Integrantes: Jaramillo Nieto Jimmy Marlon Sanga Suárez Christian José

Integrantes:Integrantes:

Jaramillo Nieto Jimmy MarlonJaramillo Nieto Jimmy Marlon Sanga Suárez Christian JoséSanga Suárez Christian José

Análisis Hidrológico de la Cuenca del “Cerro Colorado” y su Análisis Hidrológico de la Cuenca del “Cerro Colorado” y su interacción con la Autopista Terminal Terrestre-Pascualesinteracción con la Autopista Terminal Terrestre-Pascuales

ANALISIS HIDROLÓGICO DE LA ANALISIS HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL CERRO COLORADO CUENCA DEL CERRO COLORADO

Y SU INTERACCION CON LA Y SU INTERACCION CON LA AUTOPISTA TERMINAL AUTOPISTA TERMINAL

TERRESTRE - PASCUALESTERRESTRE - PASCUALES

ÍndiceÍndice

ObjetivosObjetivos

Capitulo 1.- Descripción de las cuencasCapitulo 1.- Descripción de las cuencas

Capitulo 2.- Estadística de los datosCapitulo 2.- Estadística de los datos

Capitulo 3.- Escorrentía SuperficialCapitulo 3.- Escorrentía Superficial

Capitulo 4.- Hidráulica de AlcantarillasCapitulo 4.- Hidráulica de Alcantarillas

Capitulo 5.- Análisis de ResultadoCapitulo 5.- Análisis de Resultado

Capitulo 6.- Conclusiones y Recomendaciones Capitulo 6.- Conclusiones y Recomendaciones


Determinar la capacidad hidráulica del sistema de drenaje Determinar la capacidad hidráulica del sistema de drenaje transversaltransversal

Analizar el comportamiento de las alcantarillas Analizar el comportamiento de las alcantarillas ante la presencia de eventos lluviosos ante la presencia de eventos lluviosos extremos como el del 13 de diciembre de 1997. extremos como el del 13 de diciembre de 1997.

Caracterizar fisiograficamente la zona de estudioCaracterizar fisiograficamente la zona de estudio

SecundariosSecundarios

Seleccionar la precipitación de diseño con datos de Seleccionar la precipitación de diseño con datos de registro pluvográficos en fajas y anuariosregistro pluvográficos en fajas y anuarios

Estimar el escurrimiento de la cuencaEstimar el escurrimiento de la cuenca

PrincipalPrincipalObjetivos


Ubicación geográfica y política.Ubicación geográfica y política. Descripción Hidrológica.Descripción Hidrológica.

DelimitaciónDelimitación Caracterización a través de sus parámetros Caracterización a través de sus parámetros

geomorfológicosgeomorfológicos• Área y PerímetroÁrea y Perímetro• FormaForma• Sistema de DrenajeSistema de Drenaje• Características del relieveCaracterísticas del relieve

Tipos de flujos que se presentan en los caucesTipos de flujos que se presentan en los cauces Material del lechoMaterial del lecho

