e Di't$ib-)i/# ,e P$!b%bi&i,%,.............24T%b&% 6. P$e)i(it%)i!#e' ,e Di'e@!..................................................27T%b&% 7. Í#,i)e' ,e De'%"$e"%)i/# AASANA.....................................28T%b&% 8. V%&!$e' ,e P>D>?................................................................29T%b&% 9. V%&!$e' ,e I>D>?................................................................29T%b&% :. Re&%)i!#e' P>D>T$ (%$% &% E't%)i/# ,e &% A'-#t% ,!#,e P e# D e# i#-t!' 5 T$ e# %@!' $2K;:9 e# t!,!' &!' )%'!'...........30T%b&% 1;. Hiet!"$%% 16; %@!'.......................................................40T%b&% 11. Ne$!' ,e )-$% CN (%$% )!(&ej!' i,$!&/"i)!' ,e '-e&!)!be$t-$% > C!#,i)i!#e' %#te)e,e#te' ,e -e,%, II......................49T%b&% 17. C!#,i)i/# Hi,$!&/"i)%......................................................50T%b&% 13. C&%'i+i)%)i/# i,$!&/"i)% ,e &!' '-e&!'..............................51


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ESTUDIO HIDROLOGICO

PUENTE EL TIGRE

1. DESCRIPCION DEL PROYECTO

La falta de puentes vehiculares en el rio BOPI, hacen muy difícil la

transitabilidad durante todo el año entre las localidades adyacentes, además

que ocasiona que se pierda un gran porcentae de inmenso potencial

productivo de esta !ona, ya que los beneficiarios solo producen lo que pueden

transportar" La !ona de influencia tiene un gran potencial agropecuario"

#l proyecto consiste en la construcci$n del Puente el Tigre sobre el rio BOPI,

permitiendo de esta manera el desarrollo e impulsi$n de la actividad

productiva y comercial de la regi$n"

2. UBICACIÓN

#l Puente %ehicular &iguani 'rande está ubicado en la comunidad de &iguani

'rande de la (entral &iguani 'rande en el )unicipio de La *sunta, provincia

&ud +ungas del epartamento de La Pa!"


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epartamento de- L* P*.

Provincia- &ud +ungas

)unicipio- e la *sunta

(omunidad- &iguani 'rande

(entral- &iguani 'rande

?i"-$% 1. Ubi)%)i/# ,e& P$!5e)t! P-e#te e& Ti"$e

#specíficamente el puente se encuentra en las siguientes coordenadas-

T%b&% 1. Ubi)%)i/# ,e& P-e#te e& Ti"$e

PUNTO ESTE NORTE ALTURADESCRIPCIO

N

/012/3/"43

5145561/"/2

0 736"65 'P&


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4012/05"4/

71455658"61

4 736"76 'P&

3. OBJETIVO DEL ESTUDIO HIDROLOGICO

3.1. Objeti! "e#e$%&

#l obetivo general de este #studio es la determinaci$n de caudales má9imos

de diseño de los cursos de agua, caracteri!ando el comportamiento de los

mismos correspondientes a distintos períodos de retorno para conocer el efecto

del agua sobre los puentes en particular poder determinar los niveles má9imos

e9traordinarios para el diseño de los puentes sobre los ríos"

3.2. Objeti!' e'(e)*+i)!' ,e& e't-,i! i,$!&/"i)!

Los obetivos específicos que se pretenden alcan!ar, son los siguientes-

elimitaci$n de las cuencas hidrográficas

eterminaci$n de las características morfom:tricas de las cuencasestudiadas

#laboraci$n de )apas temáticos en base a imágenes satelitales y

cartas I')"

*nálisis estadístico de los datos climatol$gicos"

eterminaci$n de tormentas de diseño para diferentes intervalos de

recurrencia"

(uantificaci$n del caudal de aguas ;crecidas< generado dentro las

diferentes cuencas, seg=n las características de las mismas"


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eterminaci$n de la acci$n de la erosi$n y socavaci$n"

0. ETODOLOGIA DE ANALISIS

#l estudio se divide en dos etapas> la primera el estudio hidrol$gico y la

segunda el estudio hidráulico del rio BOPI"

#l estudio hidrol$gico se reali!ara siguiendo la siguiente secuencia-

?i"-$% 2. et!,!&!"*% ,e A#&i'i'


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0.1. Re)!(i&%)i/# ,e i#+!$%)i/#

La informaci$n recopilada para el estudio es la siguiente- Informaci$n meteorol$gica, de la estaci$n de la *sunta


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Informaci$n cartográfica, que incluye- cartografía digital a escala

/-76,666, modelos digitales de terreno *&?#@ y L*A&*?, imágenes

satelitales, mapas de suelos, mapas de cobertura vegetal"

