estudio hidrologia

7/25/2019 estudio hidrologia

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NDICE DEL ANEJO

1.- INTRODUCCIN.

2.- ESTUDIO HIDROLGICO.

2.1.- ETAPAS DEL ESTUDIO HIDROLGICO.2.2.- DETERMINACIN DE LAS CUENCAS VERTIENTES.2.3.- OBTENCIN DE LA MXIMA PRECIPITACIN DIARIA.2.4.- CORR ECIONES AL VALOR DE LA PRE CIPITACIN MXIMA

DIARIA (Pd).2.5.- DETE RMINACIN DE L A INTENSIDAD DE LA LLUVIA DE

CLCULO.2.6.- OBTENCIN DE LOS CAUDALES DE DISEO.

3.- ELEMENTOS DEL SISTEMA DE DRENAJE PROYECTADO.

3.1.- COLECTORES.3.2.- SUMIDEROS.3.3.- CUNETAS.3.4.- DRENAJE SUBTERRNEO.3.5.- ARQUETA DESARENADORA-DESENGRASADORA

4.- RED DE AGUAS FECALES.

APNDICE: Clculos Hidrulicos.


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2.3.- OBTENCIN DE LA MXIMA PRECIPITACIN DIARIA.

No se dispone de aforos en los cauces natu rales que intercepta el v ial Urki

Hegoalde por lo que se em plea un m odelo matemtico qu e pos ibilita re lacionar laprecipitacin y escorrenta en c ada cuenca vertiente, pudindose as obtener loshidrogramas correspondientes a lluvias con distintos perodos de retorno. Suelen adoptarseperodos de retorno de valor igual 2, 5, 10, 25, 50, 100, 250 y 500 aos. En concreto, eneste proyecto de Prolongacin del Vial Urki Hegoalde y su conexin con la N-636 seha sopesado utilizar los resultados que se muestran seguidamente en la tabla inferior

SQRT-ETmx.DATOS DE

PROYECTOSSIMILARES DE LA DFB

MXIMAS LLUVIASM. FOMENTO

DISTRIBUCINS/GUMBEL CON

LLUVIAS DE AGOSTO1.983 (IZARVI)

T(aos) Pd (mm.) T(aos) Pd (mm.) T(aos) Pd (mm.)2 61 2 59 2 62,735 80 5 81 5 95,8310 93 10 95 10 117,7425 111 25 117 25 145,4250 126 50 133 50 165,96100 141 100 150 100 186,35

200 157 200 170,1 200 206,66500 180 500 196 500 233,46

Asimismo se ha utili zado la curva intensidad-duracin-frecuencia que seobtuvieron en su m omento para el observa torio de Sondika y se detalla en las NormasBAT del Departamento de Obras Pblicas de la Diputacin Foral De Bizkaia, cuya formaes la siguiente:


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En esta zona tiene un valor de I1/Id = 9

t (en horas) = Du racin del intervalo al que se refiere I, igual al tiempode concentracin Tcdeterminado de la siguiente manera:

El tiempo de concentracin de la cuenca se obtiene, normalmente, aplicando lafrmula de Tmez:

76,0

413,0

J

LTc

donde:

Tc: tiempo de concentracin en horas.

L: longitud de la vaguada curso de agua en km.

J: pendiente media del curso de agua en tanto por uno.

2.6.- OBTENCIN DE LOS CAUDALES DE DISEO

Los caudales de diseo se deducen a pa rtir de los dato s de lluvia y d e las

caractersticas de las cu encas vertientes. El cl ima en la zona en la que se desarrollan lasobras es el tpico de la cornisa can tbrica: hmedo en invierno y cal uroso en verano; enprimavera y otoo las temperaturas son suaves.

La precip itacin es m edia-alta y cas i toda en for ma de lluvia, norm almentedurante el otoo y la prim avera. Se em plea el m todo racional para hallar lo s caudalesmediante esta expresin:

k

AICQe

donde:

Qe: es el caudal estimado en la seccin de desage en estudio, en

m3/sgdo.

C: es el coeficiente de escorrenta de la cuenca.

I: es la intensid ad de lluvia m xima correspondiente al periodo deretorno de diseo para un a duracin igual al tiem po de concentr acin de lacuenca, en mm./hora.

