Calculo hidrometeorologico de caudales maximos en pequenas cuencas naturales
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1.2.4. ESTUDIO HIDROMETEOROLOGICO
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1.2.4. ESTUDIO HIDROMETEOROLOGICO
ESTUDIO HIDROMETEOROLÓGICO
1. DESCRIPCION
Las cuencas que producen aportes de pluviales a la red de saneamiento están
integradas principalmente por una zona exterior al polígono industrial y otras
interiores que configuran las edificaciones y los viales.
La cuenca exterior tiene una superficie de unas 3.1 has, y confluye en la
parcela explanada y en uno de los viales del polígono.
2. OBJETO DEL PRESENTE ANEJO HIDROLÓGICO
El objeto del presente anejo es determinar las cuencas aportantes, a partir de
ellas determinaremos los caudales que pueden producir asociados a distintos
periodos de retorno, para realizar el dimensionamiento de las obras de drenaje
a realizar.
3. METODOLOGÍA EMPLEADA
En primer lugar se ha realizado un análisis de las cuencas exteriores del
polígono.
Para el análisis de estas cuentas se ha empleado la cartografía existente a
escala 1/25.000. En los planos adjuntos vienen grafiadas dichas cuencas.
La determinación de las cuencas aportantes en el interior del polígono queda
determinada por la disposición de las parcelas y de los viales, la mayor parte
de los aportes se producirán una vez el polígono esté completamente edificado
y las bajantes de las cubiertas conectadas a la red.
En los planos adjuntos, vienen grafiadas las cuencas que nos permiten el
cálculo.
Para el cálculo de los aportes de cada una de las cuencas se ha utilizado el
método hidrometeorológico definido en la norma 5.2.I.C.
Previo a este cálculo se ha determinado la pluviometría de la zona en proyecto
mediante los mapas de “Maximas lluvias diarias en la España peninsular”
4. PLANO DE CUENCAS
5. PLUVIOMETRIA
Para el cálculo de la pluviometría se han empleado los datos de la publicación
de “Máximas lluvias diarias en la España peninsular” del Ministerio de Fomento.
Para la zona de proyecto se adjunta el Mapa de los coeficientes de variación
Cv y Valor Medio de la Máxima Precipitación Diaria Anual. (Según publicación
del Ministerio de Fomento “Máximas Lluvias diarias en la España Peninsular”
6. PERIODO DE RETORNO
La red se diseña con periodo de retorno de 10 años.
7. CÁLCULO DE LAS PRECIPITACIONES MÁXIMAS ASOCIADAS A LOS DISTINTOS PERIODOS DE RETORNO
Para la obtención de las precipitaciones diarias máximas correspondientes a
los periodos de retorno considerados se ha utilizado el programa contenido en
la publicación de “Máximas lluvias diarias en la España Peninsular”.
8. METODO HIDROMETEOROLÓGICO Se han determinado sobre los planos 1/10000 las cuencas en las
inmediaciones del polígono industrial para averiguar cual de ellas desagua en
el poligono. De esta manera se han definido la cuenca a1.
Para el cálculo de las cuencas en el interior del polígono industrial se ha tenido
en cuenta la disposición de los colectores, determinando 3 cuencas
denominadas P1, P2 y P3.
El cálculo de pluviometría para las cuencas interiores del polígono se ha
realizado para una cuenca unitaria de 1 ha, extrapolando los datos
proporcionalmente a la superficie de las distintas cuencas.
Cuenca a1
CALCULO DE CUENCAS
Introducción
Para la confección del siguiente cálculo se ha seguido el método hidrometeorológicoo método racional, recogido en la norma de drenaje 5.2.IC.
Según el mapa de cuencas trazado, tenemos los siguientes datos.
A = Superficie de la cuenca en Ha 3.1 HaJ = Pendiente media de la cuenca 0.04 m/mL = longitud del cauce o recorrido 0.1 Km
El caudal de referencia (Q) que pasa por un punto en el que desague una cuenca osuperficie se obtendrá mediante la fórmula:
Q = C . A . I / K m3/s
C = Coeficiente de escorrentía de la cuencaA = Area de la cuencaI = Intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno considerado y a un
intervalo igual al tiempo de concentración consideradoK = Coeficiente que depende de las unidades Q y A, en nuestro caso 300
Tiempo de concentración Tc
En el caso de cuencas en las que predomine el tiempo de recorrido de flujo canalizado por una red de cauces definidos el tiempo de concentración relacionado con la intensidad media de precipitación se podrá deducirde la fórmula:
Tc = 0.3 . ( ( L / J) ^ ( 1/4) ) ^ 0.76)Siendo
L = Longitud del cauce principal 0.1 KmJ = su pendiente media 0.04 m/m
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Cuenca a1
Si el tiempo de recorrido en flujo difuso sobre el terreno fuera relativamente apreciable, como es el caso de plataforma de la carretera y de los márgenes que a ella vierten, la fórmula anterior no resulta aplicable.Para este caso podrá aplicarse el ábaco siguiente:
Según la tabla anterior Tc = 0.3 horasResultado de la fórmula anterior Tc = 0.096 horas
Tiempo de concentración adoptado Tc = 0.096 horas
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Cuenca a1
Coeficiente de escorrentía C
El coeficiente de escorrentía define la proporción de la componente superficial de la precipitación Iy depende de la razón entre la precipitación diária Pd correspondiente al período de retorno y el umbralde escorrentía Po a partir del cual se inicia esta.