Capitulo 1.- Descripción de las cuencas Capitulo 1.- Descripción de las cuencas



Ubicación Geográfica y PolíticaUbicación Geográfica y Política

Ubicación GeográficaPunto Latitud N Longitud E

1 9770685 620801

2 9770837 620742

3 9770877 621340

4 9770881 621034

Altitud: 104.56 m.s.n.mAltitud: 104.56 m.s.n.m

13

6

5

34

21

89

2+000

67

3

55

4

2

16

8

9

1

3+000

7

15

3

2

45

6

7

8

9

17

4+000

1

32

149

1+00

0

9

77

88

55

66

22

33

44

13

1110

1

4

5

6

9

2012100,00

49

56

00

,00

2012200,00

2012300,00

2012400,00

2012500,00

2012600,00

2012700,00

2012800,00

2012900,00

2013000,00

CUENCA # 1

2013100,00

2013200,00

2013300,00

2013400,00

2013600,00

2013700,00

2013800,00

2013900,00

2014000,00

2013500,00

49

57

00

,00

49

58

00

,00

49

59

00

,00

49

60

00

,00

49

61

00

,00

49

62

00

,00

49

63

00

,00

49

64

00

,00

49

65

00

,00

49

66

00

,00

49

67

00

,00

49

68

00

,00

49

69

00

,00

49

70

00

,00

49

71

00

,00

49

73

00

,00

49

74

00

,00

49

75

00

,00

49

76

00

,00

49

77

00

,00

49

78

00

,00

49

79

00

,00

49

80

00

,00

49

81

00

,00

49

82

00

,00

49

83

00

,00

49

84

00

,00

49

72

00

,00

49

66

37

,59

2013458,65

2012314,32

49

63

36

,43

2012131,99

49

71

00

,00

49

71

00

,00

2012472,64

49

77

21

,08

2012322,24

2012269,944

97

78

2,3

0

2012404,07

49

78

87

,41

2012586,30

49

79

80

,67

2012763,88

49

79

79

,43

49

80

76

,05

2012766,08

2013506,7149

78

17

,80

49

74

80

,31

2013507,02

49

73

96

,95

2013451,56

2013426,56

49

73

70

,34

49

73

43

,43

2013463,05

2013430,40

49

72

92

,46

2013359,71

49

71

99

,30

49

69

89

,72

2013395,5049

68

64

,14

2013389,94

2013354,84

49

68

30

,90

49

67

60

,13

2013421,402013433,47

49

66

18

,02

49

65

88

,00

2013453,97

2013412,55

49

65

54

,57

49

63

45

,53

2013388,39

49

62

72

,69

2013412,88

49

62

27

,78

2013404,44

2013415,62 49

61

48

,34

2013382,02

49

61

31

,21

2013318,57

49

61

81

,41

2013283,57

49

62

30

,16

49

60

63

,69

2013223,16

2013279,88

49

59

88

,97

2013270,06

49

59

38

,42

2013098,43

49

59

29

,72

2013004,96

49

59

45

,83

2012980,78

49

59

45

,03

2012947,54 49

58

58

,78

2012860,43

49

58

77

,74

2012708,50

49

59

17

,92

49

61

50

,46

2012904,882012900,004

96

45

6,3

5

2012795,32 49

63

89

,66

49

61

46

,20

2013267,81

978077.00621984.00

CUENCA # 2

CUENCA # 3

Plano General del sector Cerro ColoradoPlano General del sector Cerro Colorado


Descripción Hidrológica de las cuencas Descripción Hidrológica de las cuencas Delimitación de las cuencasDelimitación de las cuencas


Descripción Hidrológica de las cuencas Descripción Hidrológica de las cuencas Caracterización de las cuencas a través de sus Caracterización de las cuencas a través de sus

parámetros geomorfológicos. parámetros geomorfológicos.

Área y Perímetro.- Área y Perímetro.-

Forma.Forma.

Sistema de drenaje.Sistema de drenaje.

Relieve.Relieve.


(Ks) Tendencia a las crecidas(Ks) Tendencia a las crecidas

(Kc) Relacionado con el Tc(Kc) Relacionado con el Tc

Nº de Orden. <Tributario >infiltraciónNº de Orden. <Tributario >infiltración

Densidad de drenaje. (0.5-4)Km./KmDensidad de drenaje. (0.5-4)Km./Km22

Pendiente de la cuencaPendiente de la cuenca

Longitud de Máx. RecorridoLongitud de Máx. Recorrido

Longitud del centroideLongitud del centroide

Tiempo de concentraciónTiempo de concentración

Pendiente del cauce principalPendiente del cauce principal

Mediante planimetradoMediante planimetrado

Ejemplo ComparativoEjemplo Comparativo

NextNext


Ejemplo de Caudal Pico para Cuenca de Igual magnitudEjemplo de Caudal Pico para Cuenca de Igual magnitudHidrograma Unitario de las cuencas

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Tiempo

Cau

dal

Cuenca # 1

Cuenca # 2

Cuenca # 3

Hidrograma Unitario de Cuencas de Igual magnitud

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Tiempo

Cau

dal Cuenca # 1

Cuenca # 2

Cuenca # 3

Longitud de máximo recorridoLongitud de máximo recorrido


Longitud del cauce principal en Cuencas unidasLongitud del cauce principal en Cuencas unidas

Descripción Hidrológica de las cuencas Descripción Hidrológica de las cuencas Parámetros Geomorfológicos

Cuenca

Área y Perímetro Forma de la cuenca

Área (Has)

Perímetro (m)

Factor de forma (Ks)

Índice de compacidad

(Kc)Clasificación

1 11,16 1418,16 0.66 1.19Casi redonda a oval - redonda (1,00-1,25)

2 27,49 2470,52 0.27 1.32Oval redonda a oval

oblonga (1,26-1,50)

3 53,56 3202,91 0.51 1.23Oval redonda a oval

oblonga (1,26-1,50)


Descripción Hidrológica de las cuencas Descripción Hidrológica de las cuencas Parámetros Geomorfológicos

Cuenca

Sistema de drenaje Tipo de relieveTiempo de

concentración (min.)

Orden de cuenca

(N)

Densidad de Drenaje

(Dd)Pendiente

Tipo de relieve

1 2 2.78 0.246Accidentado

(P4)

4.742 2 3.65 0.217 13.373 3 1.91 0.224 16.21



Descripción Hidrológica de las cuencas Descripción Hidrológica de las cuencas

Descripción Hidrológica de las cuencasDescripción Hidrológica de las cuencas

Tipo de flujoTipo de flujo

PerennePerenne IntermitenteIntermitente EfímeroEfímero


Material del LechoMaterial del Lecho

• LitologíaLitología • SueloSuelo

Descripción Hidrológica de las cuencasDescripción Hidrológica de las cuencas Material del LechoMaterial del Lecho

SueloSuelo

Ensayo en laboratorio:

Análisis granulométrico

Ensayo de límite líquido y plástico

Permeabilidad


Basándose en el pasante del tamiz No 200 predominan los finos, tomamos la carta de plasticidad (limite liquido, plástico, índice plástico) se considera a los suelos arcillosos limosos y arenosos limosos. De acuerdo a esta clasificación se puede concluir que es tipo C en la SCS

Capitulo 2.- Estadística de datos Capitulo 2.- Estadística de datos • Periodo de RetornoPeriodo de Retorno

• Ajuste de datos a una distribución de probabilidadesAjuste de datos a una distribución de probabilidades• Distribución Gumbel Tipo IDistribución Gumbel Tipo I• Distribución NormalDistribución Normal• Distribución Pearson Tipo IIIDistribución Pearson Tipo III

• Prueba de Bondad de AjustePrueba de Bondad de Ajuste• Prueba X2Prueba X2• Prueba Kolmogorov - SmirnovPrueba Kolmogorov - Smirnov

• Cálculo del periodo de retornoCálculo del periodo de retorno

• Análisis de intensidades máximas.Análisis de intensidades máximas.• Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF)


Periodo de RetornoPeriodo de RetornoDiseño y Planificación optimaDiseño y Planificación optima

Dirección de aviación civil

Instituto Nacional de Meteorología e Hidrológica

Instituto Oceanográfico de la ArmadaPrecipitación Máxima Diaria-Estación Radio Sonda

AñoPrecipitación

Fecha (mm.)

