UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACUL TAO DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL ESCUELA DE FORMACiÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL "ESTUDIO HIDROLOGICO .E; HIDRAUUCO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DE LA COMUNIDAD DE VILCANCHOS" . . ' . -.... ~ ' .. TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIA ROLAND W. HUARIPOMA BARRIENTOS ASESOR DE TESIS: ING. JAIME LEONARDO BENDEZU PRADO. AYACUCHO - PERÚ 2015 r e ::v-" 1 c,·v tf'3 g /-/.VOL ""' ~tsTUDIO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO DE RIBEREÑA DE LA COMUNIDAD DE VILCANCHOS". RECOMENDADO 13 DE JULIO DEL 2015 APROBADO 07 DE AGOSTO DEL 2015 LA DEFENSA Ing. Edward LEÓ PALACIOS (MIEMBRO) Ing. Jaime 1, ENDEZÚ PRADO (MIEMBRO) Según el acuerdo constatado en el Acta, levantado el 07 de agosto del 2015, en la Sustentación de Tesis presentado por el Bachiller en Ciencias de la Ingeniería Civil Sr. Roland Waldimer HUARIPOMA BARRIENTOS, con la Tesis Titulado "ESTUDIO HIDROLÓGICO / E HIDRÁULICO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DE LA COMUNIDAD DE VILCANCHOS", fue calificada con la nota de QUINCE (15) por lo que se da la respectiva APROBACIÓN. rlos A. PRADO PRADO ES ID ENTE) .- lng. Edward LEON PALACIOS (MIEMBRO) / ARI GUTIÉRREZ BRO) Ing. Jaime L BENDEZÚ PRADO (MIEMBRO) Dedicatoria A mis Padres, Hermanos, Esposa e Hijo mi gran reconocimiento y gratitud por el apoyo incondicionales que me brindaron para concluir mis estudios universitarios. Agradecimientos v' A mi alma máter "Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga", Escuela de Formación Profesional de Ingeniería Civil por su existencia, donde obtuve conocimientos para poder desempeñar en la vida profesional de Ingeniería Civil. v' Al lng. Jaime Leonardo Bendezú Prado por su asesoría, apoyo, comprensión, sabiduría, experiencia y orientación profesional, para la culminación del presente trabajo de investigación. v' A los Docentes de la Escuela de Formación Profesional de Ingeniería Civil, por sus conocimientos que me brindaron a lo largo de mi formación universitaria. v' A todas aquellas personas, compañeros de estudio, amigos que me brindaron su apoyo, tiempo e información para el logro del presente trabajo de investigación. 11 RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo fundamental de realizar el diseño de estructuras de defensa ribereña en la Comunidad de Vilcanchos considerando los caudales máximos, socavación y transporte de sólidos para evitar la inundación de terrenos aledaños al río pampas el análisis hidrológico, de la cuenca del Río Pampas hasta el punto de aforo que es el final de la defensa ribereña para la comunidad de Vilcanchos, donde se iniciará los estudios topográficos, batimétrico, el estudio hidrológico y el posterior transito hidráulico para el diseño de la defensa ribereña de la comunidad Vilcanchos, así como el análisis a nivel de Hidráulica Fluvial para finalmente diseñar la estructura hidráulica para la protección de las avenidas en la margen derecho del Río Pampas. Para el presente trabajo fue necesario recopilar informaciones teóricas, obtener datos de la zona de estudio, datos de precipitaciones pluviales del SENAMHI, levantamiento topográfico de la zona de. estudio con detalle, estudio de suelo de terreno para capacidad portante y para socavación, así estudio de suelo de material de transporte y software como el hec hms y el hec ras, con lo que hizo un modelamiento hidráulico y así conocer los niveles de agua para determinar las alturas de defensa ribereña. Concluyendo que el material disponible en la zona es el canto rodado que es adaptable a un muro de gavión y las dimensiones adecuadas evitarán las inundaciones posteriores. lll ÍNDICE GENERAL DEDICATORIA ................................................................................................................................ 1 AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................... 11 RESUMEN .................................................................................................................................... 111 ÍNDICE GENERAL ....................................................................................................................... IV ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................................... VIII ÍNDICE DE FIGURAS .. : ................................................................................................................. IX l. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1 1.1 GENERALIDADES ............................................................................................................. 1 1.2 METODOLOGÍA ................................................................................................................ 1 1.3 ANTECEDENTES .............................................................................................................. 2 1.4 OBJETIVOS ....................................................................................................................... 4 1.4.1 Objetivos Generales ................................................................................................. 4 1.4.2 Objetivos Específicos ............................................................................................... 4 1.5 MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................................................. 5 1.5.1 Información cartográfica .... : ..................................................................................... 5 1.5.2 Información hidrometeorológica .............................................................................. 5 1.5.3 Aspectos metodológicos ..................................... ~ .................................................... 5 1.6 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO .......................................... 6 1.6.1 Ámbito del estudio .................................................................................................... 6 1.6.2 Ubicación ........................................................................................................ : ......... 7 1.6.3 Metodología de trabajo ............................................................................................. 9 1.7 SÍNTESIS DE LOS TRABAJOS REALIZADOS ............................................................... 12 1. 7.1 Problemática ........................................................................................................... 12 11. INFORMACION BÁSICA ......................................................................................................... 13 2.1 Río ............................................................................................................ : ..................... 13 2.2. Cuencas Hidrográficas ........................................................................................................ 13 2.2.1 Elementos de la Cuenca ................................................................................................ 14 2.2.2. Partes de una Cuenca Hidrográfica ............................................................................. 15 IV 2.2.3. Tipos de Cuencas ......................................................................................................... 15 2.3. Inundación ........................................................................................................................... 15 2.3.1 Causas de las Inundaciones ..................................................................... : ................... 16 2.3.2. Tipos de Inundaciones ................................................................................................. 17 2.4 Defensas Ribereñas ........................................................................................................ 20 2.4.1 Antecedentes Hidrológicos: ......................................................................................... 20 2.4.2 Antecedentes Topográficos y Geomorfológicos: ........................................................ 21 2.4.3 Áreas de Inundación: .......... : ....................................................................................... 21 2.4.4 Diagnóstico: ............................................................................................................ 21 2.4.5 Optimización de la Situación Actual: ..................................................................... 21 2.4.6 Alternativas de Proyectos: ............................................................................................ 21 2.4.7 Preselección de Alternativas: ....................................................................................... 22 2.4.8 Desarrollo ...................................................................................................................... 23 2.5 MODELAMIENTO HIDROLÓGICO .................................................................................. 28 2.5.1 Flujo gradualmente variado .................................................................................... 28 2.5.2 Condiciones de frontera ......................................................................................... 30 2.5.3 Caudales .................................................................................................................. 30 2.5.4 Modelo Digital de Terreno (MDT) ............................................................................ 31 2.5.5 Sistema de Información Geográfica ....................................................................... 31 2.5.6 Coeficientes de rugosidad .................................................. : ................................... 31 111. CARACTERIZACION DE LA CUENCA ..................................... ~ ............................................ 33 3.1 Las cuencas de Interés ........................................................................................................ 33 3.1.1 Ubicación geográfica de la cuenca .............................................................................. 34 3.1.2 Morfología de las cuencas ... : ............................................................................................ 38 IV. ESTUDIO HIDROLÓGICO ....................................................................................................... 67 4.1 GENERALIDADES ........................................................................................................... 67 4.2 ANÁLISIS DE LA SIMILITUD HIDROLÓGICA ................................................................. 67 4.3 . ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN ........................ ~ ........................................................ 68 4.4 4.4.1 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 GENERACIÓN DE PRECIPITACIONES EN LOS PUNTOS DE INTERÉS ............. ~ ......... 68 ANÁLISIS ESTADÍSTICOS DE LOS DATOS ............................................................ 68 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS HIDROLÓGICOS .......... ; ...................................... 69 DIST. GUMBEL O VALOR EXTREMO TIPO! .......................................................... 69 DIST. LOG-NORMAL DE DOS PARÁMETROS ....................................................... 70 DIST. LOG-GANMA O LOG-PEARSON DE TRES PARAMETROS ......................... 71 PRUEBAS DE AJUSTE ............................................................................................ 72 4.5.5. GENERACIÓN DE HIETOGRAMAS EN LAS SUBCUENCAS .................................. 74 V 4 DESCARGAS DE DISEÑO ............................................................ : ..................................... 87 4.5 SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO ................................................................... 