Informaci$n de campo, correspondiente a la cobertura de las

cuencas, tipo de suelos, grado de conservaci$n, y coeficientes de

rugosidad y marcas de crecidas en cursos mayores"

0.2. Dete$i#%)i/# ,e (%$et$!' !$+!et$i)!' ,e &%' )-e#)%'

Los parámetros geomorfol$gicos de la cuenca determinan las características de

escurrimiento superficial de las aguas que provienen de eventos lluviosos son

los siguientes-

rea y Perímetro de la (uenca

Longitud del cauce principal

(ota superior e inferior del cauce principal

Pendiente del cauce principal

Pendiente de la (uenca

(obertura vegetal y tipo de suelo ;(A, (oeficiente de escurrimiento<

Otras características que pueden determinarse de las cuencas hidrográficas y

sus elementos son los siguientes-


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(lasificaci$n de los cauces

?ipo de Cluo

)odelo y densidad de red de drenae

(urva hipsom:trica

Cactor de forma

Dndice de (ompacidad

@ectángulo #quivalente y otros

&in embargo> los anteriores parámetros geomorfol$gicos no son datos

necesarios para la determinaci$n de caudales de crecida necesarios para el

diseño de estructuras hidráulicas> sin no más bien, para una caracteri!aci$n

cualitativa de las cuencas"

0.2.1.4$e% 5 Pe$*et$! ,e &% C-e#)%

Para iniciar el estudio hidrol$gico se ha procedido a recopilar informaci$n

climatol$gica y geográfica de la !ona" Para el efecto se ha estudiado las cartas

geográficas a escala /-76"666 que cubre la cuenca del río BOPI"

Para la delimitaci$n de las cuencas en primer lugar se estableci$ la ubicaci$n

del puente y posteriormente se determinaron las áreas de aporte a cada punto


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utili!ados las imágenes satelitales *&?#@ que tienen la propiedad es estar

georeferenciada ;E?)FG'&15< y de poseer elevaciones"

*&?#@ '#), es un proyecto desarrollado por el )inisterio de #conomía,

(omercio e Industria de Hap$n ;)#?I< y la *dministraci$n Aacional de

*eronáutica y del #spacio ;A*&* las propiedades

de las imágenes *&?#@ son las siguientes-

• @esoluci$n ori!ontal- 86 m• Locali!aci$n vertical- /6 m

Las delimitaciones de las cuencas y las redes de drenae correspondientes se

reali!aron en base a las imágenes satelitales *&?#@ y utili!ando el*@('I&v/6> dichas delimitaciones y redes de drenae fueron verificadas y

validadas con las cartas I') a escala /-76"666"

0.2.2.L!#"it-, ,e& )%-)e ($i#)i(%&.

La longitud del cauce principal se determina en base al inicio y final del cauce

principal ;intersecci$n con la vía< que recibe el aporte de todas las subcuencas"


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#ste valor fue determinado en base cartas geográficas e imágenes satelitales y

se encuentran en la ?abla de parámetros )orfom:tricos del presente informe"

0.2.3.C!t% '-(e$i!$ 5 )!t% i#+e$i!$

Las cotas superior e inferior de los cauces son valores necesarios para

determinar la pendiente de la cuenca yJo del cauce principal los cuales se

determinan en base a cartas geográficas yJo modelos digitales del terreno"

#stos valores fueron determinados en base a cartas geográficas e imágenes

satelitales y se encuentra en la ?abla de parámetros morfom:tricos del

presente informe"

0.2.0.Pe#,ie#te ,e& C%-)e

#l conocimiento de la pendiente del cauce principal de la cuenca, es un

parámetro importante, en el estudio del comportamiento del recurso hídrico,

como por eemplo, la determinaci$n de las características $ptimas de su

aprovechamiento hidroel:ctrico, o en la soluci$n de problemas de

inundaciones, niveles o tirantes má9imos como es el caso del presente

proyecto"

#n general la pendiente de un tramo de un cauce de un río, se puede

considerar como el cociente, que resulta de dividir, el desnivel de los e9tremos

del tramo, entre la longitud hori!ontal de dicho tramo"


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#9isten varios m:todos para obtener la pendiente de un cauce, el m:todo de

?aylor y &chKars es el más utili!ado en diferentes obras por lo cual se aplicara

en el presente proyecto"

#ste m:todo considera que un río está formado por n tramos de diferentes

longitudes, cada uno de ellos con pendiente uniforme la cual se e9presa en la

siguiente ecuaci$n-

2

n

i i

i

n

i i

S

L

L

S

∑

∑=

$nde- S- Pendiente media del cauce

Li- longitud del tramo i

Si- Pendiente del tramo

0.2.6.Pe#,ie#te ,e &% )-e#)%

La pendiente de una cuenca, es un parámetro muy importante en el estudio de

toda cuenca, tiene una relaci$n importante y complea con la infiltraci$n, la

escorrentía superficial, la humedad del suelo y la contribuci$n del agua


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La pendiente de la mayor parte de la superficie de escurrimiento varía entre 4

al /6N

#n base a las anteriores características se determina que el coeficiente de

escurrimiento varía entre 6,8 a 6,5 y el n=mero de curva entre 32 a 10"

0.2.8.C&%'i+i)%)i/# ,e &!' )%-)e' ! $*!'