1992 113,6 19 de Marzo1993 75,7 10 de Febrero1994 130,6 19 de Diciembre1995 79 17 de Febrero1996 104,3 1 de Febrero1997 185,5 13 de Diciembre1998 221,8 18 de Abril1999 60,4 26 de Abril


(DAC)

(INAMHI)

(INOCAR)

Ajuste a una distribución de probabilidadesAjuste a una distribución de probabilidades• Gumbel Tipo IGumbel Tipo I• NormalNormal• Pearson Tipo IIIPearson Tipo III• Log-normalLog-normal

Distribución de Probabilidad

Datos Parámetros

XT 185,50 Mm.

Gumbel Tipo l

43,94 96

Normal

121,36 56,36

Pearson Tipo III

1.25 50.4 58.35

Log (XT) 2.27 Mm. Log-normal

y 2.05 y 0.19


Media:121.36Media:121.36

Varianza:56.36Varianza:56.36

Coef. Sesgo:1.1738Coef. Sesgo:1.1738

Prueba de Bondad del AjustePrueba de Bondad del Ajuste

Prueba Prueba XX22

Aprobación de Hipótesis

Función de Distribución

D Ho

Normal 4.04

3

7.81 se acepta

Log-normal 2.47 7.81 se acepta

Gumbel 9.34 7.81 se rechaza

Pearson 1.98 2 5.99 se acepta

mkD 1,12


Prueba de Bondad del AjustePrueba de Bondad del AjustePrueba Prueba Kolmogorov-SmirnovKolmogorov-Smirnov

Aprobación de Hipótesis

Función de Distribución D d Ho

Normal 0.1871 0.43 Se acepta

Log-normal 0.1214 0.43 Se acepta

Pearson 0.1103 0.43 Se acepta

Gumbel 0.1040 0.43 Se acepta

,ndD


Prueba de Bondad del AjustePrueba de Bondad del AjusteResumenResumen

Selección de la función de Distribución

Función de Distribución Kolmogorov

Normal 3 4

Log-normal 2 3

Pearson 1 2

Gumbel se rechaza 1



Cálculo del periodo de retornoCálculo del periodo de retorno

Distribución : Pearson tipo III, X(T): 185.5mmDistribución : Pearson tipo III, X(T): 185.5mm

Determinar el factor de frecuencia muestralDeterminar el factor de frecuencia muestral

6SCk 32

2

001308.0189269.0432788.11

010328.0802853.051557.2

www

wwwz

Tpp

w 1;1

ln

21

2

5432232

3

116

3

11 kzkkzkzzkzzKT

• Realizar tanteotanteo para determinar el factor de frecuencia a partir de las Ecuaciones (Kite)

Se escoge una probabilidad

aleatoria

s

xXK T

muestralT

muestralTK TK

ResultadosFACTOR DE FRECUENCIA [kT] 1,138

PERIODO DE RETORNO 8,59 años

Análisis de intensidades máximasAnálisis de intensidades máximasLos métodos para el cálculo de escorrentía utiliza la cantidad Los métodos para el cálculo de escorrentía utiliza la cantidad de agua precipitada y la intensidad con que el evento se de agua precipitada y la intensidad con que el evento se presenta.presenta.

La elección del evento para el diseño de una obra hidráulica, La elección del evento para el diseño de una obra hidráulica, no obedece al criterio de una sola persona sino a la no obedece al criterio de una sola persona sino a la extrapolación de datos característicos del medio que extrapolación de datos característicos del medio que previamente se ajustan a una función de probabilidades. previamente se ajustan a una función de probabilidades.



PRECIPITACION DE DISEÑO EN UN EVENTO EXTREMOPRECIPITACION DE DISEÑO EN UN EVENTO EXTREMO

HISTOGRAMA DE ABRIL 12 DE 1997

0

5

10

15

20

25

30

12 de Abril de 1997 0 17.4 28.2 5.4 2.4 1.2 1.2

0 17.4 28.2 5.4 2.4 1.2 1.2


Calculo de Profundidad e Intensidad de lluvia de Calculo de Profundidad e Intensidad de lluvia de un evento a partir de las fajas pluviográficasun evento a partir de las fajas pluviográficas

12 de Abril de 1997 16h30 Duración de la lluvia 1 hora

TIEMPO LLUVIA DURACION

Acumulada Parcial 10 20 30 1

min. mm mm min. min. min. hora

0 0,1 0,1

10 3,0 2,9 2,9

20 7,7 4,7 4,7 7,6

30 8,6 0,9 0,9 5,6 8,5

40 9,0 0,4 0,4 1,3 6,0

50 9,2 0,2 0,2 0,6 1,5

60 9,4 0,2 0,2 0,4 0,8 9,3

PROFUNDIDAD MAXIMA (min.) 4,7 7,6 8,5 9,3

INTENSIDAD MAXIMA (mm /hora) 28,2 22,8 17,0 9,3

Intensidad máxima (mm./h)