87 4.6 CARACTERÍSTICAS DE LAS CUENCAS ........................................................................ 88 4.7 MÉTODO DE HIDROGRAMA UNITARIO ......................................................................... 89 4.8 MODELAMIENTO EN HEC-HMS ..................................................................................... 93 V. ESTUDIO HIDRAÚLICO ............................................................................•............................ 98 5.1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 98 5.1 ECUACIONES GOBERNANTES ...................................................................................... 99 5.1.1 Ecuación de Movimiento del flujo .......................................................................... 99 5.1.2 Secciones Transversales en Cauces Naturales .................................................... 99 5.1.3 Cálculo del Tirante Normal ................................................................................... 1 00 5.1.4 Perfiles del Flujo Gradualmente Variado ............................................................. 101 5.1.5 Ecuaciones para el cálculo de perfiles ................................................................ 1 02 5.2 SIMULACIÓN HIDRÁULICA CON HEC-RAS ................................................................. 103 5.2.1 Datos para la simulación de los ríos del proyecto .............................................. 103 5.2.2 Determinación de los coeficientes de rugosidad de manning en secciones transversales ............................................................................................................................ 1 04 5.2.3 Simulación de flujo permanente a través del tramo de estudio ..................... : ....... 105 5.2.3.1 Simulación para el caso sin defensa ribereña ........................................................ 105 5.2.3.2 Simulación para el caso con defensa ribereña .................................................... 125 VI. ESTUDIO DE HIDRAULICA FLUVIAL ............................ ~ ..................................................... 145 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 145 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS EN CAUCES NATURALES ..................................... 145 Propiedades Físicas de Los sedimentos ............................................................. 146 Inicio del Movimiento de Partículas en Cauces Naturales .................................. 147 Mecanismos de transporte ................................................................................... 147 ECUACIONES GOBERNANTES .................... ; ................................................................ 148 Continuidad de Sedimento ................................................................................... 148 Cálculo de la Capacidad de Transporte ............................................................... 149 Estudios de Transportes de Sedimentos en el. Tramo de Estudio ..................... 150 ESTUDIOS DE SOCAVACIÓN GENERALIZADA ......................................................... 153 VIl. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 168 VJ 7.1 CONCLUSIONES ............................................................................................................... 168 7.2 RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 169 ANEXOS ................................................................................................................................... 171 VII iNDICE DE CUADROS Cuadro N° 2.1 Valores del coeficiente de rugosidad de Manning para cauces naturales 32 Cuadro N° 3.1 Datos de cuenca en zona de estudio 35 Cuadro N° 3.2 Datos de sub cuenca en zona de estudio 37 Cuadro N°3.3: Rectángulo equivalente 40 Cuadro W3.4: Parámetros de forma de las Sub Cuencas 41 Cuadro W3.5: Parámetros de forma de la Cuenca Rio Pampas-Vilcanchos 41 Cuadro W3.6: Cotas para la curva Hipsométrica y polígono de frecuencias de la cuenca norte del río Pampas - Vilcanchos 43 Cuadro W3.7: parámetros de relieve de la Cuenca Rio Pampas-Vilcanchos 45 Cuadro 3.8: Parámetros de la Red Hidrográfica, Cuenca norte del rio Pampas-Vilcanchos 47 ~uadro 3.9: Parámetros geométricos de las subcuencas ·· 47 Cuadro N° 3.1 O Cuadro Resumen de la Cuenca Rio Pampas-Vilcanchos 49 Cuadro 3.11: Cuadro Resumen de las Sub Cuencas Vilcanchos - 49 Cuadro 3.12: Datos de Precipitaciones 60 Cuadro 4.1: Prueba SMIRNOV KOLMOGOROV 73 Cuadro 4.2: Resumen de Precipitaciones 75 Cuadro 4.4: Precipitaciones Max. 24 h. para Periodos de Retorno 79 Cuadro 4.5: Vida Útil de la Obra 87 Cuadro 4.6: Resumen Sub Cuencas 87 Cuadro 4.7: Grupo de Suelo Hidrológico 88 Cuadro 4.8: Curva Número 89 Cuadro 4.9: Número de Curva 90 Cuadro 4.10: Abstracción Inicial 91 ·Cuadro 5.1 Parámetros Hidráulicos- Sin Defensa Ribereña 123 Cuadro 5.2 Parámetros Hidráulicos- Con Defensa Ribereña 142 Cuadro 6.1 Peso específico de las piedras 145 Cuadro 6.2 Propiedades de la arena 146 Cuadro 6.7 Tamaño de Piedra a arrastrar 150 Cuadro 6.8 Fuerza de arrastre 150 Cuadro 6.9 Cantidad de Sólidos Arrastrados 151 Cuadro 6.1 O Espesores indicativos de los revestimientos en colchones y en gaviones en función de la velocidad de la corriente Cuadro 6.11 Gaviones de malla hexagonal a doble torsión VIII 163 165 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Ubicación Política del Distrito de Vilcanchos 8 Figura 1.2: Ubicación de la Cuenca del Rio Pampas en la Provincia de Victor Fajardo- Ayacucho 8 Figura 1.3: Ubicación cartográfica 9 Fig. 2.1 Abertura Hexagonal del Alambre. 24 Fig. 2.2 Gavión tipo Cajón 26 Fig. 2.3 Gavión tipo Colchón. 27 Fig. 2.4 Gavión tipo Saco 27 Figura 2.5: Diagrama de los términos de la ecuación de energía 29 Figura 3.1 - Fuente: MINEDU - Ministerio de educación 33 Imagen 3.2 Cuenca Vilcanchos 34 .Imagen 3.3 Subcuencas Vilcanchos 35 Figura 3.4 Parámetros de relieve de cuencas 42 Figura 3.5 -Curva Hipsométrica y polígono de frecuencias 44 Figura 3.6 - Dirección de flujo en la cuenca norte del rio Pampas 46 Figura 3.7 -Imagen satelital en la cuenca norte del rio Pampas 48 Figura 3.8 - Fuente: Estaciones meteorológicas Región Ayacucho 59 Figura 4.1 Ecuación Regional T=50 años . 76 Figura 4.2 Ecuación Regional T=1 00 años 76 Figura 4.3 Ecuación Regional T=200 años 77 Figura 4.4 Ecuación Regional T=300 años 77 Figura 4.5 Ecuación Regional T=400 años 78 Figura 4.6 Ecuación Regional T=500 años 78 Figura 4.7 hietogramas con la Distribucion Tipo 11 79 Figura 4.8 Hietogramas de Diseño Sub cuenca 1 T=100 años 81 Figura 4.9 Hietogramas de Diseño Sub cuenca 1 T=300 años 83 Figura 4.10 Hietogramas de Diseño Sub cuenca 1 T=SOO años 85 Figura 4.11 Selección del periodo de retorno 86 IX Figura 4.12: Programa Hec-Hms Figura 4.13: Programa Hec-Hms resultados . Figura 4.14: Programa Hec-Hms simulacií T=500años Figura 4.15: Programa Hec-Hms simulacií T=400años Figura 4.16: Programa Hec-Hms simulacií T=300años Figura 4.17: Programa Hec-Hms simulacií T=200años Figura 4.18: Programa Hec-Hms simulacií T=100años Figura 4.19: Programa Hec-Hms simulacií T=50años Figura 5.1: Fuerzas Actuantes en un Fluido Figura 5.2: Sección Transversal en Cauces Naturales Figura 5.3: Esquema para superficie libre de agua Figura 5.4: Balance de Energía Figura 5.5 Coeficientes de manning en las secciones Figura 5.6 Secciones en planta Figura 5.7 Sección Transversal Km 0+000 al Km 0+923.92 sin defensa ribereña Figura 5.8 P~rfil Longitudinal Del Río sin defensa ribereña Figura 5.9 Sección Transversal Km 0+000 al Km 0+923.92 con defensa ribereña Figura 5.10 Perfil Longitudinal Del Río con defensa ribereña Figura 6.1: Capacidad de transporte entre secciones X 92 93 93 94 94 95 95 96 98 99 100 101 104 105 106 122 125 141 148 l. INTRODUCCIÓN 1.1 GENERALIDADES Las comunidad de Vilcanchos ubicada en la margen derecha del rio Pampas ha sido afectada por las inundaciones suscitadas en el periodo de lluvias de años anteriores, habiendo sido inundado muchas casas, terrenos de cultivo y algunas calles, de igual forma debido ál desbordamiento del río Pampas, en la margen derecho se produce una fuerte sedimentación de material de este río, debido a la cantidad de material que transporta desde la parte alta de la cuenca. El presente estudio permitirá conocer la disponibilidad hídrica, a nivel de la cuenca y subcuencas, el modelamiento de la cuenca, la información básica, el análisis de los parámetros meteorológicos, el análisis y tratamiento de la información pluviométrica, el análisis y tratamiento de la información hidrométrica, la determinación de la disponibilidad de agua, el análisis de máximas avenidas, el análisis de socavación. Dicha información obtenida permitirá realizar un adecuado dimensionamiento de .la defensa ribereña para_ la comunidad de Vilcanchos en el río pampas. 1.2 METODOLOGÍA Los primeros trabajos se realizaron a nivel de campo "in situ", ejecutando trabajos especializados y a detalle sobre aspectos relevantes al proyecto. como la topografía hidrográfica (Batimetría) con un ecosonda Raymarine A65, el aforo de caudales con el correntómetro FL 16 F/ow Logger que mediante una computadora portátil registra el caudal y velocidad del rio en tiempo real, así mismo el equipo de · topografía mediante una estación total hizo el levantamiento topográfico a detalle del contorno del rio aguas abajo y aguas arriba. Los caudales de· máximas avenidas en la comunidad de Vilcanchos se han produCido los años 2008 y 201 O donde el nivel del agua del rio Alto Pampas inundaron las zonas agrícolas y viviendas de dicha Comunidad. . Con respecto a la Hidráulica Fluvial se consideran aspectos importantes como granulometría del lecho, mediante el cual se encuentra los diámetros característicos como el d 40 , d 50 , d 90 , etc., a partir de los mismos podremos determinar el ancho estable del cauce, con el fin de ubicar la estructura de la defensa ribereña conveniente. La inexistencia y/o insuficiente información hidrometeorológica en los puntos de interés, nos ha obligado al empleo de metodologías que apoyándose lo máximo posible en la información existente en cuencas vecinas y en los factores físicos, ecológicos e hidrológicos que afectan al clima y la producción de escurrimiento permitan determinar en forma indirecta los diversos .parámetros hidrológicos. Se estima que los resultados obtenidos son confiables para los fines del estudio, aún más si en las diversas fases del análisis se aplicaron criterios conservadores. Se ha recurrido a toda información existente tanto primaria y secundaria en la cartografía nacional, mapas digitales y softwares de. visualización de modelos digitales de terreno como Google Earth, ArcGIS, ArcHydro, AutoCAD y otros para la contrastación y procesamiento de la información referida al presente trabajo de · tesis. Así mismo se ha utilizado softwares de cálculo numérico como Excel, Mathcad, Matlab para la programación de las formulas y ecuaciones gobernantes de los fenómenos físicos involucrados en la formulación de este proyecto. Finalmente se utiliza también programas comerciales como el HEC-HMS, HEC­ RAS, HEC-GeoRAS y otro del campo de la hidrología e hidráulica. 