Pd Precipitación diaria para el período de retorno consideradoPo Umbral de escorrentía
Si Pd/Po fuera inferior a la unidad C podrá considerarse nulo
Estimación del umbral de escorrentía Po mediante la siguiente tabla:
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Cuenca a1
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Cuenca a1
Para la determinación del tipo de suelo podemos emplear los siguientes criterios
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Cuenca a1
El umbral de escorrentía hallado en el caso anterior, se deberá afectar por un coeficiente correctorque refleja la variación regional de la humedad habitual en el suelo al comienzo de aguaceros significativos.
Coeficiente Corrector 2.5
Umbral de escorrentía según tablas anterioresPo 9 mm
Umbral de escorrentía Po 22.5 mm
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Cuenca a1
Precipitación diaria para el período de retorno considerado
Precipitación total diaria en dicho período según cálculo efectuado mediante los mapas de "Máximas lluvias diarias en la España peninsular"
T (periodo de retorno)años 5 10 20 50
Pd Precipitación total diaria máxima mm/día 62 73 86 103para período de retorno de T años
Con este dato antramos en la fórmula anterior para la determinación delCoeficiente de escorrentía C
T (periodo de retorno)Siendo: 5 10 20 50Umbral de escorrentía Po Po (mm) 22.5 22.5 22.5 22.5Precipitación total diaria máxima Pd (mm) 62 73 86 103para período de retorno de T años Pd
Pd/Po = 2.76 3.24 3.82 4.58
= 0.24 0.29 0.34 0.41(adimensional)
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Cuenca a1
La intensidad media de precipitación It (m/h) a emplear en la estimación de caudalesse puede calcular mediante la siguiente formula representada en la figura 2.1
El valor de la razon (I1 / Id)lo tomamos del mapade isolineas I1 / Id
I1/Id = 10 adim.
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Cuenca a1
Con los datos de I1 / Id y la duración del aguacero, Tc. Entramos en la tabla 2.1
Siendo:
Tc = 0.096 horasI1 / Id = 10 adim.
T (periodo de retorno)5 10 20 50
Id = Pd/24 = 2.583 3.042 3.583 4.292 mn/h
T (periodo de retorno)5 10 20 50
De donde Extraemos It = 87.14 102.61 120.88 144.77 mm/h
Con estos datos el caudal de referencia Q será:
Período de retorno5 10 20 50
SiendoA = Superficie de la cuenca en Ha 3.10 3.10 3.10 3.10 HaC = Coeficiente de escorrentía 0.24 0.29 0.34 0.41It = Intensidad media de precipitación 87.14 102.61 120.88 144.77 mm/h
correspon. a dicho períodode retorno y en el Tc considerado
K = 300.00 300.00 300.00 300.00
Q = C . A . I / K = 0.215 0.308 0.430 0.608 m3/s
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Cuenca q
CALCULO DE CUENCASCuenca unitaria 1 haIntroducción
Para la confección del siguiente cálculo se ha seguido el método hidrometeorológicoo método racional, recogido en la norma de drenaje 5.2.IC.
Según el mapa de cuencas trazado, tenemos los siguientes datos.