A: es la superficie de la cuenca de aportacin en hectreas.

k: es un coeficiente que depende de las unidades en que se expresen QyA, y que incluye un aumento del 20% en Q, para tener en cuenta el efectode las puntas de precipitacin. Su va lor es 300 cuando la superficie se

expresa en hectreas y el caudal en m

3

/sgdo..

En el cuadro siguiente s e indican las ca ractersticas de las cuencas vertientes,cuyo caudal debe ser recogido po r los diversos elem entos de drenaje: cunetas, caos,sumideros, etc..


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Denominacin de laCuenca Vertiente

Caractersticas de las Cuencasrea Long. Desnivel Tc

(Ha) (km) (m) (min)

C-1UrbanizacinEguskitzagoiena

16 0.748 128 20.19

C-2Cuenca del VialUrki-Hegoalde.

5,5 0.45 20 17.73

Para aquellas cuencas cuyo tiem po de concentracin sea inferior a los 10

minutos se tom ar la intensidad de prec ipitacin que corresponda a ese valor de 10minutos. Esta ser la intensidad mxima contemplada.

Para hal lar el coefic iente de es correnta ( cociente en tre la p arte de laprecipitacin que sa le de la cuen ca superficialmente y la c antidad total de pr ecipitacincada sobre lla), segn los disti ntos periodos de reto rno, se apli ca la frm ula de laInstruccin 5.2-IC:

211

23*1

od

odod

PP

PPPPC

donde:

Po: es el umbral de escorrenta, en mm.

Pd: es la precipitacin total diaria co rrespondiente al periodo de retorno,en mm, obtenida anteriormente.

Los valores de Poobtenidos de la tabla 2.1 de la Ins truccin Norma 5.2-ICpara cada cuenca, en funcin de la natural eza del suelo y del tipo de aprovechamiento quetenga.

En la siguiente tabla se resumen los valores de Po utilizados en cada una de lascuencas, despus de aplicar el co eficiente de correccin del umbral de escorrenta con unvalor de 2(segn mapa adjunto).


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El rea hidrulica se puede expresar en funcin del ngulo de llenado como:

28

1dsenA

y el permetro mojado:

dPm 2

1

Siendo el radio hidrulico es:

d

sen

Rh

14

1

3.3.2. - DETERMINACIN DEL DIMETRO DEL CONDUCTO.

Teniendo en cuenta la frmula de Manning, las expresiones del rea y del radiohidrulico en funcin del ngulo de llenado antes obtenidas y la condicin de continuidad:

AvQ

El caudal que circula por una tubera pa ra un ngulo de llenado cualquierapuede expresarse como:

2213

2

8

11

4

11dsenid

sen

nQ

El caudal que, con la misma pendiente, circulara a seccin llena sera:

44

1 2213

2

0

dI

d

nQ

dividiendo las dos expresiones anteriores se obtiene:

3

2

3

5

0 2

1

sen

Q

Q

A partir de esta relacin se obtiene, m ediante un proceso iter ativo sencillo, elngulo de llenado correspondiente a un dim etro, una pendiente y un caudal dados, y, apartir de este ngulo, el calado. Si el calado es superior al 75% del dimetro, seaumenta el dimetro al siguiente de la seriey se procede de nuevo a su clculo.Obtenido un dimetro cuyo grado de llenado para ese caudal sea inferior al 75%,se admitepara el correspondiente tram o de colector, si cum ple con las condiciones de pendientemnima y mxima. E l resto de los parm etros de inters del flujo se obtienen f cilmente,una vez conocido el ngulo de llenado, mediante las frmulas previamente obtenidas.

3.3.3.- COMPROBACIN DE AUTOLIMPIEZA

Se com prueba que la pendiente d el co lector garan tiza la autolim pieza delcolector. Se considera que el caudal para el clculo de la autolimpieza es, en cada tramo, elcaudal mnimo correspondiente a la situacin actual, que, a su vez, se determina a partir delos datos de poblacin.

A partir de este caudal y para el dim etro obtenid o segn lo indicado en elapartado anterior se obtiene, de igual for ma el ngulo de llenado y los dem s parmetroscomo la velocidad, el nm ero de F roude, etc. Una vez conocido el rgim en hidrulico sepuede calcular la partcula que es arrastrada . Para ello, se utiliza la for mulacin de Camp-Shields, que normalmente se expresa como:

w

wss

h

DkR

n

v

6

1

1

K: Coeficiente adimensional que depende del nmero de Reynolds y de lascaractersticas de la partcula arrastrada.

s: Peso especfico de la partcula en toneladas por metro cbico.