ABRILDURACION

FECHA HORA10 20 30 1 2

min. min. min. hora hora

ALTURA MAX (min.) 4,7 7,6 8,5 9,3 0 12 de Abril de 1997 16h30

INTENSIDAD MAX (mm/hora) 28,2 22,8 17 9,3 0

ALTURA MAX (min.) 5,9 1,5 2,1 2,4 3,4 13 de Abril de 199719h05

INTENSIDAD MAX (mm/hora) 35,4 4,5 4,2 2,4 1,7 14 de Abril de 1997


INTENSIDAD MAX (mm/hora) 15,6 13,8 9,4 4,7 2,95 15 de Abril de 1997

ALTURA MAX (min.) 7 12,5 14,9 16,2 19,3 17 de Abril de 1997 19h28

INTENSIDAD MAX (mm/hora) 42 37,5 29,8 16,2 9,65


INTENSIDAD MAX (mm/hora) 25,8 18,9 15 11,1 9,95 19 de Abril de 1997


INTENSIDAD MAX (mm/hora) 20,4 19,8 18,4 13,3 9

ALTURA MAX (min.) 2,5 4,2 5 8,5 12,9 21 de Abril de 1997 21h00

INTENSIDAD MAX (mm/hora) 15 12,6 10 8,5 6,45

ALTURA MAX (min.) 6,5 9,5 10,9 20,7 24,2 28 de Abril de 1997 18h30

INTENSIDAD MAX (mm/hora) 39 28,5 21,8 20,7 12,1


INTENSIDAD MAX (mm/hora) 22,8 12,9 8,8 5,3 3


MAXIMAS INTENSIDADES PRESENTADAS EN EL AÑO 1997

Fecha Duración

Año Mes Día10 20 30 1 2

min. min. min. hora hora

1997

Marzo 25 93 81 69 65 55,9

Abril17 42 38 30 - -

28 - - - 20,7 12,1

Noviembre

17 69 66 - - -

14 - - 58 36,4 -

23 - - - - 31,9

Diciembre 13 117 103,5 96 80 65,25



Ecuaciones de Intensidad Duración y FrecuenciaEcuaciones de Intensidad Duración y Frecuencia

ECUACIONES Y REGISTRO PUVIOGRAFICO DE INTENSIDAD

Entidad

encargada

ECUACIONF=10 AÑOS

Cuencas

#1 #2 #3

EMAG 1 1951-1981

138.79 114.22 108.47

EMAG 2 1951-1987

142.56 114.68 108.30

IIFIUC

1951-1998 150.07 117.19 111.09

Registro Dic 13 de 1997 117 117 117

Tiempo de Concentración 4.74 13.37 16.21

0.5616t

771.56i

6.015

5.853

t

i

62.237ln509.37 CTi

ANALISIS HIDROLÓGICO DE LAANALISIS HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL CERRO COLORADOCUENCA DEL CERRO COLORADO

Y SU INTERACCION CON LAY SU INTERACCION CON LA AUTOPISTAAUTOPISTA TERMINAL TERMINAL

TERRESTRE - PASCUALESTERRESTRE - PASCUALES


Integrantes:Integrantes:

Jaramillo Nieto Jimmy MarlonJaramillo Nieto Jimmy Marlon Sanga Suárez Christian JoséSanga Suárez Christian José


ÍndiceÍndice

1.1. ObjetivosObjetivos

2.2. Capítulo 1.- Capítulo 1.- Descripción de las cuencasDescripción de las cuencas

3.3. Capítulo 2.- Capítulo 2.- Estadística de los datosEstadística de los datos

4.4. Capítulo 3.- Capítulo 3.- Escorrentía SuperficialEscorrentía Superficial

5.5. Capítulo 4.- Capítulo 4.- Hidráulica de AlcantarillasHidráulica de Alcantarillas

6.6. Capítulo 5.- Capítulo 5.- Análisis de ResultadoAnálisis de Resultado

7.7. Capítulo 6.- Capítulo 6.- Conclusiones y Recomendaciones Conclusiones y Recomendaciones


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Escurrimiento por el método de las abstracciones de Escurrimiento por el método de las abstracciones de

la Soil Conservation Service SCSla Soil Conservation Service SCS

• Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation SHidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SCService, SCS

• Método racionalMétodo racional• Método de chowMétodo de chow• Caudales de aguas residualesCaudales de aguas residuales


Capitulo #3 Escorrentía SuperficialCapitulo #3 Escorrentía SuperficialEscurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil ConservEscurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil Conservation Service SCSation Service SCS

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420

Tiempo (min)

Pro

fun

did

ad a

cum

ula

da

(mm

)

Abstracción Totales - Acum mm LLUVIA Acumulada mm Abstracción Inicial-Ia mm

Exceso de precipitaciónPe : 155,46 mm

Abstracción continuadaAbstracción inicial

Tie

mp

o d

e e

nc

ha

rca

mie

nto

30,04 mm

5,64 mm

185,5 mm


Capitulo 3.- Escorrentía superficialCapitulo 3.- Escorrentía superficial • Escurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil Conservation Service SCSEscurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil Conservation Service SCS Factores que intervienen en la capacidad de infiltraciónFactores que intervienen en la capacidad de infiltración Humedad del sueloHumedad del suelo Permeabilidad del sueloPermeabilidad del suelo Temperatura del suelo y condiciones de contornoTemperatura del suelo y condiciones de contorno

Propiedades productoras de escorrentía, según el número de curvaPropiedades productoras de escorrentía, según el número de curva Tipo de suelo hidrológico,Tipo de suelo hidrológico, Utilización y tratamiento del suelo, Utilización y tratamiento del suelo, Condiciones de la superficie del terreno, y Condiciones de la superficie del terreno, y Condición de humedad antecedente del sueloCondición de humedad antecedente del suelo