1.3 ANTECEDENTES En la región Ayacucho se han realizado diversos estudios hidrológicos a nivel de subcuencas, para fines de aprovechamiento hídrico en sector agrícola, hidroenergético, minero, entre otros. En el común de estos estudios la información climática es muy limitada y la hidrológica es casi nula, por lo que se ha tenido que recurrir al uso de diferentes metodologías para la generación de caudales, según los objetivos específicos y alcances del estudio. La técnica de regionalización de 2 las variables hidroclimáticas ha estado orientada principalmente a la determinación de un gradiente en función a la altitud utilizando información hidroclimática de grupos de estaciones representativas del área de estudio. Los gradientes así determinados son utilizados para generar la información hidroclimática hacia la cuenca de interés estimando la información climática en la cota que representa la altitud media de la cuenca. La información hidroclimática así generada es utilizada como insumo para la generación de caudales mediante el modelos hidrológicos. Como antecedentes de investigaciones que sirvieron para la realización del presente estudio, tenemos: • El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú - SENAMHI conjuntamente con el Ministerio del Medio Ambiente han realizado el estudio "caracterización de la oferta hídrica superficial en /as cuencas de /os ríos Pampas, Apurímac y Urubamba", donde abordan de manera general los primeros resultados que sé han obtenido en la determinación de la disponibilidad hídrica superficial en las principales subcuencas del sistema hídrico de estas cuencas amazónicas. Los resultados que se presentan, corresponden a las características medias del comportamiento hidrológico para el periodo de análisis de 1970 al 2009. • El Ministerio de Agricultura, La Autoridad Nacional del Agua a través de la Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídr.icos, han realizado la investigación "Evaluación de Recursos Hídricos superficiales en las cuencas del río Pampas", bajo el objetivo principal de evaluar, cuantificar y simular el comportamiento de los recursos hídricos en cantidad y oportunidad de la cuenca del río Pampas, estableciéndose el balance hídrico a nivel de cuenca, y que sirva como base para la planificación hidrológica, y de esta manera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento del recurso hídrico, y a su vez mejorar la gestión de la Autoridades Locales de Agua: ALA Ayacucho, ALA Andahuaylas y 3 ALA Apurímac y principalmente de la Autoridad Administrativa de Agua Pampas-Apurí mac. • En el año 2008, según el marco de la Segunda Comunicación Nacional del Perú, sub producto "Determinación de la relación entre el Cambio Climático, el retroceso de los Glaciares y los Impactos en la disponibilidad de agua en el Perú", el SENAMHI a través de la Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos - DGH, se actualizó la información de precipitación evapotranspiración y escurrimiento multianual generando mapas a nivel de Perú para el periodo de referencia 1970-2007. • En síntesis estos estudios de referencia realizados en la zona de estudio y particularmente en la cuenca del río Pampas, aportan al conocimiento de la hidroclimatología regional y proporcionan bases teóricas sobre metodologías y modelos matemáticos que han sido probados y validados. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivos Generales Realizar el diseño de estructuras de defensa ribereña en la Comunidad de Vilcanchos considerando los caudales máximos, socavación y transporte de sólidos para evitar la inundación de terrenos aledaños al río pampas. 1.4.2 Objetivos Específicos - Determinar la socavación y transporte de sólidos para el diseño de defensa ribereña en la Comunidad de Vilcanchos. - Realizar un estudio de precipitación escorrentía en la cuenca de estudio. - Determinar las características del suelo en el punto de interés. - Realizar un estudio topográfico y batimétrico aguas arriba y aguas abajo del punto donde se planteará la defensa ribereña. - Calcular los caudales máximos en el punto de interés 4 1.5 MATERIALES Y MÉTODOS 1.5.1 Información cartográfica • Carta Nacional 1:100000 del Instituto G~ográfico Nacional. • Carta Nacional 1: 25000 del Instituto Geográfico Nacional. • Mapas temáticos digitales cuencas de la Autoridad Nacional del Agua. • Base Gráfica en GIS OZ_Ayacucho. • Modelo de Elevación Digital del Terreno. 1.5.2 Información hidrometeorológica Series mensuales de Precipitación, de las estaciones meteorológicas de Huamanga, Chiara, Quinua, Wayllapampa San Miguel, Paras, San Pedro de Cachi y Chuschi, según el detalle del Anexo. 1.5.3 Aspectos metodológicos La metodología utilizada para la generación de los caudales de máximas avenidas se sustenta en la utilización del modelo hidrológico HEC-HMS que utiliza los siguientes componentes: modelos de cuenca, modelos meteorológicos, especificaciones de control y datos de entrada. Una simulación calcula la transformación de lluvia a caudal en el modelo de la cuenca, dada la entrada del modelo meteorológico. Las especificaciones de control definen el periodo de tiempo durante el cual se realizará la simulación y el intervalo de tiempo a utilizar. Los componentes de los datos de entrada, tales como las series temporales, tablas y datos por celdas son requeridos como parámetros o condiciones de contorno tanto en el modelo de la cuenca como en el meteorológico. • ·Componentes del modelo de la cuenca.- El modelo de la cuenca representa la cuenca física. El usuario desarrolla el modelo de la cuenca incluyendo y conectando elementos hidrológicos. Los elementos hidrológicos usan modelos matemáticos para describir los procesos físicos que se producen en la cuenca. 5 • Componentes del modelo meteorológico.- El modelo meteorológico calcula la entrada de precipitación que requiere un elemento de subcuenca. El modelo meteorológico puede usar precipitación puntual o por celdas y puede modelar precipitación sólida y líquida junto con la evapotranspiración. Los métodos de evapotranspiración incluyen el método constante mensual y el de Priestley Taylor. Un método de evapotranspiración se requiere únicamente cuando se desee una respuesta de la cuenca continua o a largo plazo. • Componentes de las especificaciones de control.- Las especificaciones de control se refieren al tiempo de duración de la simulación, incluyendo también fecha y hora de comienzo y fin del proyecto e intervalo de cálculo. • Componentes de la entrada de datos.- Datos de series temporales, pares de datos y datos por celdas son requeridos como parámetros o condiciones de contorno en los modelos de la cuenca y meteorológicos. Los datos de entrada pueden introducirse a mano o bien pueden referenciarse a un registro en un fichero HEC-DSS (HEC-Data Storage System). Todos los datos por celdas deben referenciarse a un registro HEC-DDS existente. 1.6 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁREA DE ESTUDIO 1.6.1 Ámbito del estudio La zona del proyecto que contempla el presente Estudio Base se encuentra en la Comunidad de Vilcanchos por donde pasa el rio Pampas. El inicio del ámbito de estudio se encuentra ubicada a 300m aguas abajo del eje del puente existente y a 500m hacia aguas arriba del río Pampas, por ambas márgenes. El eje del puente carrozable esta aproximadamente a 30m aguas arriba del puente colgante existente. La ubicación de la zona en estudio, se ha realizado tomando en cuenta los siguientes aspectos fundamentales: ubicación en un tramo del río, preferentemente zona de probable inundaci6n, la defensa ribereña paralelo al eje del río, material arena y canto rodado en terreno del lecho del río, eficiencia económica, mínimo impacto ambiental. . 6 " 1.6.2 Ubicación La zona de estudio está ubicado en la comunidad de Vilcanchos, Distrito de Vilcanchos, Provincia de Víctor Fajardo, Departamento de Ayacucho. 1.6.2.1 Ubicación Política El rio Pampas y el lugar donde se plantea la defensa ribereña se encuentra ubicado políticamente en: Región: Ayacucho Departamento: Ayacucho Provincia: Víctor Fajardo Distrito: Vilcanchos Comunidad: Vilcanchos Geográficamente el distrito de Vilcanchos está situado en la zona nor-oeste de la provincia de la Víctor Fajardo y su territorio abarca el 20% del total de la provincia y está ubicado en una altitud que oscila entre 2,940 a 4,11 O m.s.n.m. En la Figura adjunta se muestra la ubicación general del proyecto y específicamente la delimitación de la cuenca de estudio. 7 Figura 1.1: Ubicación Política del Distrito de Vilcanchos. ) ~ "''·''" ~,....___,__..._ + 0~129km Figura 1.2: Ubicación de la Cuenca del Rio Pampas en la Provincia de Víctor Fajardo­ Ayacucho. 8 1.6.2.2 Ubicación Cartográfica Cartográficamente se encuentra ubicado en el cuadrante 28n (Sistema de Proyección UTM, zona 18) Projected Coordinate System WGS 1984 UTM Zone 188 Projection Transverse Mercator Geographic Coordinate System GCS WGS 1984 Datum D WGS 1984 Prime Meridian Greenwich Figura 1.3: Ubicación cartográfica. 1.6.3 Metodología de trabajo 1.6.3.1 Actividades Preliminares Para la realización del estudio se efectuaron una serie de actividades preliminares previas a los trabajos de campo, que se mencionan a continuación: 9 • Coordinaciones de trabajo con los Administradores Locales de Agua de Ayacucho, con la finalidad de asesoramiento e información disponible. • Coordinaciones con los funcionarios de la Comunidad de Vilcanchos, del distrito de Vilcanchos, que se ubica en el ámbito del estudio. • Coordinaciones con las diferentes entidades relacionadas con el tema, instituciones públicas y privadas, gobierno regional y local, organizaciones de base, para lograr un trabajo participativo. 1.6.3.2 Trabajos de Campo Los trabajos de campo realizados durante la ejecución del estudio correspondieron a: • Reconocimiento in situ de las principales características geomorfológicas de la del Rio Alto Urubamba y de la cuenca, cobertura vegetal, recursos hídricos y otros. • Reconocimiento del sistema hidrográfico de la cuenca, en cuanto a la red de drenaje, características principales de las fuentes hídricas superficiales, disponibilidad hídrica superficial (ríos, quebradas, manantiales), y otros. • Evaluación de la infraestructura hidráulica existente en la Unidad Hidrográfica de Análisis del Rio Pampas. • Reconocimiento de las estaciones hidrometeorológicas de la cuenca y cuencas vecinas. • Estudio de batimetría del rio Pampas (topografía hidrográfica) • Topografía de contorno de la zona del proyecto. • Reconocimiento de las trazas de máximas avenidas • Ubicación preliminar de la defensa ribereña. • Fotografías e informaciones complementarias necesarias para el procesamiento del estudio hidrológico e hidráulico para la construcción de la defensa ribereña de la Comunidad de Vilcanchos. JO 1.6.3.3 Trabajos de Gabinete Los trabajos de gabinete durante la ejecución del estudio correspondieron a: • Revisión de estudios hidrológicos realizados, teniendo en cuenta su relevancia y su cronología. • Diagnóstico general de la situación actual de la cuenca desde el punto de vista de recursos hídricos. • Delimitación de las Unidades Hidrográficas más importantes. • Desarrollo del aspecto climatológico de la cuenca, describiendo las diferentes variables climáticas como son la precipitación, temperatura, humedad relativa y clasificación climática de la cuenca. • Descripción de las características fisiográficas de la cuenca, como son los parámetros de forma, relieve y drenaje, de la cuenca y subcuencas más representativas. • Descripción de los registros históricos hidrometeorológicos disponibles para el estudio, en cuadros y gráficos. • Análisis de la información hidrometeorológica que incluye: el análisis de consistencia (análisis gráfico de hidrogramas, doble masa, análisis estadístico de saltos y tendencias); completación y extensión de series. • Determinación de la disponibilidad u oferta de agua mensualizada a nivel de cada unidad hidrográfica seleccionada. • Disponibilidad del recurso hídrico a distintos niveles de persistencia o probabilidad (50%, 75% y 95%). • Evaluar eventos hidrológicos extremos, determinación de caudales máximos para diferentes periodos de retorno, con .fines de diseño y que servirían con fines de prevención y planificación hidrológica. • Determinación de las avenidas máximas extraordinarias. • Determinación de la socavación general y local en los puntos de interés. 11 1.7 SÍNTESIS DE LOS TRABAJOS REALIZADOS Para lograr los objetivos del presente estudio se realizaron las siguientes actividades: • Recopilación, análisis y evaluación de información existente. • Reconocimiento hidrográfico - geomorfológico. • Inventario de fuentes de aguas superficial. • Toma de parámetros físicos de la cuenca. • Análisis e interpretación de datos. • Elaboración del informe final. 