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w: Peso especfico del lquido en toneladas por metro cbico.

Ds: Dimetro de la partcula en metros.

De la frmula anterior s e puede obtener el dimetro de la p artcula arrastrada,teniendo en cuenta la frmula de Manning:

wswh

sk

IRD

Segn los criterios de diseo la partcula a arrastrar es la de 2,5 milmetros dedimetrode un m aterial cuyo pe so especfico sea de 2,65 ton./m3. Tom ando para elcoeficiente kel valor de 0,06y expresando Ds en mm, se obtiene finalmente:

Idsen

Ds

1525.2

3.3.4.- COMPROBACIN DE LA EROSIONABILIDAD

En general y salvo en tram os cortos y muy localizados, se dim ensionan losconductos de forma que el nmero de Froude sea inferior a 3.

Cuando las pendientes topogrficas pr ovocan valores de dicho parm etro

superiores al valor indicado, la solucin habitual consiste en disponer pozos de resalto.

El nmero de Froude se define por la expresin:

Dg

vF

donde los significados de los nuevos smbolos que aparecen son:

F: Nmero de Froude.

g: aceleracin de la gravedad.

D: Calado equivalente, definido como la relacin entre el rea de la s eccinhidrulica y la anchura del flujo en la superficie libre, es decir:

t

AD

De la figura anterior:

2

sendt

y ten iendo en cuen ta la expresin del rea o btenida en el m ismo apartado ,resulta la siguiente expresin del calado equivalente en funcin del ngulo de llenado:

d

sen

senD

2

8

1

Si se superar ese valor del nmero de Froude se in troducen en lo s distintoscolectores pozos de resalto o tam bin llamados pozos de cada que se handimensionado segn la teora expu esta en Wastewater hydraulics: theory and practice (Willy H. Hager), cu yo procedimiento es vlid o para 0,2 0 < c alado/Dimetro < 0,90 ynmeros de Froude inferiores a 8.


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se han

Se

proyec

L= lo

adjunt

ado, en

gitud d

n segui

los cole

el cuenc

amente

ctores

o en me

los res

A,PB

tros

ltados

PC.

ara los cho (8)pozos e resalt

o quePozo PA-1


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Pozo PA-2 Pozo PA-3


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Pozo PA-4

Pozo PB-1


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Pozo PB-2

Pozo PB-3


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Pozo PC-3

La asignacin de caudales en cada pozo de registro y/ punto de incorporacinde las escorrenta a la red se efecta segn la siguiente tabla.

Nombredel Colector

Denominacinde

Pozo deRegistro

Q1(Caudal en

l./sgdo.incorporado al

pozo,procedente de

sumideros)

Q2(Caudal en l./sgdo.

incorporado alpozo, procedente

de cunetas ydrenes)

Q3(Caudal enl./sgdo.

incorporado alpozo, procedente

de cursos deaguas naturalesinterceptados,

otros colectores,etc.)

QT(Caudal Total

en l./sgdo.incorporado en

el pozo)

Colector PA BoquillaPA-1 50 50PA-2 50 50PA-3 50 50PA-4 50 50PB-1 2746.64 2746.64

Colector PB PB-10 39,62 7,1 2314,31 2361,02

PB-9 17,49 7,15 24,64PB-8 36,79 10,95 47,73PB-7 39,62 10,66 50,28PB-6 39,62 22,38 62PB-5 24,39 41,91 66,30PB-4 16,21 15,58 29,78PB-3 8,23 9,66 17,89PB-2 39,62 19,52 59,14PB-1 25,47 2,1 27,57

Colector PC PC-4 10,6 1,43 2150 2162PC-3 21,81 13,15 34,76PC-2 21,61 12,29 33,90PC-1 5,92 3 8,92PB-10

Colector PD PD-6 9,26 6,43 15,69PD-5 9 3,50 12,51PD-4 9 9 18PD-3 9 12,01 21,01PD-2 2,06 2,43 4,49

PD-1 0 3 3PB-10


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La lista de imbornales-sumideros analizados se adjunta en la siguiente figura:

En el docu mento Diseo asistido del sistema de sumideros de una poblacin

(2.009 Ignasi Fernndez P rez) ) se indica: se definen unos criterios de riesgo,relacionados con los parmetros que caracterizan al flujo superficial que nos permitirn

garantizar siempre la seguridad de un peatn circulando por las calles durante un

episodio de lluvia. Estos criterios vienen caracterizados por dos parmetros esenciales del

flujo superficial, que son, el calado y, y la velocidad v. entonces podemos definir cuatro

criterios que nos determinarn en cada caso concreto de geometra y lluvia, el caudal

mximo que puede. circular sobre nuestras calles, el caudal lmite.