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Estimación del número de curva de escorrentíaEstimación del número de curva de escorrentía

• Clasificación hidrológica de los suelosClasificación hidrológica de los suelos Material fino.- Arena arcillosa-Arcilla arenosa-Arcilla limosa-Arcilla marga.Material fino.- Arena arcillosa-Arcilla arenosa-Arcilla limosa-Arcilla marga. Conductividad hidráulica - k: 10Conductividad hidráulica - k: 10-3-3 a 10 a 10-5-5 Meteorización de rocas basálticas y andesíticas - Formación Piñón Meteorización de rocas basálticas y andesíticas - Formación Piñón Moderado alto potencial de escorrentíaModerado alto potencial de escorrentía

• Uso y tratamiento de sueloUso y tratamiento de suelo Topografía accidentada y compuestaTopografía accidentada y compuesta Zona baja.- grandes explanadas reconformadas, áreas urbanas Zona baja.- grandes explanadas reconformadas, áreas urbanas

desarrolladasdesarrolladas Zona alta.- áreas no urbanizable, bosque protector cerro Colorado Zona alta.- áreas no urbanizable, bosque protector cerro Colorado

• Condición hidrológicaCondición hidrológica Condición hidrológica compuesta, estimada visualmenteCondición hidrológica compuesta, estimada visualmente Zona alta.- menos del 50 % cubierta de vegetación autóctona y una Zona alta.- menos del 50 % cubierta de vegetación autóctona y una

pequeña población de árbolespequeña población de árboles• Condición de humedad antecedenteCondición de humedad antecedente

Precipitación acumulada de los cincos días anteriores al evento Precipitación acumulada de los cincos días anteriores al evento considerado (Registro pluviográfico del 13 de diciembre de 1997- 229 Mm. considerado (Registro pluviográfico del 13 de diciembre de 1997- 229 Mm. de agua lluvia) de agua lluvia)


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Determinación del número de curva de escorrentía para la cuencDeterminación del número de curva de escorrentía para la cuenc

a del cerro coloradoa del cerro colorado

Número de curva de escorrentía

Uso de la TierraCondición de Humedad Antecedente II

Cuenca # 1 Cuenca # 2 Cuenca # 3

Área urbana recientemente reconformada

39,63% 73,71% 79,73%

91 91 91

Bosque - Densa Vegetación60,37% 26,29% 20,27%

73 77 77

Número de Curva 80 87 88

Condición de Humedad Antecedente III

Número de Curva 90 94 95

II

IIIII CN

CNCN

0057.043.0

Siendo:CNII: Número de curva-Condición de humedad antecedente tipo II CNIII: Número de curva-Condición de humedad antecedente tipo III


Capitulo 3.- Escorrentía superficialCapitulo 3.- Escorrentía superficial • Determinación de la precipitación efectivaDeterminación de la precipitación efectiva

Escurrimiento y Abstracciones totales [ mm.]

Cuenca 1 2 3

Escurrimiento 155,46 167,37 170,37

Abstracciones totales 30,04 18,13 15,13

Precipitación de diseño 185,5

]800)8)(([

]200)2[( 2

RPCNCNR

PCNRPe

Siendo:P: Precipitación [cm.]Pe: Precipitación efectiva [cm.]A: Abstracción [cm.]CN: Número de curvaR: 2.54

Cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una tormenta utilizando el método SCS

ePPA


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SCSHidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SCS

Generado a partir del caudal y el tiempo pico sin la necesidad de aforar el cauce Generado a partir del caudal y el tiempo pico sin la necesidad de aforar el cauce principalprincipal

Relaciona el caudal y el tiempo pico con el tiempo de retardo de la cuenca.Relaciona el caudal y el tiempo pico con el tiempo de retardo de la cuenca.

Siendo:tl: Tiempo de desfase, hora

tp: Tiempo de pico, horaL: Longitud de máximo recorrido [m]Y: Pendiente media de la cuencaCN: Número de curvaA: Área de la cuenca [km2]Qp: Caudal pico [m3/seg.]

5.07.0

7.08.0

14104

86.222540

YCN

CNLt l

Tiempo de desfase o retardo

9

10

l

p

t

t

pp t

AQ

208.0


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SHidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, S

CSCS

Caudal pico [qp]

Cuenca #1 Cuenca #2 Cuenca #3

Longitud máx. recorrido, m [L] 410,7 1003,69 1021,36

Pendiente media de la cuenca [Y] 0,25 0,22 0,22

Número de curva [CN] 90 94 95

Tiempo de desfase, horas [Tl] 0,08 0,14 0,13

Tiempo pico, horas [Tp] 0,09 0,15 0,15

Área, km2 [A] 0,11 0,27 0,54

Caudal pico, m3/seg. 0,26 0,15 0,16


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SHidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, S

CSCS

El producto de las ordenadas y las abscisas de un hidrograma unitario adimensional con el caudal y el tiempo pico respectivamente, genera el hidrograma unitario


Capitulo 3.- Escorrentía superficialCapitulo 3.- Escorrentía superficial • Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SCSHidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service, SCS

El hidrograma de escorrentía directa puede ser generado usando las ordenadas del hidrograma unitario y multiplicando las abscisas del HU por la precipitación efectiva.