Los cauces y ríos que atraviesan el tramo vial se caracteri!an por ser rectos

en las cuencas menores y sinuosos y tren!ados en las cuencas mayores" La

clasificaci$n de los cauces para cada cuenca se indica en las tablas a

continuaci$n"

0.2.9.Ti(! ,e +&-j! e# &!' )%-)e' ! $*!'

Los cauces y ríos que atraviesan el tramo vial por lo general se caracteri!an

por ser intermitentes y efímeros con presencia de agua solamente en la :poca

de lluvias yJo inmediatamente ocurridas las mismas> sin embargo, e9isten

algunos cauces que tienen un fluo base proveniente del deshielo de las partes

altas de las cuencas mayores y bofedales de las mismas" #l tipo de fluo para

cada cuenca se indica en las tablas de parámetros morfom:tricos más

adelante"

0.2.:.!,e&! 5 ,e#'i,%, ,e ,$e#%je.

Las cuencas identificadas son en general del tipo subparalelo, algunas y en

especial las cuencas mayores son del tipo pinado y subdentrítico" La densidad

de drenae es baa a regular o media"


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#l modelo y densidad de drenae para cada cuenca se indica en las tablas de

parámetros morfom:tricos más adelante"

0.2.1;. Í#,i)e ,e )!(%)i,%, ! Í#,i)e ,e G$%e&i-'.

#ste Dndice e9presa la relaci$n entre el perímetro de la cuenca y el perímetro

equivalente de una circunferencia que tiene la misma área de la cuenca y está

definida por la siguiente relaci$n"

c A

c P 0.28 K =

1

D/#,eM M- Dndice de la (uenca

Pc- Perímetro de la (uenca

*c- rea de la (uenca

0.2.11. Re)t#"-&! E


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este rectángulo las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado

menor, siendo estos lados, la primera y =ltima curva de nivel"

Los lados del rectángulo equivalente se calculan con las siguientes formulas-

−+=2

K

1.12 11

1.12

c AK L

2

−−=

2

K

1.12 11

1.12

c AK l

3

donde- LM Longitud del lado mayor del rectángulo"

&M Longitud del lado menor del rectángulo"

MDndice de compacidad"

A)M área de la cuenca"

0.2.12. O$ie#t%)i/# ,e &% )-e#)%

Por orientaci$n de la cuenca, seg=n LLamas ;/228


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#l n=mero de horas que está soleada la cuenca" #ste es un elemento

bastante importante en la medida que aumenta la latitud de la cuenca"

Puede ser el factor principal en el cálculo de la evaporaci$n y la

evapotranspiraci$n"

Las horas en a las que incide el sol sobre la ladera de la cuenca"

La direcci$n de los vientos dominantes

La direcci$n del movimiento de los frentes de lluvia

Los fluos de humedad

La orientaci$n de cuencas es una herramienta muy importante para balances

hidrol$gicos y no así para eventos e9tremos, sin embargo para el diseño y el

análisis se determin$ la pendiente de todas las cuencas"


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0.2.13. Tie(! ,e C!#)e#t$%)i/#

#l tiempo de concentraci$n es el tiempo que tarda una gota de agua en llegar

desde la parte más alta de la cuenca hasta el punto de control y depende de

los parámetros morfo m:tricos" Para la estimaci$n del tiempo de

concentraci$n, e9isten las siguientes formulas empíricas-

Formula de “California highways and Public Works” (Kirpich

385,03

*95,0

=

H

Ltc

onde-

tc ?iempo de concentraci$n en horas"

L Longitud del cauce principal, en Mm

iferencia de elevaci$n en m entre el comien!o del

cauce principal y el punto estudiado"

F!rmula de "oogetc= 21.88 (A0.41 / S0.17 )/ 60

onde-

tc ?iempo de concentraci$n en horas"

* &uperficie de la cuenca, en Mm4

& pendiente del cauce principal mJm"

F!rmula de #iandotti$


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H

LS t c

*8,0

*5,1*4 +=

onde-

tc ?iempo de concentraci$n en horas

& &uperficie de la cuenca en Mm4

L Longitud del cauce principal, en Mm

*ltura media de la cuenca sobre el punto estudiado,

en metros

Para cálculo hidrol$gico, para el cálculo del tiempo de concentraci$n se

consideraron los m:todos de Mirpich y ooge"

#n ane9os se presentan mapas de cobertura vegetal, geomorfol$gica,

pendientes, red de drenae y otros en base a los cuales se determinaron los

parámetros morfometricos de las cuencas"