1.7.1 Problemática La ocurrencia de inundaciones en el País y su relación con los eventos extremos y los impactos económicos y sociales, ocurridas en el ámbito de las cuencas del rio Pampas han originado anegamiento de riberas, desborde de canales, corte de carreteras, interrupción de suministro de agua y contaminación, inundación y erosión de predios agrícolas y falla de drenes. Las precipitaciones extremas y las inundaciones, en estas subcuencas se deben fundamentalmente a procesos naturales meteorológicos o acciones antrópicas. En el cauce del río Pampas, las inundaciones catastróficas son ocasionadas por el desbordamiento de una avenida ordinaria o extraordinaria con gran capacidad para erosionar o sedimentar. En este proceso de inundación ocurren pérdidas de cultivos, disminución de tierras de cultivo, deterioro de infraestructura vial, hidráulica y centros poblados; amenazando la vida de los pobladores. Por lo tanto, la ribera de este rio es considerado muy vulnerable ante la presencia de estos eventos de crecida; como consecuencia de la insuficiente obras de defensas ribereña, cauces colmatados, etc. 12 11. INFORMACION BÁSICA 2.1 Río. Es una corriente natural de agua que fluye con continuidad. Posee un caudal determinado y desemboca en el mar, en un lago o en otro río, en cuyo caso . se denomina afluente. La parte final de un río es su desembocadura. Las variaciones de caudal lo define el régimen hidrológico, estas variaciones temporales se dari durante o después. de las tormentas. En casos extremos se puede producir la crecida cuando el aporte de agua es mayor que la capacidad del río para evacuarla, desbordándose y cubriendo las zonas llanas próximas. El agua que circula bajo tierra (caudal basal) tarda mucho más en alimentar el caudal del río y puede llegar a él en días, semanas o meses después de la lluvia que generó la escorrentía. Los desbordamientos en los tramos bajos de las corrientes naturales donde la pendiente del cauce es pequeña y la capacidad de transporte de sedimentos es reducida, puede provocar inundaciones, las cuales pueden traer consecuencias socioeconómicas graves en la medida que afecten asentamientos humanos, centros de producción agrícola o industrial e infraestructura vial. Para controlar el nivel máximo dentro de la llanura de inundación, se deben colocar protecciones, entre las alternativas de obras de defensas fluviales se puede mencionar: Limpieza y rectificación del cauce, obras de canalización, obras de abovedamiento, entre otras. 2.2. Cuencas Hidrográficas.- Es la porción de territorio drenada por un único sistema de drenaje natural. Una cuenca hidrográfica se define por la sección del río al cual se hace 13 referencia y es delimitada por la línea de las cumbres, también llamada «divisor de aguas» o «divisoria de aguas», a partir de la sección de referencia. En la medida en que se avanza hacia aguas abajo, la superficie de la cuenca va aumentando. 2.2.1 Elementos de la Cuenca. El Río Principal El río principal actúa como el único colector de las aguas. A menudo la elección del río principal es arbitraria, pues se pueden seguir distintos criterios para su elección (el curso fluvial más largo, el de mayor caudal medio, el de mayor caudal máximo, el de mayor superficie de cuenca, etc.). Los Afluentes Son los ríos secundarios que desaguan en el río principal. Cada afluente tiene su respectiva cuenca, denominada sub-cueñca El Relieve de la Cuenca El relieve de la cuenca es variado. Está formado por las montañas y sus flancos; por las quebradas, valles y mesetas. Las Obras Humanas Las obras construidas por el hombre, también denominadas intervenciones andrógenas, que se observan en la cuenca suelen ser viviendas, ciudades, campos de cultivo y vías de comunicación. El factor humano es siempre el causante de muchos desastres dentro de la cuenca, ya que se sobreexplota la cuenca quitándole recursos o «desnudándola» de vegetación y trayendo inundaciones en las partes bajas. 14 2.2.2. Partes de una Cuenca Hidrográfica. Cuenca Alta Es la parte de la cuenca· hidrográfica en la cual predomina el fenómeno de la socavación. Es decir que hay aportación de material terreo hacia las partes bajas de la cuenca, visiblemente se ven trazas de erosión. Cuenca Media Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cual mediamente hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión. Cuenca Baja Es la parte de la cuenca hidrográfica en la cual el material extraído de la parte alta se deposita. 2.2.3. Tipos de Cuencas. Existen tres tipos de cuencas hidrográficas: • Exorreicas: avenan sus aguas al mar o al océano. • Endorreicas: desembocan en lagos o lagunas, siempre dentro del continente. • Arreicas: las aguas se evaporan o se filtran en el terreno. Los arroyos, aguadas y cañadones de la meseta central patagónica pertenecen a este tipo, ya que no desaguan en ningún río u otro cuerpo hidrográfico de importancia. 2.3; Inundación. Es la ocupación por el agua de zonas o áreas que en condiciones normales se encuentran secas. Se producen debido al efecto del ascenso temporal del nivel del río, lago u otro. En cierta medida, las inundaciones pueden ser eventos ontrolables por el hombre, dependiendo del uso de .la tierra cercana a los causes de los ríos. 2.3.1 Causas. de las Inundaciones. 2.3.1.1. Causas Naturales. · f Meteorológicas: Las grandes lluvias son la causa natural principal de inundaciones, pero además hay otros factores importantes, entre ellos se encuentran: Exceso de precipitación: Los temporales de lluvias son el origen principal de las avenidas. Cuando el terreno no puede absorber o almacenar toda el agua que cae esta resbala por la superficie (escorrentía) y sube el nivel de los ríos. f No Meteorológicas: Invasión del mar, Deshielo. 2.3.1.2. Causas No Naturales (Antropicas). • Rotura de presas. Cuando se rompe una presa toda el agua almacenada en el embalse es liberada bruscamente y se forman grandes inundaciones muy peligrosas. • · Actividades humanas. Los efectos de las inundaci.ones se ven agravados por algunas actividades humanas como por ejemplo: - Al asfaltar cada vez mayores superficies se impermeabiliza el suelo, lo que impide que el agua se absorba por la tierra y facilita el que con gran rapidez las aguas lleguen a los cauces de los ríos a través de desagües y cunetas. 16 - Las canalizaciones solucionan los problemas de inundación en algunos tramos del río pero los agravan en otros a los que el agua llega mucho más rápidamente. - La ocupación de ·los cauces por construcciones reduce la sección útil para evacuar el agua y reduce la capacidad de la llanura de inundación del río. La consecuencia es que las aguas suben a un nivel más alto y que llega mayor cantidad de agua a los siguientes tramos del río, porque no ha podido ser embalsada por la llanura de inundación, provocando mayores desbordamientos. 2.3.1.3 Causas Mixtas. En algunas ocasiones puede producirse una inundación por la rotura de una obra hidráulica, por causas meteorológicas. 2.3.2. Tipos de Inundaciones. Las inundaciones pueden clasificarse de acuerdo con: 2.3.2.1. Por el tiempo de duración. Estas pueden ser: a. Inundaciones muy rápidas producidas por lluvias de intensidad muy fuerte (superior a 180 mm/h) pero muy cortas (menos de 1 hora). La cantidad de lluvia totalizada no supera los 80 mm. Usualmente producen inundaciones locales en las ciudades y pueblos (inundaciones de plazas, garajes, sótanos, etc., debido a problemas de drenaje) o en pequeñas cuencas con mucha pendiente, produciéndose las llamadas inundaciones súbitas. b. Las inundaciones produCidas por lluvia de intensidad fuerte o moderada (superior a 60 mm/h) y duración inferior a 72 horas. 17 Cuando estas lluvias afectan a ríos con mucha pendiente o con mucho transporte sólido, las inundaciones pueden ser catastróficas. Es posible distinguir entre dos categorías: - InundaCiones catastróficas producidas por lluvias de fuerte intensidad durante dos o tres horas, y una duración total del episodio inferior a 24 horas. - Las inundaciones catastróficas producidas por lluvias de intensidad fuerte y moderada durante dos o tres días. 2.3.2.2 Según el origen que las genere. • Pluviales (Por Exceso de lluvia). Ocurren cuando el agua de lluvia satura la capacidad del terreno y no puede ser drenada, acumulándose por horas o días sobre el terreno. Fluviales (Por Desbordamiento de Ríos). La causa de los desbordamientos de los ríos y los arroyos hay que atribuirla en primera instancia a un excedente de agua, igual que la sequía se atribuye al efecto contrario, la carencia de recursos hídricos. El aumento brusco del volumen de agua que un lecho o cauce es capaz de transportar sin desbordarse produce lo que se denomina como avenida o riada. Una avenida es el paso por tramos de un río, de caudales superiores a los normales, que dan lugar a elevaciones de los niveles de agua. 2.3.2.3. Protección contra Inundaciones La protección contra las inundaciones incluye, tanto las medidas estructurales, como los no estructurales, que dan protección o reducen los riesgos de inundación. ' Las Medidas Estructurales: Incluyen las represas y reservorios, modificaciones a los canales de los ríos, diques y riberos, depresiones para desbordamiento, cauces de alivio y obras de drenaje. Para controlar las 18 inundaciones, en riberos y mejoramiento al canal, incrementan la capacidad del río, aumentan su velocidad de flujo, o logran los dos efectos, simultáneamente. Las modificaciones al canal que se pueden realizar son: dragarlo para que sea más ancho o profundo, limpiar la vegetación u otros residuos, emparejar el lecho o las paredes, o enderezarlo; todo esto ayuda aumentar la velocidad del agua que pasa por el sistema, e impedir las inundaciones. Al enderezar el canal, eliminado los meandros, se reduce el riesgo de que el agua rompa la orilla del río en la parte exterior de las curvas, donde la corriente es más rápida y el nivel es más alto. Las Medidas No Estructurales: Consiste en el control del uso de los terrenos aluviales mediante zonificación, los reglamentos para su uso, las ordenanzas sanitarias y de construcción, y la reglamentación del uso de la tierra de las cuencas hidrográficas. Las medidas no estructurales para controlar las inundaciones, tienen el objetivo de prohibir o regular el desarrollo de la zona aluvial, o la cuenca hidrográfica, o proteger las estructuras existentes, a fin de reducir la posibilidad de que sufran pérdidas debido a la inundación. Al igual que toda medida preventiva, son menos costos·as que el tratamiento (es decir, la instalación de las medidas estructurales necesarias para controlar ·las inundaciones). Esencialmente, las medidas no estructurales son beneficiosas, porque no tratan de regular el modelo natural de inundación del río. La filosofía actual de muchos planificadores y fomentadores de políticas, es que es mejor mantener los terrenos aluviales sin desarrollo, como áreas naturales de desbordamiento. Sin embargo, si existe desarrollo en la zona aluvial, se deberá utilizar control no estructural, conjuntamente con las medidas estructurales. Las medidas no estructurales pueden ser efectivas en el grado en que el gobierno sea capaz de diseñar e implementar el uso adecuado del terreno. 