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Método racionalMétodo racional

Aunque se ajusta de mejor manera a terrenos urbanizados (<500 has), Aunque se ajusta de mejor manera a terrenos urbanizados (<500 has), su sencillez y facilidad motivan su uso para zonas rurales.su sencillez y facilidad motivan su uso para zonas rurales.Ecuación deducida de la definición de coeficiente de escorrentíaEcuación deducida de la definición de coeficiente de escorrentía

AIcQQ PE 278.0

Tiempo de concentración-Fórmula de Kirpich.Tiempo de concentración-Fórmula de Kirpich.Depende de la máxima longitud y de la pendiente del cauce principalDepende de la máxima longitud y de la pendiente del cauce principal

Siendo:I: Intensidad de lluvia [Mm./hora]c: Coeficiente de escorrentíaA: Área de la cuenca [Km2]Qp: Caudal pico [m3/seg.]

385.077.00078.0 SLtcSiendo:tc: Tiempo de concentración, minutosL: Longitud de máximo recorrido, piesS: Pendiente promedio del cauce principal


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial Intensidad de lluvia Intensidad de lluvia Ecuación de lluvia desarrollada por el Instituto de Investigación de la Facultad de Ingeniería de la Ecuación de lluvia desarrollada por el Instituto de Investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Católica-IIFIUCUniversidad Católica-IIFIUCConsidera el registro pluviográfico desde 1951 a 1998Considera el registro pluviográfico desde 1951 a 1998Difiere con la ecuación de EMAG en un 6% Difiere con la ecuación de EMAG en un 6%

Coeficiente de escorrentíaCoeficiente de escorrentíaProporción de lluvia que se escurreProporción de lluvia que se escurreSelección depende de:Selección depende de:

- Cobertura vegetal- Cobertura vegetal- Tipo de suelo- Tipo de suelo- Pendiente del terreno - Pendiente del terreno

CCmedio.-medio.- combinación de los diferentes factores de escorrentía en proporción al área combinación de los diferentes factores de escorrentía en proporción al área

Siendo:I: Intensidad de lluvia en mm./hora]tc:: Tiempo de concentración en minutosa, b: Coeficientes que varían según la frecuencia

btLnaI c )(*

,...3,2,1;...332211 iACACACACC iimedio


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Método RacionalMétodo Racional

Caudal de aportaciones de las cuencas en estudio

Ecuación Cuenca ÁreaCoeficiente

de escorrentía

Intensidad de la

Lluvia

Q [m3/s]

Pendiente Media

0.278 * C * I * A

#1 0,112 0,61 150,06 2,84

#2 0,275 0,61 117,2 5,47

#3 0,536 0,62 111,08 10,25


Capitulo 3.- Escorrentía superficialCapitulo 3.- Escorrentía superficial • Método de chowMétodo de chow

Aplicable a cuencas no urbanas menores a los 25 kmAplicable a cuencas no urbanas menores a los 25 km22

Zde

PeAcQP

278.0

41.199ln707.31 cti

mmPiPd e 5.185;

32.202032

08.5508

2

CNP

CNP

Pe

64.0

005.0

S

Ltr

)/(_ re tdfGráficaZ


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Método Ven Te ChowMétodo Ven Te Chow

0,01

0,1

1

10

0,01 0,1 1 10

de / tr

Z

re td /

ZCaudal pico

CuencaIntensidad mm /hora

Duración Efectiva-de

Número de Curva

Precipitación Efectiva

Tr Qp.

[m3/seg.]min. Horas min. Horas

#1 150.06 74.19 1.24 90 155.51 6.61 0.11 3.90

#2 117.20 95.00 1.58 94 167.43 15.64 0.26 8.08

#3 111.08 100.00 1.67 95 170.01 18.36 0.31 15.19


Capitulo 3.- Escorrentía superficial Capitulo 3.- Escorrentía superficial • Caudales de aguas residualesCaudales de aguas residuales

AGUAS RESIDUALES

Urbanización Área Densidad Población DotaciónConsumo

diarioConsumo

horario

Caudal max.

Horario

Caudal de aguas

residuales

m2 hab/has hab. l/hab/día l/día l/seg l/seg lt/seg

Metrópolis 7.35 150.00 1102.50

200.00

220500.00 2.55 5.10 4.08

Magisterio 12.91 170.00 2194.70 438940.00 5.08 10.16 8.13

#1 4.49 160.00 718.40 143680.00 1.66 3.33 2.66

#3 42.73 160.00 6836.80 1367360.00 15.83 31.65 25.32

Coeficiente de retorno: 80%

Comparando con el caudal que escurre de la cuenca representa tan solo el 0.1 %


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas

Estructuras hidráulicas diseñadas para desalojar el agua retenida en planicies donde el cauce natural ha sido obstruido por algún terraplén.

Factores hidráulicos:

• Caudal de diseño

• Energía total aguas arriba

• Perdida de energía máxima (aceptable) DH

ALCANTARILLAS0+820


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Definiciones BásicasDefiniciones Básicas

Se diseñan:

Operar a superficie libre

Condiciones de flujo crítico

Descargar a un costo bajo


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas • Estudio de las alcantarillas existentes en la autopista.Estudio de las alcantarillas existentes en la autopista.