6. CLIA

6.1. Te(e$%t-$%'

#sta !ona del altiplano boliviano que se encuentra entre los 8766 a 5666

msnm, se caracteri!a por tener un clima de estepa con invierno seco y frio con

una temperatura media anual de /4"4( en el mes de enero y temperaturas

baas hasta 0"7( en el mes de unio"


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6.2. H-e,%, ,e& Abie#te

La humedad relativa má9ima media mensual registrada en la estaci$n de

*&EA?* es de 26"8N que corresponde al mes de )ar!o> la humedad relativa

mínima media mensual es de 51"/ que se registra normalmente en el mes de

Cebrero"

6.3. Vie#t!'

#n la !ona del proyecto las direcciones predominantes del viento son de este a

oeste con magnitudes que pueden llegar a /66 MmJhora> sin embargo, la

velocidad media anual del viento es de 44 MmJhora"

?i"-$% 3. %"#it-,e' ,e &% Ve&!)i,%, ,e& Vie#t! e,i! A#-%&


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6.0. P$e)i(it%)i!#e'

Las estaciones pluviom:tricas más cercanas a la !ona del proyecto son-

T%b&% 2. Ubi)%)i/# ,e &%' e't%)i!#e' (&-i!Ft$i)%' )e$)%#%' %& ($!5e)t!

DATOS ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA

Esta!"#$LA

ASUNTA C%%&'(#a'asUTM

ESTE 692846.56 C%ta)

65

3D(#%*!#a!"#$

NORTE

8216210.2

2

6.6. V%$i%)i/# te(!$%& ,e &%' ($e)i(it%)i!#e'

Las siguientes figuras nos muestran la variaci$n temporal de la precipitaci$n en

la estaci$n de la *sunta que es la más representativa de la !ona del proyecto

como se e9plicará más adelante-


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24/58


?i"-$% 0. P$e)i(it%)i!#e' i%' Di%$i%' e# &% e't%)i/# (&-i!Ft$i)% ,e &% A'-#t%


20


25/58


La precipitaci$n má9ima diaria se dio en 46/5 en la estaci$n fue de /55"86"

6.6.1.V%$i%)i/# e'(%)i%& ,e &%' ($e)i(it%)i!#e'

(on el obeto de evaluar la variaci$n espacial de las lluvias se han elaborado

las isoyetas y los polígonos de ?hiesen en base a las estaciones pluviom:trricas

de la *sunta que se muestran en mapas a continuaci$n-

#l mapa de isoyetas muestra una tendencia de incremento de la magnitud de

lluvias en direcci$n AO@ O#&?# con mayores valores hacia la estaci$n de

*&EA?*> lo cual tambi:n confirma la conveniencia de adoptar los valores de

lluvia de la estaci$n de *&EA?* por presentar mayores valores respecta a las

estaciones vecinas"

e la evaluaci$n de la anterior informaci$n se puede concluir que el periodo

más conveniente para la construcci$n de los puentes son los meses de agosto,

septiembre y octubre debido a que en este periodo no se tienen lluvias y las

temperaturas no son las más baas que impidan el hormigonado de las

estructuras> sobre todo, conviene hormigonar despu:s de mediodía cuando las

temperaturas han ascendido" ebido a los vientos y la poca humedad en la

!ona es conveniente proteger el hormig$n vaciado durante el periodo de

endurecimiento y fraguado a obeto de evitar fisuras y grietas por cambios

bruscos de temperatura y humedad"


21


26/58


6.6.2.C!#'i'te#)i% 5 !!"e#ei,%, ,e &!' ,%t!'

&e ha evaluado la calidad de los datos mediante las pruebas de consistencia y

homogeneidad"

6.6.3.C!#'i'te#)i% ,e &!' D%t!'

La verificaci$n de la homogeneidad fue reali!ada con datos de precipitaciones

anuales considerando las estaciones de *&EA?* cercana al proyecto" Para

verificar la consistencia de los datos de lluvia de la estaci$n de la *sunta"

6.6.0.H!!"e#ei,%, ,e &!' D%t!' ,e L&-i%

#sta evaluaci$n consideramos que es más relevante que el análisis de la

consistencia de datos anuales> debido a que se anali!an datos de lluvias

má9imas diarias en base a las cuales se determinan los caudales má9imosobeto del presente estudio" Para la verificaci$n de la homogeneidad de los

datos de lluvias fue reali!ado mediante la prueba de homogeneidad de %ann

Kendall "

La prueba de omogeneidad de )annFMendall es un test no param:trico, tiene

una hip$tesis nula que satisfacer" #ste test detecta cualquier forma de

tendencia, ya sean lineales o en forma de saltos, siempre que den una

tendencia global"


