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CONSTRUCCIÓN DE DRENAJES

PROYECTO FINAL

MARÍA XIMENA GARCÍA NARVÁEZ

JAVIER AGUDELO HERNÁNDEZ

CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ............................................................................. 1

2 OBJETIVOS ................................................................................... 3

3 ANTECEDENTES ............................................................................ 4

3.1 Ubicación de la Localidad ............................................................ 4

3.2 Límites ................................................................................... 5

3.3 Flora ...................................................................................... 5

3.4 Climatología ............................................................................. 7

3.5 Geomorfología .......................................................................... 7

3.6 Hidrología ................................................................................ 8

4 MARCO TEÓRICO ........................................................................... 9

4.1 El Concepto de Cuenca Hidrográfica ............................................... 9

4.2 Componentes Estructurales de una Cuenca Hidrográfica ..................... 11

4.3 Participación Comunitaria en la Administración de una Cuenca Hidrográfica.

12

4.4 La Cuenca Hídrica Dentro de un Ecosistema .................................... 13

4.5 El Ciclo Hidrológico en una Cuenca Hidrográfica ........................... 15

4.6 Estructura Horizontal, Vertical y Patrones de Drenaje de una Cuenca. ...... 16

5 DESCRIPCIÓN DE LA CUECA A DISEÑAR Y METODOLOGÍA DE TRABAJO .... 20

6 MÉTODO PRÁCTICO PARA DELIMITAR CUENCAS HIDROGRÁFICAS ............ 21

6.1 Estudio Hidrológico .................................................................. 22

6.2 Índices Morfométricos de una Cuenca ........................................... 22

6.3 Morfometría de cuencas ............................................................ 23

6.3.1 Factor de Forma (Ff) ............................................................ 23


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6.3.2 Coeficiente de compacidad (Kc) .............................................. 23

6.3.3 Índice de alargamiento (Ia) ..................................................... 23

6.3.4 Tiempo de concentración (Tc) ................................................. 24

6.3.5 Velocidad media del cauce (Vm) .............................................. 24

6.4 Morfometría de Drenajes ............................................................ 24

6.4.1 Orden de los drenajes .......................................................... 24

6.4.2 Régimen ........................................................................... 25

6.4.3 Pendiente media ................................................................. 25

6.4.4 Patrón de drenaje ................................................................ 25

6.4.5 Densidad .......................................................................... 25

6.5 Curvas de intensidad – duración – frecuencia (IDF) ............................ 25

7 MÉTODOS PROBABILÍSTICOS PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES .............. 27

7.1 Posicionamiento de Ploteo ......................................................... 27

7.2 Metodología de Gumbel ............................................................. 27

7.2.1 Intervalo de confianza .......................................................... 28

7.3 Metodología de Log Pearson III .................................................... 29

7.4 Método de Weibull ................................................................... 30

8 MÉTODO RACIONAL ...................................................................... 31

8.1 Coeficiente de escorrentía .......................................................... 31

8.2 Cálculo de caudales para cunetas ................................................ 32

9 CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE DRENAJE ......................................... 33

9.1 Box coulvert y estructuras de salida ............................................... 33

9.2 Cunetas ................................................................................ 33

10 CONCLUSIONES ........................................................................ 34

11 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................... 37

Listado de figuras


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Figura 1 – Localidad de Usaquén ............................................................. 4

Figura 2 - Ubicación y sectorización de la localidad en Bogotá......................... 5

Figura 3 – Flora representativa de la zona ................................................... 6

Figura 4 – Cuenca hidrográfica ................................................................ 9

Figura 5 – Valles en forma de “V” ........................................................... 10

Figura 6 – Valle en forma de “V” completamente trucada .............................. 11

Figura 7 – Ciclo biológico ..................................................................... 12

Figura 8 – Ciclo de transformación de la energía ........................................ 13

Figura 9 - Inundación ......................................................................... 16

Figura 10 – Ronda de una cuenca hidrográfica ........................................... 17

Figura 11 – Primer método cuantitativo de análisis ...................................... 19

Figura 12 – Delimitación de cuenca hidrográfica ......................................... 21

Listado de anexos

Anexo No. 1 – Valores máximos de caudales mensuales y plano de localización

Anexo No. 2 – Áreas de delimitación de cuencas

Anexo No. 3 – Parámetros morfométricos y fisiográficos de las cuencas

Anexo No. 4 – Curvas IDF

Anexo No. 5 – Resultados estadísticos

Anexo No. 6 – Método de Gumbel

Anexo No. 7 – Metodología Log Pearson III

Anexo No. 8 – Método de Weibull

Anexo No. 9 – Cálculo de caudales máximos

Anexo No. 10 – Cálculo de caudales máximos para cunetas

Anexo No. 11 – Diseño de Box coulvert y estructuras de salida

Anexo No. 12 – Diseño de cunetas


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1

1 INTRODUCCIÓN

El cálculo de caudales máximos de diseño para la construcción de obras de

infraestructura, especialmente sobre cauces de ríos y quebradas como puentes,

pontones, box coulvert y alcantarillas, es una labor que requiere el uso de métodos

que se adapten a las condiciones reales de la zona donde se quiera llevar a cabo la

construcción de la obra. En el presente trabajo se hace un análisis de los resultados

que arrojan los distintos métodos para el cálculo de crecientes. Aunque la decisión

final a la hora de definir un caudal de diseño es propia del criterio del diseñador, es

esencial tener muy en cuenta todos los métodos de diseño que ofrece la literatura

especializada para lograr obtener un abanico de posibilidades que ayuden a tomar

una decisión apropiada que cumpla con requisitos técnicos, económicos y

ambientales.