19 2.4 Defensas Ribereñas. Son estructuras construidas para proteger las áreas aledañas a los ríos, contra los procesos de erosión de sus márgenes producto de la excesiva velocidad del agua, que tiende arrastrar el material ribereño y el socavación que ejerce el río, debido al régimen de precipitaciones abundantes sobre todo en época de invierno, ya que son causantes de la desestabilización del talud inferior y de la plataforma de la carretera. Estas obras se colocan en puntos localizados, especialmente para proteger algunas poblaciones y, singularmente, las vías de comunicación, estas pueden ser efectivas para el área particular que se va a defender, pero cambian el régimen natural del flujo y tienen efectos sobre áreas aledañas, los cuales deben ser analizados antes .de construir las obras. Para llevar a cabo un proyecto de defensas fluviales es fundamental contar con una serie de informacion preliminar o antecedentes que permitan diagnosticar el problema que se quiere solucionar; como: hidrológicos, topográficos y geomorfológicos. Así también se requerirá antecedentes sobre inundaciones anteriores, daños provocados, zonas afectadas, etc. 2.4.1 Antecedentes Hidrológicos: Se debe contar con un estudio hidrológico del río, con el fin de determinar los caudales de diseño, que .definirán el dimensionamiento apropiado de las obras. El estudio hidrológico tiene por objeto obtener el· mejor ajuste, con los datos existentes a esa fecha a través las funciones de distribución más aceptadas que permitan conocer el margen de error disponible de cada uno con el objeto último de brindar una herramienta a los tomadores de decisión. Los estudios hidrológicos analizan alturas del pelo de agua y del caudal de paso son elementos básicos para la determinación de las dimensiones y sitio de traza más óptimos para diseñar defensas costeras en áreas de riesgo hídrico. 20 2.4.2 Antecedentes Topográficos y Geomorfológicos: Para esto se requiere de estudios realizados de levantamiento aerofotogramétrico y planos topográficos. El estudio geomorfológico caracteriza el suelo y determina su composición, granulometría y grado de compactación. Este estudio junto con el hidrológico, permitirá determinar los principales parámetros de escurrimiento, velocidad y niveles, para los diferentes caudales. 2.4.3 Áreas de Inundación: Las verificaciones hidráulicas teóricas, permiten realizar el pronóstico de los ejes hidráulicos bajo diferentes condiciones de caudales. Se deberá delimitar las posibles áreas de inundación en el sector de interés, asociando los períodos de recurrencia de los eventos señalados en el análisis hidrológico con las probabilidades de ocurrencia de éstos. 2.4.4 Diagnóstico: Basado en los antecedentes recopilados en la etapa anterior, se deberá realizar un acabado diagnóstico de las condiciones actuales del cauce, describiendo el origen del problema que se desea solucionar. 2.4.5 Optimización de la Situación Actual: Esta corresponde a pequeñas inversiones o trabajos que eventualmente podrían mejorar la situación actual o sin proyecto. En general, obras de limpieza y rectificación de cauces pueden constituir un mejoramiento de la situación actual. 2.4.6 Alternativas de Proyectos: En función de los daños que se pretende evitar, se debe plantear la mayor cantidad de alternativas técnicas que den solución al problema. Se plantean soluciones para eliminar los puntos de estrechamiento de cauces, regularización de riberas para mejorar su rugosidad, ampliación general del 21 lecho, construcción de defensas en sectores externos al cauce con el fin de limitar las zonas de inundación, canalización, revestimiento de cauces, dar un nuevo trazado al cauce para dar descarga en otros sectores posibilitando deprimir el eje hidráulico, etc. 2.4. 7 Preselección de Alternativas: En general, corresponde en esta etapa utilizar criterios técnicos que restrinjan la materialización física de algunas alternativas. La construcción de defensas costeras es una estrategia recurrente para la protección de obras civiles, bienes e infraestructura de servicios en áreas de riesgo hídrico, sin embargo toda defensa en sí misma encierra una paradoja dado que al incrementar la altura del terraplén se protege una mayor superficie, aunque ante un eventual colapso la destrucción es proporcional a su altura. Definir la altura más adecuada para una defensa costera puede resultar incompleta, si solo se contemplan los componentes técnicos, físicos y de materiales de la obra. Un aspecto relevante y significativo es el relacionado al ámbito de protección de la estructura en términos productivos. Las obras de defensa ribereña estarán sometidas a diferentes efectos en mayor o menor grado según se presenten las condiciones hidráulicas y la naturaleza del terreno de fundación. Estos efectos son: • Deformabilidad y resistencia de la fundación. • Posibilidad de la socavación de la base. • Estabilidad. • Efecto abrasivo por transporte de material de fondo. • Empuje de tierras detrás de la estructura. Por otra parte, las obras además de ser eficientes, deben ser económicas, para lo cual se considera los siguientes factores: • Disponibilidad y costo de materiales de construcción. • Costo de construcción 22 o Costo de mantenimiento. o Durabilidad de las obras. o Condiciones constructivas. • Correspondencia con obras colindantes. La forma y el material empleado en su fundamentalmente en función de: o Los materiales disponibles localmente. construcción varía, o El tipo de uso que se da a las áreas aledañas. Generalmente en áreas rurales se usan diques de tierra, mientras que en las áreas urbanas se utilizan diques de hormigón. 2.4.8 Desarrollo Las Defensas Ribereñas son estructuras que se colocan en las márgenes de los ríos para evitar desbordamientos. Estas obras se pueden clasificar según el sitio donde se van a construir ya sean en zonas rurales o en zonas urbanas. 2.4.8.1 Clasificación de los Tipos de Defensas Entre los tipos de obras que se han seleccionado, se tienen los de tipo flexible y los de tipo rígido. Obras de Tipo Flexible Cuando los suelos ofrecen importantes deformaciones: Muros de Gaviones: Son paralelepípedos rectangulares construidos a base de un tejido de alambre de acero, el cual lleva tratamientos especiales de protección como la galvanización y la plastificación. Se colocan a pie de obra desarmados y luego es rellenado de piedra de canto rodado o piedra chancada con determinado tamaño y peso específico, este material permite emplear sistemas constructivos sencillos, flexibles, versátiles, económicos y que puedan integrarse al paisaje circundante. Los muros en gaviones representan una solución extremadamente válida desde el punto de vista técnico para construir muros de contención en cualquier ambiente, clima y estación. Tales estructuras son eficientes, no necesitando mano de obra especializada o medios mecánicos particulares, a menudo las piedras para el relleno se encuentran en las cercanías. Tienen la ventaja de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia. Esta disposición forma una malla de abertura hexagonal unida por triple torsión para formar un espacio rellenable de manera que cualquier rotura puntual del alambre no desteja la malla. El enrejado hace que las piedras se deslicen entre la misma y el terreno, impidiendo una caída brusca, o simplemente que queden sujetas sin deslizarse. En la Fig. 1 se muestran las características de la malla. Fig. 2.1 Abertura Hexagonal del Alambre. Principales características de las estructuras de gavión: 24 - Flexibilidad - Permeabilidad - Versatilidad - Economía -Estética. Los Muros de Gaviones tienen diferentes usos, entre ellos tenemos: • Muros de Contención: Los muros de Gaviones están diseñados para mantener una diferencia en los niveles de suelo en sus dos lados constituyendo un grupo importante de elementos de soporte y protección cuando se localiza en lechos de ríos. • Conservación de Suelos: La erosión hídrica acelerada es considerada sumamente perjudicial para los suelos, pues debido a este fenómeno, grandes superficies de suelos fértiles se pierden; ya que el material sólido que se desprende en las partes media y alta de la cuenca provoca el azolvamiento de la infraestructura hidráulica, eléctrica, agrícola y de comunicaciones que existe en la parte baja. • Control de Ríos: En ríos, el gavión acelera el estado de equilibrio del cauce. Evita erosiones, transporte de materiales y derrumbamientos de márgenes, además el gavión controla crecientes protegiendo valles y poblaciones contra inundaciones. • Protección de Alcantarillas: Proporcionan una efectiva protección para alcantarillas de carreteras y ferrocarriles, ya que la rugosidad y flexibilidad de la estructura le permite disipar la fuerza del flujo de agua y proteger la salida de la alcantarilla contra la erosión. • Apoyo y Protección de Puentes: En los estribos de puentes, se pueden utilizar gaviones tipo caja, tipo saco y tipo colchón combinados o individualmente, logrando gran resistencia a las cargas previstas. 25 Tipos de Gaviones: f Gavión Tipo Caja: Son paralelepípedos regulares de dimensiones variadas pero con alturas de 1.0m a 0.50m; conformados por una malla metálica tejida a doble torsión para ser rellenados en obra con piedras de dureza y peso apropiado, como se muestra en la Fig. 2 Fig. 2.2 Gavión tipo Cajón f Gavión Tipo Colchón: Son aquellos cuya altura fluctúa entre O, 17m - 0,30m y de áreas variables. Son construidos en forma aplanada para ser utilizados como revestimiento antierosivo, antisocavante para uso hidráulico y como base-zócalo (Mejorador de capacidad portante) en la conformación de muros y taludes. Debido a que los colchones están generalmente ubicados en contacto con el agua, con sólidos que arrastran los ríos y sedimentos en general, estos deben tener características tales que les permitan resistir las exigencias físicas y mecánicas como son el impacto, la tracción y la abrasión. Ver Fig.3 26 Colchón Reno Fig. 2.3 Gavión tipo Colchón. f Gavión Tipo Saco: Son generalmente de forma cilíndrica siendo sus dimensiones variables ya que se conforman para obras de emergencia o de aplicación en lugares de difícil acceso. Se arman generalmente fuera de la obra y se deposita en su lugar mediante el uso de maquinaria de izaje. A través de los bordes libres se inserta en las mallas un alambre más grueso para reforzar las extremidades y permitir el ensamblaje del elemento. Ver Fig. 4. Gavión Saco Fig. 2.4 Gavión tipo Saco 27 Diseño de Muro de Gaviones A continuación se señalan los datos que son necesarios para el análisis de la estabilidad de un muro de gaviones así como los ensayos y procedimientos por medio de los cuales ellos se pueden obtener. a. Pesos Unitarios: Por ser estructuras de gravedad, su peso es de vital importancia. El asumir un peso unitario mayor que el verdadero nos lleva a factores de seguridad irreales; y por el contrario asumir pesos unitarios menores que los reales resulta en un sobredimensionado innecesario. Esta medición se puede realizar en sitio, a escala natural. b. Parámetros de Fricción en las Rocas: Dichos parámetros pueden ser tomados de la literatura o en el laboratorio mediante el uso de equipos de corte para muestras de gran tamaño. c. Parámetros de Fricción en la Interfase Roca-Suelo: Se puede determinar utilizando equipos de corte directo a velocidad controlada y corte triaxial (U.U). Además de recabar la información básica sobre la sección y geometría de los muros, se deben investigar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales tanto del suelo del relleno como del suelo de fundación haciendo uso de ensayos como granulometría, resistencia al corte triaxial, limites de Atterberg y humedad. d. Descripción de los Ensayos: La construcción de un muro de gaviones en donde la aplicación de la mecánica de suelo tiene mas importancia, son aquellos en los cuales el comportamiento de los suelos esta sujeto al efecto de cargas. De allí la importancia de investigar las condiciones de rotura del suelo y determinar aquellos parámetros que definen la resistencia a rotura del suelo sometidos a esfuerzos. 