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La prueba de omogeneidad de )annFMendall es en realidad un test

estadístico que conduce a elegir alguna de las siguientes respuestas-

Hi(/te'i' #-&%- ?odos los valores de la serie son datos aleatorios de una

sola poblaci$n ;#s una serie omog:nea


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si A=mero de valores de 9Q9i para iR Rn

ti A=mero de valores de 9R9i para iR Rn

Luego se elige un nivel de significancia S o valor de confiabilidad en funci$n al

cual se definirá la condici$n de homogeneidad de la serie" #ste índice se

relaciona con un valor de & crit , que se muestra en el cuadro siguiente-

T%b&% 3. V)$it (%$% ,i+e$e#te' #ie&e' ,e 'i"#i+i)%)i/#

' )*+ ,)+ -)*+ *)+ ,)+

. & crit . 4"71 4"88 /"20 /"05 /"41

Luego de calcular % se compara con %crit > si % es menor que %crit se acepta la

hip$tesis nula, es decir que la serie es homog:nea con un nivel de significancia

de S N, de lo contrario se asume la hip$tesis alternativa"

Para la verificaci$n de la homogeneidad de los datos se ha adoptado un nivel

de significancia de 6,7 se obtiene un valor de %/,41> como % es menor a

%cr4,71 significa que la serie de valores e9tremos de precipitaci$n es

homog:nea"

6.6.0.1. Aj-'te % +-#)i!#e' ,e ,i't$ib-)i/# ,e ($!b%bi&i,%,

La serie hist$rica de precipitaciones má9imas diarias fueron austadas a

funciones de distribuci$n de probabilidad de e9cedencia utili!ando el programa

&& ;&istema de &imulaci$n idrol$gica las funciones que meor se austan a

valores e9tremos consideradas fueron las siguientes-

• Log Aormal• Aormal• 'umbel• 'amma


24


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Las precipitaciones má9imas diarias consideradas para el diseño de las obras

corresponden a la estaci$n pluviom:trica de la *&EA?* que registra mayores

eventos e9tremos y que se encuentra cercana a la !ona del proyecto" #n el

siguiente cuadro se muestra los cálculos de funciones de distribuci$n te$rica y

real y el auste de cada funci$n te$rica a los datos de precipitaciones-

T%b&% 0. Aj-'te % ?-#)i!#e' ,e Di't$ib-)i/# ,e P$!b%bi&i,%,


25


30/58


(omo se puede ver la funci$n de distribuci$n de probabilidad de e9cedencia

que tiene menor desviaci$n media respecto a los datos es la funci$n de

'umbel> en consecuencia, la funci$n de 'umbel es adoptada para la

e9trapolaci$n de datos"

6.6.0.2. Re&%)i!#e' ($e)i(it%)i/# = ,-$%)i/# = (e$i!,! ,e $et!$#! P>D>?

Las relaciones PFFC se obtuvieron posteriormente, siendo las precipitaciones

má9imas diarias de diseño determinadas con la funci$n de distribuci$n de

probabilidad de e9cedencia se 'umbel para diferentes periodos de retorno

obtenidas son las siguientes-


26


31/58


T%b&% 6. P$e)i(it%)i!#e' ,e Di'e@!

Para obtener precipitaciones para duraciones menores a un día se utili!aron los

índices de desagregaci$n de la estaci$n de **&*A* que cuenta con datos

confiables" #stos índices que incorpora el && son los siguientes-

T%b&% 7. Í#,i)e' ,e De'%"$e"%)i/# AASANA


27


32/58


@elaci$n **&*A*7minJ86min 6,81/6minJ86mi

n 6,71/7minJ86mi

n 6,3546minJ86mi

n 6,1447minJ86mi

n 6,2/86minJ/h 6,16/hJ45h 6,704hJ45h 6,000hJ45h 6,3/1hJ45h 6,35/6hJ45h 6,32/4hJ45h 6,2645hJ/dia /,/8

(on los anteriores índices se determinaron las relaciones Precipitaci$n

uraci$n Periodo de @etorno que se muestran a continuaci$n-

T%b&% 8. V%&!$e' ,e P>D>?

T%b&% 9. V%&!$e' ,e I>D>?


28


33/58


Las curvas PFFC fueron austadas a las siguientes ecuaciones te$ricas-

T%b&% :. Re&%)i!#e' P>D>T$ (%$% &% E't%)i/# ,e &% A'-#t% ,!#,e P e# D

e# i#-t!' 5 T$ e# %@!' $2K;:9 e# t!,!' &!' )%'!'