A = Superficie de la cuenca en Ha 1 HaJ = Pendiente media de la cuenca 0.04 m/mL = longitud del cauce o recorrido 0.025 Km
El caudal de referencia (Q) que pasa por un punto en el que desague una cuenca osuperficie se obtendrá mediante la fórmula:
Q = C . A . I / K m3/s
C = Coeficiente de escorrentía de la cuencaA = Area de la cuencaI = Intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno considerado y a un
intervalo igual al tiempo de concentración consideradoK = Coeficiente que depende de las unidades Q y A, en nuestro caso 300
Tiempo de concentración Tc
En el caso de cuencas en las que predomine el tiempo de recorrido de flujo canalizado por una red de cauces definidos el tiempo de concentración relacionado con la intensidad media de precipitación se podrá deducirde la fórmula:
Tc = 0.3 . ( ( L / J) ^ ( 1/4) ) ^ 0.76)Siendo
L = Longitud del cauce principal 0.025 KmJ = su pendiente media 0.04 m/m
Cuenca q
Si el tiempo de recorrido en flujo difuso sobre el terreno fuera relativamente apreciable, como es el caso de plataforma de la carretera y de los márgenes que a ella vierten, la fórmula anterior no resulta aplicable.Para este caso podrá aplicarse el ábaco siguiente:
Según la tabla anterior Tc = 0.12 horasResultado de la fórmula anterior Tc = 0.034 horas
Tiempo de concentración adoptado Tc = 0.167 horas
Cuenca q
Coeficiente de escorrentía C
El coeficiente de escorrentía define la proporción de la componente superficial de la precipitación Iy depende de la razón entre la precipitación diária Pd correspondiente al período de retorno y el umbralde escorrentía Po a partir del cual se inicia esta.
Pd Precipitación diaria para el período de retorno consideradoPo Umbral de escorrentía
Si Pd/Po fuera inferior a la unidad C podrá considerarse nulo
Estimación del umbral de escorrentía Po mediante la siguiente tabla:
Cuenca q
Cuenca q
Para la determinación del tipo de suelo podemos emplear los siguientes criterios
Cuenca q
El umbral de escorrentía hallado en el caso anterior, se deberá afectar por un coeficiente correctorque refleja la variación regional de la humedad habitual en el suelo al comienzo de aguaceros significativos.
Coeficiente Corrector 2.5
Umbral de escorrentía según tablas anterioresPo 1.5 mm
Umbral de escorrentía Po 3.75 mm
Cuenca q
Precipitación diaria para el período de retorno considerado
Precipitación total diaria en dicho período según cálculo efectuado mediante los mapas de "Máximas lluvias diarias en la España peninsular"
T (periodo de retorno)años 5 10 20 50
Pd Precipitación total diaria máxima mm/día 62 73 86 103para período de retorno de T años
Con este dato antramos en la fórmula anterior para la determinación delCoeficiente de escorrentía C
T (periodo de retorno)Siendo: 5 10 20 50Umbral de escorrentía Po Po (mm) 3.75 3.75 3.75 3.75Precipitación total diaria máxima Pd (mm) 62 73 86 103para período de retorno de T años Pd
Pd/Po = 16.53 19.47 22.93 27.47
= 0.81 0.84 0.87 0.90(adimensional)
Cuenca q
La intensidad media de precipitación It (m/h) a emplear en la estimación de caudalesse puede calcular mediante la siguiente formula representada en la figura 2.1
El valor de la razon (I1 / Id)lo tomamos del mapade isolineas I1 / Id
I1/Id = 10 adim.
Cuenca q
Con los datos de I1 / Id y la duración del aguacero, Tc. Entramos en la tabla 2.1
Siendo:
Tc = 0.167 horasI1 / Id = 10 adim.
T (periodo de retorno)5 10 20 50
Id = Pd/24 = 2.583 3.042 3.583 4.292 mn/h
T (periodo de retorno)5 10 20 50
De donde Extraemos It = 67.08 78.98 93.04 111.43 mm/h
Con estos datos el caudal de referencia Q será:
Período de retorno5 10 20 50
SiendoA = Superficie de la cuenca en Ha 1.00 1.00 1.00 1.00 HaC = Coeficiente de escorrentía 0.81 0.84 0.87 0.90It = Intensidad media de precipitación 67.08 78.98 93.04 111.43 mm/h
correspon. a dicho períodode retorno y en el Tc considerado
K = 300.00 300.00 300.00 300.00
Q = C . A . I / K = 0.181 0.222 0.271 0.335 m3/s
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3/s
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0.31
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1.00
0.04
00.
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80.
170.
840.
8710
.078
.98
0.22
93.0
40.
27cu
enca
P1
3.80
0.04
00.
1073
.086
.03.
80.
170.
840.
8710
.078
.98
0.85
93.0
41.
03cu
enca
P2
0.00
0.04
00.
1073
.086
.03.
80.
170.
840.
8710
.078
.98
0.00
93.0
40.
00cu
enca
P3
1.10
0.04
00.
1073
.086
.03.
80.
170.
840.
8710
.078
.98
0.24
93.0
40.