2.5 MODELAMIENTO HIDROLÓGICO 2.5.1 Flujo gradualmente variado Los cálculos están orientados a flujo unidimensional, para flujo estacionario gradualmente variado y para régimen mixto (subcrítico y 28 CIT~ !o -o supercrítico). Desarrollado con la ecuación de la energía, por un proceso iterativo: standart step method. Donde: Z1 y Z2 =elevación del cauce en la sección Y1 y Y2 = elevación del agua en la sección V1 y V2 = velocidades promedios a1 y a2 = coeficiente de velocidad g = aceleración de la gravedad he = pérdida de energía --- --- --- -------- __ !=_nergy Grade Une .., ___ .... _ --- --- --- --- Figura 2.5: Diagrama de los términos de la ecuación de energía . aJ;" !o -;:, Y¡ La pérdida he se compone de pérdidas por fricción y pérdidas por contracción o expansión. 29 2.5.2 Condiciones de frontera ' Una condición de frontera aguas arriba es aplicada como un hidrograma del flujo de descarga en función del tiempo. Cuatro tipos de condiciones de frontera para aguas abajo, se indica: Stage Hydrograph. Nivel de agua en función del tiempo, si la corriente fluye en un entorno como el remanso de un estuario o bahía en la que se rige la elevación de la superficie del agua por las fluctuaciones de la marea, o donde desemboca en un lago o reservorios. Flow Hydrograph. Puede utilizarse si los datos registrados está disponible y el modelo está calibrado a un evento de inundación específico Single Valued Rating Curve. Es función monótona de la etapa y el flujo. Puede emplearse para describir con precisión la etapa de flujo como cascadas, estructuras hidráulicas de control, aliviaderos, presas. Normal Oepth. Se introduce la pendiente de fricción, considerada como la profundidad normal, si existen las condiciones de flujo uniforme. Dado que las condiciones de flujo uniforme no existen normalmente en las corrientes naturales, esta condición de frontera debe ser utilizada aguas abajo del área de estudio. 2.5.3 Caudales Se considera un flujo permanente o estacionario; el caudal no varía con el tiempo. Los efectos de laminación de avenidas no se tomarán en cuenta en el modelo. En el capítulo IV, se calcula el caudal total de la cuenca del rio Pampas para diferentes periodos de retorno. En el punto de la construcción de la defensa ribereña. 30 2.5.4 Modelo Digital de Terreno (MDT) Es la representación digital de la superficie terrestre; conjunto de capas (generalmente ráster) que representan distintas características de la superficie terrestre derivadas de una capa de elevaciones a la que se denomina Modelo Digital de Elevaciones (DEM). A partir de las curvas de nivel se elaboró una Red Irregular de Triángulos (TIN), en los que se conoce la elevación y posición, además de dirección de flujo, flujo acumulado y la red de drenaje. 2.5.5 Sistema de Información Geográfica Se hizó trabajos previos en ArcMap y ArcGIS 1 0.1. En esta fase; se creó lo siguiente: • Delimitación de la cuenca • Obtención de los parámetros morfométricos de la Cuenca del río Pampas. • Información geométrica (eje del cauce, márgenes izquierda y derecha, delimitación del área de flujo y secciones transversales). • Topología y atributos a las secciones del cauce del río • Creación de archivos de exportación para HEC-GeoHMS y HEC-GeroRAS 2.5.6 Coeficientes de rugosidad La elección del coeficiente de rugosidad ("n" de Manning), se realizó mediante la observación en campo de las características del cauce principal y de los márgenes derecha e izquierda, así comC? la comparación con estudios anteriores y tablas. Los valores de "n" varían según las características de los tramos del río. Sin embargo, para este proyecto se considera el coeficiente constante para cada tramo. 31 Cuadro 2.1: Valores del coeficiente de rugosidad de Manning para cauces naturales Tipo de cana! v descripción A. Cauces naturales l. Canales plind¡:m!es .a. Umpio, recta .. Heno, sin físur.!s, fondo profundo 'b. Igual al anterior, pero cor. ;;\go de piedras y híerta c .. Limpio, sinuoso, poco profundo y bancos d. igual al anterior, pero con de hierba y piedra.:; .e. tgual al anterior, niveles inferiores, mas pendientes y secciones menos efectivas . . .. t Como el "d" pero mas, piedras ;g. Tramo lento, hierbas, tondo profundo 'h. Tramo con mayor maleza, fondo profundo, o recorrido de crecidas con soporte de maderc v arbustos :bajos a. Pastura sin arbustos ~-Pasto corto 2.. Pasto alto b. Áreas cultivadas 1. Sin cultivo l. Cultivo maduro alineado 3. Campo ck cultivo maduro c. Arbustos 1. Arbustos escasos, \Tlucha maleza, . l. Pequeños arb,ustos y arboles, en ínviemc¡ 3. P~queños arbustos y árboles. en verano 4. Arbustos mediano a denso .. en invierno s .. ~rbus:os medlano a denso, en verano ·d. Árboles 1. Terreno despejado con tocones de arboles, sin 'brotes l. que e! anterlor, pero con muchos brotes 3. Soporte de madera, algunos arboles caídos. ,peoueño crecimiento inferior, fiujo por debajo de las ·ramas 4. lg.ua! a! anterior, pero r:on flujo por encima de l¡¡s ramas 5. Sauces denscE, en verano, recto, l. Cauces de montañas, sin vegetación en el canal, márgenes usualmente empinados, con árboles v arbustos sobre márgenes submergídos a. Fondo: grava, guija~ros, v aigo de cantos raoodO!· b. Fc,ndo: guij;::>rms con mucho cante rodzmo IMinlmo 0.025 0.03 0.033 0.035 CL04 0.045 0.05 0.02 0.025 0.03 0.05 0.08 0.1 0.11 cm¡ cu::u Norma! 0.03 0.035 0.04 0.045 0.048 0.05 0.07 0.1 0.03 0.035 0.03 0.035 0.04 (l.l 0.04 0.06 cu 0.12 0.15 0.04 0.05 Máximo 0.0:33 0.04 0.045 0.03 0.055 0.06 0.08 0.15 0.035 0.03 0.04 0.045 0.03 0.07 0.06 0.08 0.11 0.16 0.03 0.08 0.12 0.1.6 0.2 CHiS 0.07 111 CARACTERIZACION DE LA CUENCA 3.1 Las cuencas de Interés En este caso tenemos 16 subcuencas y una cuenca de interés. A partir de este punto los diseños se harán teniendo en cuenta la simulación de las máximas avenidas de las 16 subcuencas. Finalmente se obtendrá el caudal de máximas avenidas a aguas abajo del punto de aforo del proyecto, para tal fin se obtendrá todos los parámetros morfométricos de la cuenca del rio Vilcanchos que está comprendido entre las cotas desde la parte más alta en la cota de 5100.00 m.s.n.m. hasta el punto de ubicación del estudio ubicado en la cota 3000.00 m.s.n.m. Figura 3.1 -Fuente: MINEDU- Ministerio de educación Para delimitar las cuencas se ha utilizada la cartografía base publicada en la Web del Ministerio de Educación, que consta de la información espacial o topográfica de todo el Perú, Según formato de la carta nacional en escala 1:100000. La información por cada hoja consta de las siguientes coberturas: Hidrografía, Hipsografía. Estas hojas pueden descargarse por Na de Hoja según formato de la carta nacional, o agrupadas por departamento, provincia o distrito para facilitar un grupo de descargas y están en Formato: Shape (*.shp), Sistema de coordenadas geográficas: GCS_WGS_1984. Luego utilizando el Software ArcGIS se procesaron varios conjuntos de datos que describen colectivamente los patrones de drenaje de una cuenca. Generación del TIN y Raster de la cuenca, sobre la cual se analizaron y calcularon la dirección de flujo, acumulación de flujo, definición de los cauces, segmentación de los cauces, cuencas de captación, cauces de drenaje, puntos de drenaje, delimitación global de cuencas hidrográficas y todos los parámetros de las cuencas. 3.1.1 Ubicación geográfica de la cuenca Pa~a cada Subcuenca y Cuenca se describirá su ubicación geográfica en el punto de aforo o en el inicio de los tramos considerados. CUENCA VILCANCH05 Imagen 3.2 Cuenca Vilcanchos - Fuente: Propia 34 CUENCA VILCANCHOS '. . Coordenadas Geográf1cas: Coordenadas UTM (WGS84) Lat1tud Sur: 13°28'27.73" Norte: 85 1 040 1 . 1 4 m Long1tud Oeste: 74°52' 14.83" Este: 5 13985.44 m Zona: 18L Va naCIÓn Alt1tudmal: 3000-5 100 m.s.n.m. Cuadro 3.1: Datos de Cuencas - Fuente: Prop1a SUBCUENCAS VILCANCHOS Imagen 3.3- Fuente: Propia 35 SUBCUENCA O 1 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 13°34'37.22" Norte: 8499021 .49 Long1tud Oeste: 1 1 0°3G'58.71" Este: 541510.01 Zona: 18L VanaCión Altltud1nal: 3000-4700 m.s.n.m. SUBCUENCA 02 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: 1 3°29'22.G3" Norte: 8508G83.92 Long1tud Oeste: 1 1 0°3G'20.02" Este: 542G88.53 Zona: 18L VariaCión Alt1tudmal: 3 100-5000 m.s.n.m. SUBCUENCA 03 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 13°29'37.29" Norte: 8508242.05 Lonc¡1tud Oeste: 1 1 0°39'27.99" Este: 53703G.G7 Zona: 18L VartaCión Altltudmal: 3 1 50-5000 m.s.n.m. SUBCUENCA 04 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 1 3°30'2G.48" Norte: 850G739.72 Long1tud Oeste: 1 1 0°43'24.85" Este: 529914.59 Zona: 18L VanaCión Alt1tudmal: 3250-5000 m.s.n.m. SUBCUENCA 05 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: 13°32'55.37" Norte: 8502170.5G Lonc¡1tud Oeste: 1 1 0°45'5 1 .47" Este: 525502.72 Zona: 18L VartaCIÓn Altltudmal: 3250-4800 m.s.n.m. SUBCUENCA OG Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 13°43' 1 5. 1 2" Norte: 84831 18.G8 Lonc:ptud Oeste: 1 1 0°39'5 1 . 98" Este: 53G280.9 Zona: 18L Va naCión Alt1tudmal: 3400-4800 m.s.n.m. SUBCUENCA 07 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: 13°40'2 1 .G4" Norte: 8488457.94 Long1tud Oeste: 1 1 0°44'09.85" Este: 52854 1 .95 -zona: 18L Va naCión Alt1tudmal: 3400-4G50 m.s.n.m. SUBCUENCA 08 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 13°41'18.74" Norte: 848G709.34 Lonc¡1tud Oeste: 1 1 0°47'23.08" Este: 522735.72 Zona: 18L VartaCión Alt1tudmal: 3350-4G50 m.s.n.m. SUBCUENCA 09 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) 36 Lat1tud Sur: 1 3°37'52.2 1" Norte: 84930G3.21 Long1tud Oeste: 1 1 0°57'00.89" Este: 505381.01 Zona: 18L Va naCión Alt1tudmal: 3500-4G43 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 O Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 1 3°28'48. 75" Norte: 8509758.7 Long1tud Oeste: 1 1 0°5 7'5 1 . 2 1 " Este: 503872. 1 1 Zona: 1 8L VanaCión Alt1tudmal: 3500-4950 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 1 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: I3°2G'49. 2 1" Norte: 8513420.7G Long1tud Oeste: 1 1 0°4G'52.4 1" Este: 523G81.15 Zona: 18L V.:maCión Alt1tudmal: 3450-5000 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 2 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: 1 3°28'05.4 1" Norte: 851 1085.59 Long1tud Oeste: 1 1 0°5 1 '28.42" Este: 515380.73 Zona: 1 8L VanaCión Alt1tudmal: 3450-5000 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 3 Coordenadas Geográf1cas: Coordenadas UTM (WG584) Latitud Sur: 1 3°1 8'3G.29" Norte: 85285G7.82 Long1tud Oeste: 1 1 0°50'3 1 . 20" Este: 517112.37 Zona: 1 8L Var1ac1ón Alt1tudmal: 3700-5050 m.s.n.m. SUBCUENCA 1 4 Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 1 3° 1 3'52. 13" Norte: 8537302.27 Long1tud Oeste: 1 1 0°58'34.57" Este: 50257 1 .03 Zona: 1 8L VanaCión Alt1tudmal: 4 100-5050 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 5 Coordenadas Geográf1cas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 13° 12'37.24" Norte: 8539G00.54 Long1tud Oeste: ·III 0 0G'I3.52" Este: 488758.34 Zona: 1 8L VanaCión Alt1tudmal: 4 1 1 3. 