29


34/58



30


35/58



31


36/58



32


37/58



33


38/58


0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0

50

100

150

200

250

300

350

f(x) = 1948.3 x̂ -0.91

R² = 0.98

Regrei!n T" 2 #$%

I Vs. t Power (I Vs. t)

Duración (m in)

Intensidad (mm /hr)


34


39/58



35


40/58



36


41/58


(on las anteriores ecuaciones es posible determinar las precipitaciones de

diseño para diferentes periodos de retorno y cualquier duraci$n de tormenta"

6.6.0.3. T!$e#t%' ,e ,i'e@!

Las tormentas de diseño o hietograma de proyecto es una secuencia temporal

de precipitaci$n capa! de producir la crecida má9ima para un determinado

periodo de retorno" #9isten dos m:todos com=nmente utili!ados los cuales se

describen a continuaci$n-

6.6.0.0. P%t$/# ,e T!$e#t% C$*ti)%

#ste m:todo fue desarrollado por el E&B@ y se debe seguir la siguiente

secuencia-

• eterminar las precipitaciones correspondientes a diferentes

duraciones, más de seis y menos de doce intervalos, hasta el

tiempo de concentraci$n de la cuenca"• eterminar los incrementos de precipitaci$n correspondientes a

cada incremento de duraci$n"• (onformar la siguiente secuencia en magnitud> de los primeros seis

incrementos de precipitaci$n- 0, 5, 8, /, 4 y 7" #s decir> se coloca el

valor mayor de incremento de precipitaci$n en el cuarto lugar con el

obeto de ma9imi!ar el pico del hidrograma, ya que los intervalos

iníciales pasan a satisfacer las perdidas por infiltraci$n, retenci$n y

evaporaci$n"

T%b&% 1;. Hiet!"$%% 16; %@!'

Serie = 150 !"os


37


42/58


x #

360 6.9289

120 19.3230

60 32.$90530 93.68$1

25 12$.8829

20 144.0439

15 1$3.3211

10 203.$694

5 26$.0082


38


43/58


6.6.0.6. B&!


44/58


• e las relaciones PFFC se calcula la precipitaci$n para cada duraci$n

correspondiente a los intervalos"• &e calcula los incrementos de precipitaci$n para cada intervalo"• &e reordenan los incrementos de precipitaci$n de manera tal que el

má9imo ocurra en el primer tercio central de la duraci$n total" #l resto

de las precipitaciones se ubican alternadamente delante y detrás del

intervalo de precipitaci$n má9ima"

#l m:todo adoptado en el presente estudio es el ):todo de Bloques *lternos"

7. TRANSITO DE CRECIENTES EN RIOS ETODO DE USINGU =CUNGE

En embalse o un río con capacidades de almacenamiento considerables pueden

llegar a atenuar el caudal de crecida a la salida de los mimos> es decir, parte

del volumen de agua de lluvia transportado se almacena y reduce el caudal

pico" #n el presente estudio no e9iste embalse que puedan almacenar los

vol=menes escurridos de agua> se tienen los ríos que en realidad tampocotienen gran capacidad de almacenamiento> sin embargo, se ha efectuado el

tránsito en los ríos considerando el m:todo de )usTingum Munge"

#l m:todo de )usTingum " (unge se basa en la soluci$n de la ecuaci$n de

continuidad ;conservaci$n de masa< y cantidad de movimiento siguientes-


40


45/58


$nde- *- área hidráulica

U caudal

qL- caudal lateral

&- pendientes

(ombinando las anteriores ecuaciones se tiene la siguiente relaci$n ;)iller

(unge /237


46/58


$nde-

Ena ve! seleccionado t> 9 se calcula con-


42


47/58


*ctualmente se han desarrollado m:todos num:ricos y softKare para

resoluci$n de las anteriores ecuaciones como las diferencias finitas> el modelo

#(F)& utili!ado en el presente estudio incorpora el tránsito de crecientes

que es resuelto de forma iterativa dado los datos de Ui, t, B, &o, n y otros

parámetros físicos del rio"

8. DETERINACION DE CAUDALES DE DISEO

8.1. C%-,%&e' e# )-e#)%' e#!$e' % 26 2

La determinaci$n de caudales de cuencas menores ;con superficies inferiores a

47 Tm4


48/58


tb tiempo base

qp es el caudal pico en m8JsJmm

el análisis de varios hidrogramas, )ocTus concluye que el tiempo base y el

tiempo pico tp se relacionan mediante la e9presi$n-

tb4"03 W tp

donde- tp tiempo al pico en horas

* su ve! tp, el tiempo de pico, se puede e9presar como-

tp deJ4 X tr

$nde- de duraci$n en e9ceso

tr tiempo de retraso"

#l tiempo de retraso se puede estimar mediante el tiempo de concentraci$n tc

como-

tr 6"0 W tc

la duraci$n en e9ceso con la que se tiene mayor caudal pico, a falta de meores

datos, se puede calcular apro9imadamente como-

de ;tc


49/58


tp ;tc /J4


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$nde- C/ - A=mero de (urva"

,

C/

,

En n=mero de curva (A/66, indica que toda la lluvia escurre y un n=mero de

curva (A /indica que toda la lluvia se infiltra> por lo que los n=meros de

curvas, representan coeficientes de escorrentía"

Ena descripci$n detallada para definir el grupo del suelo se muestra en el

cuadro siguiente" #n donde se define que-

• Porcenta0e o tasa de infiltraci!n" #s el porcentae de agua que

penetra en el suelo superficial y que es controlado por condiciones de

superficie"

• Porcenta0e o tasa de transmisi!n" #s el porcentae de agua que

se mueve en el suelo y que es controlado por los hori!ontes"

T%b&% 11. Ne$!' ,e )-$% CN (%$% )!(&ej!' i,$!&/"i)!' ,e '-e&!