• Determinación del caudal para cada alcantarillaDeterminación del caudal para cada alcantarilla

Qdiseño=Área de aportación (porcentaje) * Qescurrido c/cuenca


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas • Estudio de las alcantarillas existente en la autopiEstudio de las alcantarillas existente en la autopi

sta.sta.• Altura de agua a la entrada (Altura de agua a la entrada (HwHw))

Altura de agua a la entrada (Hw)

AlcantarillaTirante Normal Canal

Natural (m)Altura del muro protector

(m)

00+820 1,16 2,34

01+420 1,73 1,85

01+700 1,11 1,85

01+960 1,15 1,85

02+150 1,69 1,85

Ecuación Manning


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillasCapitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas • Estudio de las alcantarillas existente en la autopista.Estudio de las alcantarillas existente en la autopista.

• Flujo en alcantarillasFlujo en alcantarillas Superficie libre (Hee: 20 % altura del barril)Superficie libre (Hee: 20 % altura del barril) Condiciones críticasCondiciones críticas

• Tirante Normal y Tirante críticoTirante Normal y Tirante crítico

2

3

2_

ARh

nQcríticaPendiente

• Pendiente de batea y Pendiente crítica

Ecuación ManningÁbacos Academia de Ciencia de la Transportación de los

Estados UnidosTirante Normal y Crítico

AlcantarillaDiámetro Caudal Tirante Normal Tirante Critico

(m) (m3/seg.) (m) (m)

0+820 1,5 3,62 0,45 0,99

1+420 1,2 8,463 No definido No definido

1+700 1,2 3,091 0,8 0,97

1+960 1,2 2,655 No definido 0,90

2+150 1,2 5,716 No definido No definido

Pendiente de Batea y Critica del Barril

Alcantarilla Sc So Tipo de flujo

0+820 0,009 0,020 Flujo supercrítico

1+420 - 0,006 Flujo a presión

1+700 0,009 0,009 Flujo supercrítico

1+960 0,025 0,001 Flujo Subcrítico

2+150 - 0,009 Flujo a presión


Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas • Estudio de las alcantarillas existente en la autopista.Estudio de las alcantarillas existente en la autopista.

• Determinación de la capacidad de la alcantarillaDeterminación de la capacidad de la alcantarilla Nomogramas de la US Bureau of Public RoadNomogramas de la US Bureau of Public Road Cuando el flujo es a superficie libre entonces rigen las condiciones de entradaCuando el flujo es a superficie libre entonces rigen las condiciones de entrada Para el dimensionamiento de alcantarillas sumergidas se considera entre otros aspectos las Para el dimensionamiento de alcantarillas sumergidas se considera entre otros aspectos las

perdidas por fricción.perdidas por fricción. Resumen de análisis de alcantarilla

Abscisa

Energía total aguas arriba Coeficiente de entrada

Ke

Coeficiente de rugosidad

n

Caudal de descarga Q Descripción

control a la entrada

control a la salida

m m m3/seg.

0+8201.16 0.50 0.015 3.62 c/barril 1.82

1.65 * 3.82 Sección de control a la entrada

1+4201.73 0.50 0.015 8.46 2.02

1.85 * 1.17 3.08 Sección de control a la entrada

1+7001.10 0.50 0.015 3.09 1.82


1+9501.15 0.50 0.015 2.66 1.82

1.56 1.85 * 2.66 Sección de control a la salida

2+1501.69 0.50 0.015 5.72 2.94


Análisis Hidrológico de la Cuenca del “Cerro Colorado” y su interacción Análisis Hidrológico de la Cuenca del “Cerro Colorado” y su interacción con la Autopista Terminal Terrestre-Pascualescon la Autopista Terminal Terrestre-Pascuales

Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas Capitulo 4.- Hidráulica de alcantarillas • Estudio de las alcantarillas existente en la Estudio de las alcantarillas existente en la

autopista.autopista.• Muros de alaMuros de ala

Protección del terraplén de la erosiónProtección del terraplén de la erosión Diseñadas adecuadamente mejoran las características Diseñadas adecuadamente mejoran las características

hidráulicashidráulicas Velocidades de descarga muy alta permiten disipar la Velocidades de descarga muy alta permiten disipar la

energía de escurrimientoenergía de escurrimiento

V

d

NF

85.2

2

1tan

Angulo de alabeo [b]

AlcantarillaTirante de escurrimiento

Velocidad media (m/seg.)

Número de Froude [NF]

Angulo de alabeo b

0+820 0.69 4.59 1.77 16 °

1+420 1.2 2.72 - -

1+700 0.95 3.22 1.06 25 °

2+150 1.2 2.86 - -

* Método del paso directo

* Sección llena


Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultados Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultados Variación del tiempo de concentración con Variación del tiempo de concentración con respecto a ciertos parámetros fisiográficosrespecto a ciertos parámetros fisiográficos

• El relieve de la zona en estudio es plano (pendiente El relieve de la zona en estudio es plano (pendiente media<3%)media<3%)

• A partir de la pendiente media de cada micro cuenca se A partir de la pendiente media de cada micro cuenca se preestableció que la cuenca #2 con pendiente menor a las preestableció que la cuenca #2 con pendiente menor a las otras, tiene un tiempo de concentración mayor.otras, tiene un tiempo de concentración mayor.

• Gastos pico más atenuados en la cuenca #2 y #3 por presentar Gastos pico más atenuados en la cuenca #2 y #3 por presentar una morfología más alargada que la cuenca #1.una morfología más alargada que la cuenca #1.


Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultadosCapitulo 5.- Análisis y discusión de resultadosVariación del tiempo de concentración con Variación del tiempo de concentración con respecto a ciertos parámetros fisiográficosrespecto a ciertos parámetros fisiográficos

Considerando una superficie de igual magnitud en todas las cuencas Considerando una superficie de igual magnitud en todas las cuencas en la gráfica se resalta el caudal pico de la cuenca más redondeada. en la gráfica se resalta el caudal pico de la cuenca más redondeada.