1 3-5 1 00 m.s.n.m. 5UBCUENCA 1 G Coordenadas Geográficas: Coordenadas UTM (WG584) Lat1tud Sur: 1 3°2 1'54.23" Norte: 8522492.5 Loncjitud Oeste: 1 1 0°59'25.3 1" Este: 501 043.5G Zona: 1 8L VanaCión Alt1tudmal: 3700-4983 m.s.n.m. Cuadro 3.2: Datos de Sub Cuencas - Fuente: Prop1a. 37 3.1.2 Morfología de las cuencas 3.1.2.1 La morfología de una cuenca queda definida por su forma, relieve y drenaje,. para lo cual se han establecido una serie de parámetros, que a través de ecuaciones matemáticas, sirven de referencia para la clasificación y comparación de_ cuencas. Para un mejor estudio de las cuencas se han establecido los siguientes parámetros: • Parámetros de forma • Parámetros de relieve • Parámetros de red hidrográfica. Parámetros de Forma de la Cuenca a) Área de la Cuenca (A) El área (A) se estima -a través de la sumatoria de las áreas comprendidas entre las curvas de nivel y los límites de la cuenca. Esta suma será igual al área de la cuenca en proyección horizontal. b) Coeficiente de Compacidad o de Gravelius (Kc) Permite evaluar la uniformidad o irregularidad del contorno de la cuenca con respecto a un círculo, y se define como el cociente entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de igual área. 0.28P Kc = -fA ~ 1 Dónde: P = Perímetro de la cuenca (Km.), A = Área de la cuenca (Km2) 38 De la expresión se desprende que Kc siempre es mayor o igual a 1, y se incrementa con la irregularidad de la forma de la cuenca. e) Factor de Forma (Ff) Definido como el cociente entre la superficie de la cuenca y el cuadrado de su longitud máxima, medida desde la salida hasta el límite de la cuenca, cerca de la cabecera del cauce principal, a lo largo de una línea recta. Donde: A= Área de la cuenca (Km2), A Pf = LmZ Lm = Longitud de cauce principal de la cuenca (Km.) Para un círculo, Ff = 0.79; para un cuadrado con la salida en el punto medio de uno de los lados, Ff = 1, y con la salida en una esquina, Ff = 0.5 (Mintegui et al, 1993). d) Radio de Circularidad (Re) Relaciona el área de la cuenca y la del círculo que posee una circunferencia de longitud igual al perímetro de la cuenca. Su valor es 1 para una cuenca circular y 0.785, para una cuenca cuadrada. Donde: 4nA Rc=-­ pZ . P = Perímetro de la cuenca (Km.), A = Área de la cuenca (Km2) e) Rectángulo Equivalente (Re) 39 Asimila la superficie y el perímetro de la cuenca a un rectángulo equivalente En el caso de dos cuencas con rectángulos equivalentes similares, se admite que poseen un comportamiento hidrológico análogo siempre que posean igual clima y que el tipo y la distribución de sus suelos, de su vegetación y de su red de drenaje sean comparables (Martínez et al, 1996). L = K e-lA (1 + j 1 -(1.12)2) 1.12 kc l = K e-lA (1 -j 1- (1.12)2) 1.12 kc DescripCIÓn Und Cuenca Área Km2 3178.09 Perímetro de la cuenca Km 338.94 Coef1c1ente de Compac1dad o de Gravelius (l~c) I.G8 Factor de Forma (Ff) 0.2G Rad1o de C1rculandad (Re) 0.35 Rectángulo Equ1valente Re) Km 148.00 Km 21.47 Cuadro 3.3: Rectangulo equivalente - Fuente: Prop1a f) Resumen del .anáh515 Parámetros de forma de las Subcuencas ·Descnpc1ón und SubCuenca O 1 SubCuenca 02 S.ubCuenca 03 SubCuenca 04 Área km2 143.G 130.02 4G.G9 1 18.54 Perímetro de la cuenca km 84.2 G8.4 43.7 G4 Lonc:ptud de cauce pnnc1pal de la cuenca (lm) km 25.17 20.8G 15.59 25.7G Coef1c1ente de Compac1dad o de Gravel1us (Kc) 1.97 I.G8 1.79 I.G5 Factor de Forma (Ff) 0.23 0.30 0.19 0.18 Rad1o de C1rculandad (Re) 0.25 0.35 0.31 0.3G Rectángulo Equ1valente Re) km 38.3G 29.84 19.45 27.72 km 3.74 4.3G 2.40 4.28 Descnt?Ción und SubCuenca 05 SubCuenca OG :SubCuenca 07 SubCuenca 08 Área km2 92.54 295.95 98.43 13G.24 Perímetro de la cuenca km 91.70 1 19.70 52.GO 81.20 Lon")ltud de cauce pnnc1pal de la cuenca (lm) km 29.22 42.5G 15.74 31.78 Coef1c1ente de Compac1dad o de Graveilus (Kc) 2.G7 1.95 1.48 1.95 Factor de Forma (Ff) 0.1 1 0.1 G 0.40 0.13 Rad10 de Orculandad (Re) 0.14 0.2G 0.45 0.2G Rectángulo Equ1valente Re) km 43.73 54.41 21.78 3G.91 km 2.12 5.44 4.52 3.G9 Descnpc1ón und SubCuenca 09 SubCuenca 1 O SubCuenca 1 1 SubCuenca 12 Área [ km2 1 524.1 1 245.12 121.GO 109.81 Perímetro de la cuenca km 138.50 1 13.GO 73.10 72.30 40 Lonc11tud de cauce prinCipal de la cuenca (lm) km 39.-'13 . 37.02 24.G7 23.79 CoefiCiente de Compac1dad o de Gravel1us (Kc) I.G9 2.03 1.8G 1.93 Factor de Forma (Ff) 0.34 0.18 0.20 0.19 Rad1o de Cwcularidad (Re) 0.34 0.24 0.29 0.2G Rectángulo ~qu1valente Re) km GO.GO 52.09 32.85 32.80 km 8.G5 4./1 3.70 3.35 Descripción und SubCuenca 13 S.ubCuenca 14 SubCuenca 15 SubCuenca Área km2· 323.! 3 1 G3.9/ 348.17 280.17 Perímetro de la cuenca km 127.40 7G.GO 131.40 122.10 Lonq1tud de cauce principal de la cuenca (lm) km 37.80 25.71 3G.OI 37.G2 Coeficiente de Compac1dad o de Gravelius (Kc) 1.98 I.G7 1.97 2.04 Factor de Forma (Ff) 0.23 0.25 0.27 0.20 Radio de Cwcularidad (Re) 0.25 0.35 0.25 0.24 Rectángulo Equ1valente Re) km 58.14 33.39 59.89 5G.05 km 5.5G 4.91 5.81 5.00 Cuadro 3.4: Datos de Cuencas - Fuente: Prop1a Parámetros de forma de la cuenca V1lcanchos Parámetros,de forma de la Cuencá '· DescnpcHón · und·· V1lcanchos Área km2 3178.09 Perímetro de la cuenca km 338.94 Lonq1tud de cauce prinCipal de la cuenca (lm) km 1 1 1.1 G Coef1C1ente de Compac1dad o de Gravelius (Kc) 1 I.G8 Factor de Forma (ff) 0.2G Rad1o de Cwcularidad (Re) 0.35 Rectángulo Equ1valente Re) km 148.00 km 21 .47 Cuadro 3.5: Parametros de forma - Fuente: Prop1a 3.1.2.2 Parámetros de relieve de las cuencas El relieve posee una incidencia más fuerte sobre la escorrentía que la forma, dado que a una mayor pendiente corresponderá un menor tiempo de concentración de las aguas en la red de drenaje y afluentes al curso principal. Es así como a una mayor pendiente corresponderá una menor duración de concentración de las aguas de escorrentía en la red de drenaje y afluentes al curso principal. 41 IG Figura 3.4 - Fuente: Propia a) Curva Hipsométrica Es utilizada para representar gráficamente cotas de terreno en función de las superficies que encierran .. Para su trazado se debe tener en cuenta que sobre la sección de control (altitud mínima de la cuenca), se tiene el cien por ciento de su superficie. Si se ubica en el punto más alto de la cuenca y se calcula a partir de cada curva de nivel, las áreas acumuladas por encima de ellas, se puede construir la curva hipsométrica. En general, tanto las alturas como las superficies son definidas en términos porcentuales. 42 Nº. o 1 2 3 4 5 G 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15 b) Polígono de Frecuencias Se denomina así a la representación gráfica de la relación existente entre altitud y la relación porcentual del área a esa altitud con respecto al área total. En el polígono de frecuencias existen valores representativos como: la altitud más frecuente, que es el polígono de mayor porcentaje o frecuencia. :Cotas(m.s.n.m) Área (Km2) Mínrmo Máx1mo PromediO Intervalo Acumulado % Acum % mter 3000.0000 3031 .091 1 301 5.545G 0.0000 3177.9GOO 100.0000 0.0000 3031.091 1 31 G4.0984 3097.5948 G.ISOO 3171.8100 99.80G5 0.1935 3170.4417 3300.0000 3235.2209 14.9325 3 1 5G.8775 99.33GG 0.4G99 3300.8525 3432.0593 33GG.4559 1 G.9325 3139.9450 98.8038 0.5328 3435.99GG 35G9.3972 3502.G9G9 54.G375 3085.3075 97.0845 1.7193 35G9. 72 17 3703.8582 3G3G.7900 G2.4050 3022.9025 95.1208 1.9G37 3704.2517 3838.3071 3771.2794 104.7700 2918.1325 91.8241 3.29G8 3838.7102 3973.0220 3905.8GG 1 175.8725 2742.2GOO 8G.2899 5.5341 3973.287G 41 07.827G 4040.557G 271.7500 2470.5100 77.7389 8.551 1 4107.8730 4242.4 13G 4175.1433 33G.0575 2134.4525 G7. 1 G42 1 0.574G 4242.4229 437G.9185 4309.G707 424.1400 17 10.3 1 25 53.8179 13.34G3 4377.0835 4511.5815 4444.3325 G2G. 1 GSO 1084. 1475 34.1 14G 19.7034 451 I.G802 4G4G. 19GB 4578.9385 57 1 .0250 5 13. 1225 1 G.14G3 17.9G83 4G4G.2G4G 4780.4258 47 13.3452 34G.3850 1 GG.7375 5.24G7 1 0.899G 4780.8999 4914.9G88 4847.9344 135.G750 31.0G25 0.9774 4.2G92 49 1 5.435 1 5100.0000 5007.7 17G 31 .OG25 0.0000 0.0000 0.9774 Cuadro 3.G: Cotas para la curva H1psométr1ca y polígono de frecuenc1as de la cuenca norte del no Pampas­ V1lcanchos fuente: Prop1a 0.00 2.00 Curva Hipsometrica & Frecuencias de Altitudes CUENCA: CUENCA NORTE DEL RIO PAMPAS-VILCANCHOS 4.00 6.00 8,00 10.00 12.00 14.0!) 16.00 18.00 20.00 5000.00 ·r-------------------~------, 4900.00 .4800.00 .l!&'®-~-- 4700.00 ~ibi:¡pa-•tl!!ma!l!illlitlammem. :::~::~ ·~--~~~--------m.1~~ ... 11~~35.tibhlW:i&M.S . - 4.100,00 ·~---~"-~~¡¡¡¡:¡¡¡¡~~---------¡=-¡¡¡. ~ 4Joo.oo t----------~~-pm ::; 4200.00 "' E 41oo.oo - 4000.00 5 3900.00 :S 3800.00 f"""'--""' < 3700.00 36GO.OO 3500.00. 3AOO.OO ~- 3300.00 3200.00 '. 3100.00 3000.00 ¡_:_~----'-~~-'-----'--"---~---;.--'--'--'------'---'-'--'--'l o 200 .400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 Areas sobre las altitudes Km• 2 Figura 3.5 -Curva Hipsométrica y polígono de frecuencias -Fuente: Propia e) Altitud Media de la Cuenca Corresponde a la ordenada media de la curva hipsométrica, y su cálculo obedece a un promedio ponderado: elevación - área de la cuenca. d) Altitud de Frecuencia Media Corresponden a las abscisas medias de las curvas hipsométricas de la cuenca y subcuencas de los ríos. e) Altitud más Frecuente Son los límites de altitud donde se tiene el mayor porcentaje de área de la cuenca en estudio y estos pueden variar dentro del rango de las cotas máximas y mínimas de cada cuenca. 44 3.1.2.3 f) Pendiente Media de la Cuenca Este parámetro de relieve es importante debido a su relación con el comportamiento hidráulico de drenaje de la cuenca. Descrtpctón Und Pampas Cotas Cota Máx1ma m.s.n.m 5100 Cota lv1ínlma m.s.n.m 3000 Centrotde (PSC:wqs 1 984 UTM Zone 1 8s) X Centro1de M 5 13985.44 Y Centro1de lv1 8510401.14 Z Centro1de m.s.n.m 4352.34 Altitud Altitud Med1a m.s.n.m 4352.34 Altitud más frecuente m.s.n.m 4444.33 Alt1tud de frecuencia med1a 1 1 /2) m.s.n.m 4190.72 Pendtente Pend1ente promediO de la cuenca % 8.90 Cuadro 3.7: Parametros de relieve de la cuenca norte del no Pampas -V1Icanchos Fuente: Propia Parámetros de la Red Hidrográfica La red hidrográfica corresponde al drenaje natural, permanente o temporal, por el que fluyen las aguas de los escurrimientos superficiales, hipodérmicos y subterráneos de la cuenca. La red de drenaje es, probablemente, uno de los factores más importantes a la hora de definir un territorio. De ella se puede obtener información en lo que concierne a la roca madre y a los materiales del suelo, a la morfología y a la cantidad de agua que circula, entre otros. Diversos autores coinciden en afirmar que mientras mayor sea el grado de bifurcación del sistema de drenaje de una cuenca, es decir, entre más corrientes tributarias presente, más rápida será la respuesta de la cuenca frente a una tormenta, evacuando el agua en menos tiempo. En efecto, al presentar una densa red de drenaje, una gota de lluvia deberá recorrer una longitud de ladera pequeña, realizando la mayor 45 parte del recorrido a lo largo de los cauces, donde la velocidad del escurrimiento es mayor. a) Número de Orden de los Ríos La clasificación (orden) de la cuenca hidrográfica es función del número de orden o medida de la ramificación del cauce principal. F1~ura 3.G- D1recc16n de flUJO en la cuenca norte del r1o Pampa5- Vlicancho5 Fuente: Prop1a b) Pendiente Media del Río Principal El valor de la pendiente longitudinal se ha efectuado con el método de áreas compensadas para el cauce principal de cada subcuenca. 46 . e) Tiempo de Concentración (Te) Definido como el tiempo necesario para que una gota de lluvia caída se movilice desde el punto más alejado de la cuenca hasta su lugar de salida. Para el cálculo del tiempo de concentración se ha utilizado la formula californiana, cuya ecuación es la siguiente: (O. 87 L 3) o.3ss Te = -'----H--"--- Descr1pc16n Und Pampas Long1tud del curso pnne~pal Km 1 1 1.1 b Orden de la Red Hídnca Und 7.00 Long1tud de la Red Hídnca Km 4495.99 Pend1ente promed1o de la Red Hídnca % 1.82 Parámetros Generados T1empo de concentrac1ón Horas 1 1.50 Pend1ente del cauce prmc1pal m/Km 18.89 Cuadro 3.8: Parámetros de la Red H1dro<;=~ráf1ca, Cuenca norte del r1o Pampas- V1lcanchos Fuente: Prop1a d) Parámetros geométricos de las sub cuencas Lone1tud 5ul::icuenc::a Area Fer1metro Zm1n Zmax Curso Xc (m) Yc(m) Zc (m) Te (horas) Tlae(mm) (Km2) (Km) (m.s.n.m) (m.s.n.m) Frmc1pal (Km) SCI 143.GO 84.20 3000.00 4700.00 25.17 541510.01 8499021.49 401G.OO 2.24 80.79 SC2 130.02 G8.40 3100.00 5000.00 20.8G 542G88.53 8508G83.92 4223.00 1.73 G2.29 SC3 4G.G9 43.70 3150.00 5000.00 15.59 53703G.G7 8508242.05 4257.00 1.25 44.98 SC4 1 18.54 G4.00 3250.00 5000.00 25.7G 529914.59 850G739.72 41 G5.00 2.28 82.0G ses 92.54 91.70 3250.00 4800.00 29.22 525502.72 8502170.5G 3987.00 2.7G 99.43 SCG 295.95 1 19.70 3400.00 4800.00 42.5G 53G280.90 84831 18.G8 4317.00 4.44 159.G7 SC7 98.43 52.GO 3400.00 LIG50.00 15.74 5285Lil.95 8488LI57.94 4 119.00 IA7 52.89 SC8 13G.24 81.20 3350.00 4G50.00 31.78 522735.72 848G709.3LI Lil32.00 3.2G 1 17.2G SC9 524.1 1 138.50 3500.00 4G-'13.00 39.43 505381.01 8<'1930G3.21 .q 1%.00 <'1.39 158.0G SCIO 245.12 1 13.GO 3500.00 •195C.OO 37.02 503872. ¡ 1 8509758.70 <'1355.00 3.72 13<'1.09 SCJ 1 121.GO 1 73. JO 3c150.00 !:>000.00 2<'1.G7 523G8 1. 