30
1.2.5. CÁLCULOS HIDRÁULICOS RED
DISTRIBUCIÓN
RED DE DISTRIBUCIÓN
El consumo previsto para la ampliación del polígono ( sector SUD-1) es de:
• Parcela de 50.000 m2: 10.000 m3/ mes,
• Q máximo = Q mensual / 30 días / 11 horas día = 30 m3/h = 8, 33 l/s
PERDIDA DE CARGA UNITARIA A Q max
PÉRDIDA DE CARGA
MATERIAL DE LA TUBERÍA PEADPRESION NOMINAL PN 10COEFICIENTE DE MANNING N = 0.009DIÁMETRO EXTERIOR Dext= 12.5 cmESPESOR DE LA TUBERÍA e= 0.9 cmDIÁMETRO INTERIOR DE LA TUBERÍA Dint = 10.70 cmLONGITUD DE LA CONDUCCION L = 100.00 m
RADIO HIDRÁULICO Rh = 2.675 cmSUPERFICIE MOJADA Sm = 0.009 m2
PERDIDA DE CARGA EN EL TRAMO CONSIDERADO AH = 0.87 mPENDIENTE DE LA LÍNEA PIEZOMÉTRICA i= 0.009 m/m
VELOCIDAD MEDIA DEL FLUIDO V = 0.93 m/s
CAUDAL QUE CIRCULA POR LA TUBERIA Q = 8.33 l/s29.99 m3/hora
Pérdida de carga en el tramo 0.87%
Se prolongará la red existente con tubería con tubería de polietileno PEAD de
125 mm de diámetro y 10 atmósferas de presión nominal.
Será necesaria la construcción de un depósito de reserva, para el
funcionamiento de la empresa agroalimentaria en la parcela de 50.000 m2.
1.2.6. CÁLCULOS HIDRAULICOS RED
SANEAMIENTO
RED DE SANEAMIENTO
Se proyecta una red de evacuación de aguas residuales de tipo unitario que se
conecta a la red existente.
El caudal de cálculo para la red de saneamiento son 1 l/s/Ha.
5 Ha x 1 l/s/Ha = 5 l/s
La red de saneamiento se proyecta con tubería de de hormigón centrifugado
con junta de goma y enchufe campana con diámetros 500 mm.
Será capaz además de absorber parte de las aguas pluviales de esta área.
Aliviadero:
La red existente de saneamiento en el polígono actual conduce las aguas hasta
el barranco donde esta prevista la construcción de un aliviadero y la conexión
con el emisario a depuradora.
En cuanto al nuevo sector SUD-1, la gran afluencia de aguas de escorrentía
que tendrá lugar hacia el extremo noroeste del sector, especialmente una vez
este terminada la urbanización, hace necesario prever un sistema de
evacuación de esta aguas en exceso sobre los caudales ordinarios.
Para ello se proyecta una conducción enterrada con tubería de hormigón
centrifugado con junta de goma y enchufe campana con diámetro 800 mm,
capaz de evacuar la totalidad de las aguas pluviales generadas en esta área.
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RJKV = VxSQ =
CÁLCULOS
A partir de los aportes de caudales de pluviales y fecales se dimensionan los
colectores.
La comprobación se realiza aplicando la fórmula de Manning-Strickler.
Dicha fórmula se indica a continuación.
Siendo:
J: pérdida de carga en m/m
Q: caudal en m3/seg
S: sección en m2
R: radio hidráulico en m
K: coeficiente de rugosidad en m
Siendo K=1/n, siendo n= coeficiente de Manning
Se ha adoptado como valor de “n” 0.014 (adimensional).
OBRAS DE DRENAJE
DIMENSIONAMIENTO DEL COLECTOR DE PLUVIALES
TUBERÍA HORMIGÓN D=800 mm
Tipo de obra colectorTipo de conducción circular HORMIGONPeríodo de retorno 10 AÑOS
Caudal a desaguar
cuenca a1 0.31cuenca P1 0.85cuenca P3 0.24
Total caudal a desaguar 1.40 m3/s
Diámetro 0.80 m
Coeficiente de Manning 0.014
Pendiente 0.017 m/m
Sección mojada 0.50 m2Perímetro Mojado 2.51 m
Radio Hidráulico 0.200 m
Velocidad 3.16 m/sCaudal 1.59 m3/s
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OBRAS DE DRENAJE
DIMENSIONAMIENTO DEL COLECTOR DE RESIDUALES
TUBERÍA HORMIGÓN D=500 mm
Tipo de obra colectorTipo de conducción circular HORMIGONRed de fecales
Caudal a desaguar
cuenca P1 0.10
Total caudal a desaguar 0.10 m3/s
Diámetro 0.50 m
Coeficiente de Manning 0.014
Pendiente 0.0090 m/m
Sección mojada 0.20 m2Perímetro Mojado 1.57 m
Radio Hidráulico 0.125 m
Velocidad 1.69 m/sCaudal 0.33 m3/s
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