Normalmente, dentro de la práctica diaria de nuestra profesión, nos encontramos

con el desafío de realizar un diseño que se adapte a las necesidades económicas

de nuestros clientes y que cumpla con requisitos del orden técnico para que la obra

de infraestructura tenga un funcionamiento óptimo a lo largo del tiempo, teniendo

presente siempre la relación costo/beneficio que implica la construcción de obras

civiles.

Esta condición que debemos cumplir a cabalidad, se ve en ocasiones limitada por

la poca información con la que contamos para realizar un cálculo ajustado a la

realidad, razón por la cual debemos conocer y adaptar métodos empíricos para el

cálculo de crecientes de tal manera que los caudales de diseño sean lo

suficientemente confiables para un periodo de retorno mínimo de 20 años y los

riesgos que haya que tomar respecto a periodos de retorno muy altos, sean bajos y

no afecten severamente las estructuras para las cuales estamos diseñando.

Los Cerros Orientales de Bogotá fueron declarados Reserva Forestal Protectora en

1977 por el Inderena, que para ésta época era la responsable del manejo de los

recursos naturales del país, debido a su gran importancia ya que forman una

barrera natural que circunda a la ciudad en su costado oriental y que evitan el

crecimiento de la cuidad hacia el costado oriental y hacen parte del sistema

regulador del clima, ya que influyen en el control de la dirección e intensidad de los


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vientos y en los niveles de precipitación. También son la base del sistema hídrico

de la cuidad, porque de éstos nacen muchas quebradas y corrientes superficiales

que unidas dan lugar a importantes afluentes del río Bogotá.

El presente estudio se realizó sobre un área determinada de la Localidad de

Usaquén, en donde se desarrolló un análisis de las condiciones de una cuenca

afluente de la parte alta de la ciudad al barrio Usaquén. La mencionada cuenca se

subdividió a su vez en microcuencas, las que, en su punto de confluencia

intersectan una vía vehicular por lo que fue necesario diseñar las estructuras

hidráulicas de paso correspondientes.


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2 OBJETIVOS

Mediante los conocimientos aprendidos en clase, calcular los caudales de diseño

para las estructuras de drenaje necesarias para la vía en estudio, por medio de los

diferentes métodos aprendidos

Comparar los resultados de caudales encontrados por los diferentes métodos y

escoger el más representativo para el diseño

Dimensionar las estructuras necesarias de la vía, con el fin de que estas funcionen

de una forma óptima a lo largo del periodo para lo cual fueron diseñadas


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3 ANTECEDENTES

Figura 1 – Localidad de Usaquén

3.1 Ubicación de la Localidad

Iniciando en la intersección de la Calle 100 con la Autopista Norte en sentido norte

por todo el eje de ésta hasta el límite con el municipio de Chía a la altura del peaje,

y por este límite en sentido occidente – oriente hasta el límite con el municipio de

La Calera, y por éste en sentido norte - sur hasta la altura de la Calle 100, límite

entre esta localidad de Chapinero, y por ésta en sentido oriente – occidente hasta el

punto de inicio. (Mapa ubicación).

Usaquén ocupa un área total 6.531 hectáreas, distribuidas de la siguiente forma:

Suelo rural 2.719.92 has (100% área protegida)

Suelo urbano 3.521.66 has (protegida 276.99 Has)

Suelo de expansión 289.74 has (protegidas 36.51 Has)


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3.2 Límites

La localidad de Usaquén se encuentra localizada en el nororiente de Bogotá cuenta

con un área de 4.277,07 ha y tiene los siguientes límites: por el norte limita con el

municipio de Chía, por el oriente con el municipio de La Calera, por el occidente

con la localidad de Suba, sirviendo como límite la autopista Norte (Avenida Paseo

de Los Libertadores) y por el sur con la localidad de Chapinero, sirviendo de límite

la Calle 100.

Figura 2 - Ubicación y sectorización de la localidad en Bogotá

3.3 Flora

La vegetación de Usaquén ha sufrido profundas alteraciones en su flora originaria.

El estudio de Misión Siglo XXI (1991), estableció tres agrupaciones vegetales

claramente distinguibles en el Distrito Capital: grupos vegetales de la zona urbana;


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pastizales sabaneros colindantes con la parte propiamente urbanizada y vegetación

actual de los cerros orientales.