Hidrograma Unitario de las cuencas

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Tiempo

Cau

dal

Cuenca # 1

Cuenca # 2

Cuenca # 3


Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultados Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultados • Estadística de datos hidrológicosEstadística de datos hidrológicos

Los períodos de retorno obtenidos mediante las diferentes funciones Los períodos de retorno obtenidos mediante las diferentes funciones de probabilidad no varían entre si en más de un 10 % de probabilidad no varían entre si en más de un 10 %

Variación del Periodo de Retorno

Distribución Periodo de Retorno Variación

Gumbel Tipo I 8,18 5%

Normal 7,84 9%

Log-Normal 7,99 7%

Pearson Tipo III 8,59 Base

Log-Pearson Tipo III 8,52 1%


Capitulo 5.- Escorrentía superficial Capitulo 5.- Escorrentía superficial • Análisis y discusión de resultadosAnálisis y discusión de resultados Evento con mayor intensidad fue el 13-dic-97 (117 mm/h en 10 min de duración_ Evento con mayor intensidad fue el 13-dic-97 (117 mm/h en 10 min de duración_

el evento duro ??????),el evento duro ??????), Evento con mayor precipitación fue el 23 de nov (237.10 mm en 19.67 horas).Evento con mayor precipitación fue el 23 de nov (237.10 mm en 19.67 horas). La intensidad de lluvia obtenidas de las ecuaciones de EMAG y IIFIUC para un La intensidad de lluvia obtenidas de las ecuaciones de EMAG y IIFIUC para un

periodo de retorno de 10 años resulta similar a la obtenida de la faja pluviográfica. periodo de retorno de 10 años resulta similar a la obtenida de la faja pluviográfica.

Intensidad de Lluvia (F = 10 AÑOS)

CuencaTC

EMAG 1 EMAG 2 IIFIUC Registro Dic-13- 97Min.

#1 4.74 138.79 142.56 150.07 117

#2 13.37 114.22 114.68 117.19 117

#3 16.21 108.47 108.30 111.09 117


Capitulo 5.- Capitulo 5.- Análisis y discusión de resultadosAnálisis y discusión de resultadosCapacidad de Descarga

Abscisa

Energía total aguas arriba Caudad Q

Capacidad de descarga

Descripcióncontrol a la

entradacontrol a la

salidaEstimado Descarga

m m m3/seg m3/seg

0+8201.16

3.621.82

Aceptable

1.65 * 3.82 Sección de control a la entrada

1+4201.73

8.4632.02

Deficiente


1+7001.10

3.0911.82

Aceptable


1+9501.15

2.6551.82

Aceptable


2+1501.69

5.7162.94

Deficiente



Capitulo 6.- Capitulo 6.- Conclusiones y recomendacionesConclusiones y recomendaciones• ConclusionesConclusiones

Periodo de retorno de la lluvia del 13 de diciembre 1997 no Periodo de retorno de la lluvia del 13 de diciembre 1997 no varia si se incrementa la muestra con registros pluviográficos varia si se incrementa la muestra con registros pluviográficos de estaciones cercanas. de estaciones cercanas.

Dos alcantarillas de las cinco no tienen capacidad de Dos alcantarillas de las cinco no tienen capacidad de descargar lluvias de período de 10 años.descargar lluvias de período de 10 años.

Se seleccionó el caudal obtenido de Ven Te Chow por cuanto Se seleccionó el caudal obtenido de Ven Te Chow por cuanto esta metodología incluye de mejor manera las características esta metodología incluye de mejor manera las características de las cuencas estudiadas.de las cuencas estudiadas.

Para lograr que las alcantarillas sean hidráulicamente Para lograr que las alcantarillas sean hidráulicamente suficientes se necesitaría la construcción de una estructura suficientes se necesitaría la construcción de una estructura de almacenamiento.de almacenamiento.

La descarga de agua residual es intranscendente y no afecta La descarga de agua residual es intranscendente y no afecta el diseño hidráulico. el diseño hidráulico.


Capitulo 6.- Capitulo 6.- Conclusiones y recomendacionesConclusiones y recomendaciones• RecomendacionesRecomendaciones

Mejorar los bordes de entrada de cada alcantarilla y construir Mejorar los bordes de entrada de cada alcantarilla y construir cisternas de almacenamiento.cisternas de almacenamiento.

Crear un centro dentro de la universidad con el propósito de Crear un centro dentro de la universidad con el propósito de recopilar, procesar y facilitar información meteorológica de la recopilar, procesar y facilitar información meteorológica de la ciudad para el desarrollo de proyectos.ciudad para el desarrollo de proyectos.

Fomentar la investigación de cuencas hidrográficas aforadas Fomentar la investigación de cuencas hidrográficas aforadas con el fin de estimar un coeficiente de mayoración o con el fin de estimar un coeficiente de mayoración o reducción que al combinarlo con el número de curva CN reducción que al combinarlo con el número de curva CN permita obtener una tasa de escorrentía que se adapte a permita obtener una tasa de escorrentía que se adapte a nuestro medio.nuestro medio.

Analizar la descarga de aguas residuales que produzcan las Analizar la descarga de aguas residuales que produzcan las urbanizaciones.urbanizaciones.

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Integrantes: Jaramillo Nieto Jimmy Marlon Sanga Suárez Christian José

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