15 8513420./G LI3G3.00 2.27 81.78 SCI2 109.81 1 72.30 3450.0J 50JC.OO 23.79 515380.72 ét:>! j 08:....59 433::-.oo 2.18 7E·.43 SCI3 323.13 1 27.40 3700.00 5050.00 37.80 5171 1 2.3- 85285G7.82 454<'1.00 3.92 !4 1.20 SCI<'l IG3.97 7G.GO 1-'1 100.00 5050.00 25.71 50257 1 .03 8S37302.27 4Gs-.oo 2.88 103.GO SCI5 348.17 131 .40 41 J.:.. 13 5! 00.00 3G.OJ 486758.34 18539G00.5L1 4G75.00 "1. lb 150.G.<; SCJG 280.171 122.10 1 3700.00 ·!962.00 1 37.b2 501 O"i3.5b 8:02::0'192.50 144,1G.OC 3.9E; ¡.::¡.::. .. 2! Cuadro 3.9: Parametros <;=~eométncos de las subcuencas Fuente: Prop1a 47 e) Imagen satehtal de las Sub cuencas f1o;:,ura 3. 7 - lmao;:,en satehtal en la cuenca norte del r1o Pampas - V1lcanchos Fuente: Gooo;:,le Earth AREA(m2 = CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Lono;:,1tud (L) m. o 2 3 4 5 r= Número de datos: 0.00 22.232.00 22.232.00 22,232.00 22.232.00 22.232.00 III,IGO.OO Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 5,100.00 4,G80.00 4,2GO.OO 3,840.00 3,420.00 3.000.00 5 48 Desn1vel 5 %:s - - - 420 0.02 7.2755 420 0.02 7.2755 420 0.02 7.2755 420 0.02 7.2755 "!20 0.02 7.2755 3G.377G 0.0189 m/m 18.891 7 m/km o 2 3 4 5 I= CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KJRPICH: LOI~GITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 1 1 I,IGO.OO 2.100.00 G90.32 1 1.5 i CÁLCl:.JLO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) L>t (mm) L>t (mm) asum. Tp (m1n.) G90.32 414.19 120.12 120.00 474.19 Cuadro 3. 10: Cuadro Resumen de la Cuenca Vilcanchos- Fuente: Prop1a Cuadro 3. 1 1: Cuadro Resumen de las Sub Cuencas V1lcanchos- Fuente: Prop1a CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud .(L) m. Cota Desmvel S 0.00 4,700.00 - - - 5,034.00 4,3b0.00 340 0.07 3.8478 5.034.00 4,020.00 340 0.07 3.8478 5,034.00 3,G80.00 340 0.07 3.8478 5,034.00 3,340.00 340 0.07 3.8478 5,034.00 3,000.00 340 0.07 3.8478 25,170.00 19.2392 Número de datos: 5 Donde la pend1ente med1a del cauce es: O.OG75 m! m G7.5407 rnlkm CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KJRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (m1n.) Te (horas) 25,170.00 1,700.00 134.G9 2.24 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) L>t (mm) L>t (mm) asum. Tp (mm.) 134.G9 80.81 23.44 120.00 140.81 PERIMETRO(m)= G8400 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. Cota Desmvel S o 0.00 5,000.00 4,172.00 4,G20.00 380 0.09 3.3134 2 4.172.00 4.240.00 380 0.09 3.3134 3 4,172.00 3.8GO.OO 380 0.09 3.3134 4 4, 172.00 3.480.00 380 0.09 3.3134 5 4.172.00 3100.00 380 0.09 3.3134 49 185972 2:= 20,8GO.OO 1 G.5G72 Número de datos: 5 Donde la pendiente med1a del cauce es: ','5,='' 0.091 1 '5= 91 .0834 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 20,8GO.OO 1,900.00 103.88 1.73 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (m1n) 6.t (mm) 6.t (mm) asum. Tp (mm.) 103.88 G2.33 18.07 120.00 '122.33 43700 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y 5CHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 2:= Número de datos: 0.00 3,1 18.00 3,1 18.00 3,1 18.00 3,1 18.00 3,1 18.00 15,590.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 5,000.00 4,G30.00 4,2GO.OO 3,890.00 3,520.00 3,150.00 5 Desmvel 5 - - - 370 0.12 2.9029 370 0.12 2.9029 370 0.12 2.9029 370 0.12 2.9029 370 0.12 2.9029 14.5147 0.1 187 m! m rrv'km rrv'rn 1 18.GG58 rrv'km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (m1n.) Te (horas) 15,590.00 1,850.00 74.97 1.25 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) 6.t (m1n) 6.t (mm) asum. Tp (mm.) 74.97 44.98 13.05 120.00 104.98 PER11v1ETRO(rn)= G4000 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y 5CHWARZ: Long1tud (L) m. Cota Desn1vel 5 o .. 0.00 5.000.00 - - - 5.152.00 4.G50.00 350 0.07 3.83G7 2 5,152.00 4.300.00 350 0.07 3.83G7 50 3 5,152.00 3,950.00 350 0.07 3.8%7 4 5,152.00 3.GOO.OO 350 0.07 3.83G7 5 5.152.00 3,250.00 350 0.07 3.8%7 I= 25,7GO.OO 19.1833 Número de datos: 5 Donde la pend1ente med1a del cauce es: S·;=· O.Ob79 5··= G7.9348 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 25,7GO.OO 1,750.00 1%.81 2.28 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (m1n) Lit (mm) Dt (mm) asum. Tp (m1n.) 1%.81 82.08 23.80 120.00 142:08 91700 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 "4 5 I= Número de datos: 0.00 5,844.00 5,844.00 5,844.00 5,844.00 5,844.00 29,220.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 4,800.00 4,490.00 4,180.00 3,870.00 3,5GO.OO 3,250.00 5 De5mvel S ; / ;/g - - - 310 0.05 4.3418 310 0.05 4.3418 310 0.05 4.3418 310 0.05 4.3418 310 0.05 4.3418 21.7092 0.0530 m! m m/km m! m 53.0459 m/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 29.220.00 1 .550.00 1 G5.81 2.7G CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) Lit (mm) Lit (m1n) asum. Tp (mm.) 1 G5.51 99.49 28.85 120.00 159.49 PERIMETRO(m)= 1 ! 9700 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. Cota 1 De5mvel 5 1 /f¡ 51 o 0.00 4,800.00 - - - 1 8,512.00 4.520.00 280 0.03 5.513b 2 8,512.00 4,240.00 280 0.03 5.513G 3 8,512.00 3.9b0.00 280 0.03 5.513b 4 8,512.00 3.G80.00 280 0.03 5.513b 5 8.512.00 3AOO.OO 280 0.03 5.513b :L= 42,5b0.00 27.5G81 Número de datos: 5· Donde la pend1ente med1a del cauce es: ... S,=. 0.0329 S :,;,:¡32.8947 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 42,5GO.OO 1.400.00 2GG.24 4.44 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) 6t (mm) L',t (mm) asum. Tp (m1n.) 2GG.24 159.74 4G.33 120.00 219.74 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 :L= Número de datos: 0.00 3,148.00 3,148.00 3,148.00 3,148.00 3,148.00 15,740.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 4.G50.00 4.400.00 4,150.00 3,900.00 3,G50.00 3.400.00 5 Desmvel S L/ /.JS - - - 250 0.08 3.5485 250 0.08 3.5485 250 0.08 3.5485 250 0.08 3.5485 250 0.08 3.5485 17.742G 0.0794 m/ m m/km 79.4 1 55 m/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESI\)/VEL Tc(mm.) Te (horas) 15.740.00 1.250.00 88.1G 1.47 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (m1r1.) út (mm) L',t (1T1111) asurn. T p (mm.) 88. i G 120.00 1 12.90 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. Cota De5mvel S r / /Js o 0.00 4.G50.00 - - - 1 G.35G.OO 4.390.00 2b0 0.04 4.9443 2 G,35G.OO .4.130.00 2GO 0.04 4.9443 3 G.35G.OO 3,870.00 2b0 0.04 4.9443 4 G,35G.OO 3.G 10.00 2b0 0.04 4.9443 5 G.35b.OO 3,350.00 2GO 0.04 4.9443 L= 31,780.00 24.7215 Número de datos: 5 Donde la pend1ente med1a del cauce es: 5= 0.0409 ' .. .,·S= 40.90G2 . CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 31,780.00 1,300.00 195.50 3.2G CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) l>t (mm) l>t (m1n) asum. Tp (mm.) 195.50 1 17.30 34.02 120.00 177.30 PERIMETRO(m)= 1 38500 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 r= - Número de datos: 0.00 7.88G.OO 7,88G.OO 7,88G.OO 7,88G.OO 7,88G.OO 39,430.00 Donde· la pend1ente med1a del cauce es: Cota 4,G43.00 4,414.40 4,185.80 3,957.20 3,728.GO 3,500.00 5 De5mvel S L/ /.Js - - - 228.G 0.03 5.8734 228.G 0.03 5.8734 228.G 0.03 5.8734 228.G 0.03 5.8734 228.G 0.03 5.8734 29.3G70 S=· 0.0290 m! m m/km m! m S = 28.9881 rn/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 39.430.00 1.143.00 4.39 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) l>t (mm) 6t (mm) asum. T p (mm.) 2G3.55 158.13 45.8G 1 20.00 2 1 8. 1 3 53 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 L:= Número de datos: 0.00 7,404.00 7,404.00 7,404.00 7,404.00 7,404.00 37,020.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 4.950.00 4,Gb0.00 4.370.00 4,080.00 3,790.00 3.500.00 5 Desmvel S Y.JS - - - 290 0.04 5.0528 290 0.04 5.0528 290 0.04 5.0528 290 0.04 5.0528 290 0.04 5.0528 25.2G41 0.0392 m! m 39. 1 G80 mlkm CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 37,020.00 1 .450.00 223.59 3.73 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) lit (mm) lit (m1n) asum. Tp (mm.) 223.59 134 .. 15 38.90 120.00 194.15 PERIMETRO(m)= 73 1 00 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 L:= Número de datos: 0.00 4,934.00 4,934.00 4,934.00 4.934.00 4.934.00 24,G70.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 5.000.00 4.G90.00 4,380.00 4,070.00 3.7GO.OO 3.450.00 5 Desn1vel 5 "/.¡s - - - 310 O.OG 3.9895 310 O.OG 3.9895 310 O.OG 3.9895 310 O.OG 3.9895 310 O.OG 3.9895 19.9475 S= O.OG28 m/rn S = G2.8293 m/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 24,b70.00 1,550.00 1%.37 2.27 54 o 2 3 4 5 I= CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) bt (mm) bt (mm) asum. Tp (mm.) 1%.37 81.82 23.73 1 20.00 14 1 .82 PERIMET 72300 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. Cota Desmvel S L .• ·' /-.!S 0.00 5,000.00 - - - 4.758.00 4.G90.00 310 0.07 3.9177 4.758.00 4,380.00 310 0.07 3.9177 4,758.00 4.070.00 310 0.07 3.9177 4,758.00 3,7b0.00 310 0.07 3.9177 4,758.00 3,450.00 310 0.07 3.9177 23,790.00 19.5885 Número de datos: 5 G5. 1 534 m/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: . LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 23,790.00 "1,550.00 130.77 2.18 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tlag Te (mm.) T lag (mm) bt Tp (m1n.) 130.77 78.4G 120.00 138.4G PERIMETRO(m)= 127400 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Long1tud (L) m. o 2 3 4 5 I= Número de datos: 0.00 7,5GO.OO 7,5b0.00 7,5b0.00 7,5b0.00 7.5b0.00 37,800.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 5,050.00 4,780.00 4,510.00 4.240.00 3,970.00 3.700.00 5 Desn1vel S ?:)s - - - 270 0.04 5.2915 270 0.04 5.2915 270 0.04 5.2915 270 0.04 5.2915 270 0.04 5.2915 2G.4575 5 = 0.0357 m/ m . S=' 35.7143 m/km 55 CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN "TC"- SEGÚN KIRFICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 37.800.00 1.350.00 235.43 3.92 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tla'3 Te (mm.) T lag (mm) Lit (mm) Lit (mm) asum. Tp (mm.) 235.43 141.2G 40.% 120.00 201.2G 7GGOO CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE - ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: lon<:jltud (L) m. o 2 3 4 5 í:= Número de datos: 0.00 5,142.00 5,142.00 5,142.00 5,142.00 5.142.00 25,710.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: Cota 5,050.00 4,8GO.OO 4,G70.00 4,480.00 4,290.00 4,100.00 5 Desmvel S Y:s - - - 190 0.04 5.2022 190 0.04 5.2022 190 0.04 5.2022 190 0.04 5.2022 190 0.04 5.2022 2G.OIII m! m 3G.950G m/km o 2 3 4 5 :L= CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 'TC"- SEGÚN KIRFICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 25,710.00 950.00 172.G9 2.88 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tla'3 Te (mm.) T lag (mm) Lit (mm) Lit (m1n) asum. Tp (mm.) 172.G9 1 03.G2 30.05 120.00 1 G3.G2 PERIMETRO(m)= 1 3 1 400 CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Lont;31tud (L) m. Cota Desmvel S '/ ?'.J"$ 0.00 5.100.00 - - - 7.202.00 4.902.G3 197.374 0.03 G.040G 7,202.00 4.705.25 197.374 0.03 G.040G 7.202.00 4.507.88 197.374 0.03 G.040G 7,202.00 4.3! 0.50 197.374 0.03 G.040G 7.202.0C -<1.1! 3.13 197.374 0.03 b.040G. 3G,OIO.OO 30.2031 56 Número de datos: 5 Donde la pendiente med1a del cauce es: 0.0274 m! m 27.4054 m/km CÁLCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN ''TC"- SEGÚN KIRPICH: LONGITUD DESNIVEL Te (mm.) Te (horas) 3G.OI 0.00 98G.87 251.14 4.19 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RETRASO Tia~ Te (mm.) CÁLCULO DE PENDIENTE DE CAUCE- ECUACIÓN DE TAYLOR Y SCHWARZ: Lon~1tud (L) m. o 2 3 4 5 :L= Número de datos: 0.00 7,524.00 7,524.00 7,524.00 7,524.00 7,524.00 37,G20.00 Donde la pend1ente med1a del cauce es: 5 Cota Desmvel S 4,983.00 - - 4,72G.40 25b.G 0.03 4,4G9.80 25G.G 0.03 4,213.20 25G.G 0.03 3,95G.b0 25G.G 0.03 3,700.00 25b.G 0.03