Estos criterios son:

Calado mximo: y

Velocidad de circulacin mxima: v

Criterio de vuelco: v* y

Criterio de deslizamiento: v2

* y

Pero una vez establecidos dichos criterios hay que tener en cuenta como se regula

este flujo superficial, para mantenerlo por debajo de los valores admisibles. Y es entonces

donde entran en juego los elementos de captacin superficial: los imbornales. La

separacin de estos elementos dentro la red es muy importante para un buen

funcionamiento de la misma, y se convierten en un elemento trascendental para la

regulacin del flujo superficial. Por ello, ya que el diseo de estos elementos por partes de

los fabricantes solo responde a criterios de esttica e integracin urbana se realiza unanlisis de las formulacin propuesta por la UPC, para la determinacin del

comportamiento hidrulico de los mismos, y as poder implementarla a la hora de decidir

qu tipo de imbornal utilizar.

Criterios de riesgo segn Tmez.


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Transformacin lluvia- caudal escorrenta sobre acera.

Transformacin lluvia- caudal escorrenta sobre calzada.

Propagacin del caudal por la rigola-bordillo

La salida tipo del modelo es la de la figura inferior:

Sin el uso de esta poten te herramienta y prescindiendo de la metodologa de lainstruccin de drenaje, que siempre aporta valores de interceptacin muy elevados y pocoacordes con la realidad en m edios urbanos, se ha utilizado en este proyecto deProlongacin del Vial Urki Hegoalde y su conexin con la N-636 la form ulacin deIzzard y da tos de captacin de im bornales, facilitados por la m arca Saint G obain, ascomo los bacos de la Federal Highway Administration.


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modif

bien p

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L

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nificad

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la

o hidr

ado anc

:

rnales

rmula

lico qu

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mborna

de Mae no se

ficial

les-sum

nning

ajusta

ideros

El de rej illa es m uy susceptible a la colmatacin, presenta peligro s para losciclistas y conserva su efic iencia hidrulica con pendientes medias y altas. El sumiderobuzn es eficaz para pendientes bajas, al aum entar la pendiente de la ca lle su eficienciahidrulica se ve muy reducida.

El sum idero m ixto dispone de la s ventajas de am bos. Con el buzn secaptan los m ateriales en suspensi n y con la re jilla la mayor cantidad de flujo sin que sevea obturada. El imbornal tipo caz es til en calzadas muy amplias y donde no se preveapresencia de suciedad escombros.


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3.4.- DRENAJE SUBTERRNEO.

Se ha dispuesto un sistema de drenaje subterrneo bajo las cunetas contiguas a

las dos aceras laterales cuando aqullas discurran en zonas de desmonte.

Asimismo en la m ediana central, v egetalizada y de anchura cuatro (4) m etros,que se contempla en el proyecto de Prolongacin del Vial Urki Hegoalde y su conexincon la N-636 se s ituarn, a am bos lados del cole ctor principal de aguas pluviales quedesciende por dicha franja, senda s tuberas de P VC y dim etro exterior 160 m m.. Esasconducciones irn envueltas en m aterial filtrant e (grava) y una ma nta de geotextilexterior, segn detalles incluidos en los planos de las secciones tipo.

En su di mensionamiento se ha seguido las Recomendaciones para elproyecto y construccin del drenaje subterrneo en obras de carreteras OrdenCircular 17 /2.003 (Direccin General de Ca rreteras del Ministerio d e Fomento) y lo sbacos de dimensionamiento hidrulico de la tubera tipo Glassidren circular.

El caudal de clculo ser:

Donde

Figura 2.9.

La anchu ra puede ser v ariable a lo la rgo del tram o estudiado por lo que elproducto podr obtenerse en ese caso como:


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APNDICE: Clculos Hidrulicos.

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