)!be$t-$% > C!#,i)i!#e' %#te)e,e#te' ,e -e,%, II

C!be$t-$% N-e$! ,e C-$%

U'! ,e &%tie$$%

T$%t%ie#t! ! ($)ti)% C!#,i)i/#Hi,$!&/"i)%

A B C D

escuidado,

#n descanso,

sin cultivos

&urcos rectos>>>>>

33 10 2/ 25


46


51/58


C!be$t-$% N-e$! ,e C-$%

U'! ,e &%

tie$$%T$%t%ie#t! ! ($)ti)%

C!#,i)i/#

Hi,$!&/"i)%A B C D

(ultivos

&urcos rectos Pobre 34 1/ 11 2/

&urcos rectos Buena 03 31 17 12

(urvas de nivel Pobre 36 32 15 11

(urvas de nivel Buena 07 37 14 10

(urvas de nivel y en terra!as Pobre 00 35 16 14

(urvas de nivel y en terra!as Buena 04 3/ 31 1/

Pequeños

'ranos

&urcos rectos Pobre 07 30 15 11

&urcos rectos Buena 08 37 18 13


(urvas de nivel Buena 0/ 38 1/ 15

(urvas de nivel y en terra!as Pobre 0/ 34 32 14

(urvas de nivel y en terra!as Buena 72 36 31 1/

&embrios

cerrados

legumbres o

sembrios en

rotaci$n

&urcos rectos Pobre 00 33 17 12

&urcos rectos Buena 71 34 1/ 17



(urvas de nivel y en terra!as Pobre 08 38 16 18

(urvas de nivel y en terra!as Buena 7/ 03 30 16

Pasti!ales o

similares

Pobre 01 32 10 12

@egular 52 02 32 15Buena 82 0/ 35 16

(urvas de nivel Pobre 53 03 1/ 11

(urvas de nivel @egular 47 72 37 18


Pradera Buena 86 71 3/ 31

Bosques

Pobre 57 00 33 18

@egular 80 06 38 32

Buena 47 77 36 33

Patios FFFFFFF 72 35 14 10

(aminos,

incluyendo

derecho de

vía

(ieno FFFFFFF 34 14 13 12

&uperficie firme FFFFFFF 35 15 26 24


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C!#,i)i/# Hi,$!&/"i)%

La condici$n hidrol$gica se refiere a la capacidad de la superficie de la cuenca

para favorecer o dificultar el escurrimiento superficial directo" La condici$n

hidrol$gica depende de la cobertura vegetal de la siguiente manera-

T%b&% 12. C!#,i)i/# Hi,$!&/"i)%

C!be$t-$% Ve"et%& C!#,i)i/# Hi,$!&/"i)%

)ayor al 37N del área Buena

#ntre 76N y 37N del área regular

)enor al 76N del área pobre

#l uso de la tierra es la cobertura de la cuenca e incluye toda clase de

vegetaci$n, bosques escombros, paonales, desmontes, así como las

superficies de agua ;lagos, pantanos, ci:nagas, fangales, etc"< y superficies

impermeables"

T%b&% 13. C&%'i+i)%)i/# i,$!&/"i)% ,e &!' '-e&!'

#12P3 "4

524635 "45C17PC78/

A

&on suelos que tienen altas tasas de infiltraci$n ;bao potencial

de escurrimiento< aun cuando están enteramente moados y

están constituidos mayormente por arenas o gravas profundas,

bien y hasta e9cesivamente drenadas" #stos suelos tienen una

alta tasa de transmisi$n de agua"

B

&on suelos que tienen tasas de infiltraci$n moderadas cuando

están cuidadosamente moados y están constituidosmayormente de suelos profundos de te9turas moderadamente

finas a moderadamente gruesas" #stos suelos tienen una tasa

moderada de transmisi$n de agua"

C &on suelos que tienen baas tasas de infiltraci$n cuando están

completamente moados y están constituidos mayormente por


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#12P3 "4

524635 "45C17PC78/

suelos con un estrato que impide el movimiento del agua hacia

abao, o suelos con una te9tura moderadamente fina" #stossuelos tienen una baa tasa de transmisi$n de agua"

D

Son suelos de alto potencial de escurrimiento, de tasas de

iniltraci!n mu" #a$as cuando est%n completamente mo$ados "

est%n ormados ma"ormente por suelos arcillosos con un alto

potencial de espon$amiento, suelos con &ndice de a'ua

permanentemente alto, suelos con arcilla o capa de arcilla en la

supericie o cerca de ella " suelos supericiales so#re material

casi impermea#le.

stos suelos tienen una tasa mu" #a$a de transmisi!n del

a'ua.

#l uso de la tierra es la cobertura de la cuenca e incluye toda clase de

vegetaci$n, bosques escombros, paonales, desmontes, así como las

superficies de agua ;lagos, pantanos, ci:nagas, fangales, etc"< y superficies

impermeables"

#l tratamiento de la tierra se aplica sobre todo a los usos agrícolas de la tierra

e incluye las prácticas mecánicas tales como sistemas de bordos, curvas de

nivel, terraplenado y eecuci$n de prácticas para el control de erosi$n y

rotaci$n de cultivos"

#l m:todo del &(& ;NRCS) distingue tres clases de tierras seg=n su uso y

tratamiento, esta son-


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• ?ierras cultivadas"

• ?ierras cubiertas de pastos o hierbas"

• ?ierras cubiertas de bosques y arboledas"

8.2.1.Ft!,! R%)i!#%&

&e ha demostrado que para cuencas menores el m:todo @acional tiene un

desempeño adecuado, se usa la siguiente f$rmula para la obtenci$n de

caudales a partir de datos de lluvia"

U 6"431 ( I *

$nde-

( coeficiente de escurrimiento> depende del uso de suelo, cobertura

vegetal y pendiente

I Intensidad ;mmJh


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Q=0,022CIA√ S / A

$nde-

(- variable que depende de la naturale!a de la superficie drenada"

I intensidad má9ima de lluvia en cmJhr

* área drenada en hectáreas

& pendiente media de la cuenca en No

Los cálculos de caudales con los m:todos racionales, BurTli .iegler y &(&

para totas las subcuencas fueron reali!ados en planillas e9cel que se muestran

en ane9os al presente informe" * continuaci$n se muestran el caudal

promedio para la subcuenca y total mayorado a efectos de tomar en cuenta el

periodo de retorno, el sedimento transportado y depositado en el sector del

puente y la pali!ada-

8.2.2.Ft!,! HEC>HS

#l #( )& ;idrologic #ngineering (enter idrology )odeling &ystem< es

un modelo distribuido de simulaci$n hidrol$gica creado por el cuerpo de

ingenieros de los #stados Enidos de Aorteamerica ;E& *rmy (orps esespecialmente empleado para cuencas mayores ;rea Q 47 Mm4< donde e9iste

la necesidad de dividir la misma en subcuencas a efectos de tomar en cuenta


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el almacenamiento retenci$n, la variaci$n espacial de precipitaciones y de las

características de escurrimiento de las cuencas"

#l modelo incorpora varios m:todos de transformaci$n de lluvia en caudal>

modelos de tránsito de crecientes, embalses y otros en escalas de tiempo que

pueden ser desde minutos, días hasta meses"

#s modelo fue empleado en el presente estudio para determinar el caudal de la

cuenca del rio BOPI" Los datos de entrada son las tormentas de diseño, se

selecciona el modelo de transformaci$n de lluvia en caudal, el modelo de

infiltraci$n y perdidas, el modelo de tránsito en ríos, embalses, se introducen

los datos correspondientes y las salidas son los hidrogramas de crecida en

diferentes puntos de las cuencas"

Las tormentas de diseño fueron determinadas en base a las relaciones PFFC

para diferentes periodos de retorno y para una duraci$n típica de lluvias del

sector de 8 horas" La distribuci$n temporal de las tormentas se determin$ con

el m:todo de los bloques alternos"

#l modelo de transformaci$n de lluvia en caudal y perdidas adoptado fue el de

la &(& debido a que los parámetros o datos a introducir son posibles de

determinar" #l modelo de tránsito de la crecido en los ríos adoptado fue el de

)usTingum (unge que requiere de la pendiente, rugosidad, longitud y


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rugosidad del lecho del río los cuales fueron estimados" * continuaci$n se

muestran los datos introducidos y los resultados obtenidos para la cuenca

mayor del puente de BOPI para un periodo de retorno de /76 años"

9. CONCLUSIONES#n el presente informe de hidrología se recopil$ toda la informaci$n

climatol$gica y cartográfica para el dimensionamiento del puente &I'E*AI

'@*A#" &e delimitaron las cuencas, se identificaron las subcuencas, se

determinaron los parámetros morfom:tricos de las cuencas y subcuencas, se

determinaron las precipitaciones ;relaciones PC F IC


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memoria hidrologico puente el tigre.docx

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