En Usaquén se encuentran los tres tipos de agrupaciones, pero dentro de ellas la

de mayor valor paisajístico y ecológico es la de los cerros orientales, por ser una

zona de alta diversidad y de gran belleza, y por cumplir una función protectora y de

equilibrio dentro de su dinámica actual.

En el extremo norte de la localidad se encuentran numerosos pastizales, además

de representaciones esporádicas de otras especies exóticas vegetales como pino,

eucalipto, ciprés y urapán y algunas nativas como acacias, sauces, alisos y

sietecueros. Dentro de las manchas boscosas naturales que ocupan un área

importante dentro de la localidad, las asociaciones más importantes son: chuscal,

encenillal, olival, frailejonal y pajonal (CPU, 1991), con el predominio del encenillo

por encima de los 2.750 msnm y del tuno esmeraldo por debajo de esta cota.

En el sector de Torca, las comunidades acuáticas más extendidas son de tipo

juncoide y graminoide y también se encuentra una pradera emergente de tipo

herbáceo dominada por lengua de vaca y barbasco. En la ronda se encuentran

unas pequeñas áreas reforestadas principalmente con sauce, acacia y aliso.

Figura 3 – Flora representativa de la zona


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3.4 Climatología

El clima de Usaquén es frío, sub húmedo, con tendencia a la sequía a medida que

se avanza en sentido sur y suroeste, con vientos de baja intensidad y frecuentes

heladas que en épocas de verano favorecen fenómenos de inversión térmica. Con

base en los registros de más de 20 años de las estaciones Contador, Torca, La

Cabaña y Usaquén, se estima que la temperatura media multianual es de 14°C,

con variaciones anuales inferiores a un grado y con una ligera tendencia a un

régimen bimodal. En los meses secos se registran variaciones de temperatura muy

altas, que pueden ser de 27°C en un día, presentándose los valores mínimos hacia

las horas de la madrugada. La localidad tiene rangos de precipitación desde 790

mm en la estación de La Cabaña en La Calera, hasta 1219 mm, en la estación de

Torca. Así, se observa que la cantidad de lluvias van disminuyendo paulatinamente

cuando se avanza en los sentidos norte-sur, oriente-occidente.

De igual manera, la variabilidad interanual es relativamente alta, con un régimen de

lluvias bimodal que tiene dos periodos lluviosos y dos secos.

3.5 Geomorfología

Usaquén presenta dos unidades claramente distinguibles: la zona baja o plana,

suavemente ondulada, constituida por una llanura cuaternaria de origen

fluviolacustre, cuyos sectores planos más bajos están formados por depósitos

aluviales del río Bogotá; y la zona montañosa, compuesta por formaciones

sedimentarias de rocas arenosas, duras y resistentes a la erosión y por rocas

arcillosas blandas, con edades desde el cretáceo superior hasta el terciario.

En la parte montañosa, las rocas más antiguas son las de la formación Chipaque,

sobre las cuales se acomodan estratigráficamente el grupo Guadalupe y en orden

ascendente las formaciones Guaduas, Cacho y Bogotá y cuyas unidades

litográficas son areniscas resistentes, areniscas friables y arcillolitas de varios

colores.

En la localidad se encuentran importantes unidades litográficas del grupo

Guadalupe, de las formaciones Labor y Tierna con afloramientos de areniscas

duras y depósitos coluviales y coluvioglaciares recientes en el piedemonte del

sector. Se encuentran numerosas zonas de vertiente disectadas con pendientes

pronunciadas y escarpes naturales de pendientes fuertes en las partes altas, que se

hacen más suaves hacia la zona del piedemonte (CPU, 1991).


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Los procesos geodinámicos externos son muy importantes en la montaña, en

especial aquellos generados por el agua. Así, las zonas de afloramientos de

areniscas duras son las más resistentes a la erosión hídrica, presentando

escurrimientos difusos normales, una alta estabilidad y buen comportamiento

geotécnico. Las areniscas friables presentan erodabilidad mediana y altamente

resistente, pero su porosidad favorece la meteorización aunque tienen un

comportamiento geotécnico bueno. Las arcillolitas son las más fácilmente

erosionables, mostrando un comportamiento geotécnico pobre a muy pobre,

localizándose en ellas los principales procesos de remoción en masa, como

solifluxión, flujos de barro y reptación. En la zona plana no se presentan procesos

de erosión hídrica superficial, pero ya que sus suelos son en general blandos y

compresibles, se presentan procesos de asentamientos diferenciales.

3.6 Hidrología

Las corrientes superficiales de los cerros orientales son típicas quebradas de alta

montaña, de áreas reducidas promedio de 2 Km² con pendientes pronunciadas que

Oscilan entre 12% y 50%, de corto trayecto y cuyo vertiente occidental de la

cordillera Oriental. La red, en su mayor parte dendrítica, hace parte de la cuenca

alta del río Bogotá.

Las características topográficas de la zona le imprimen un carácter altamente

dinámico, con tiempos de concentración de lluvias de corta duración, con valores

medios entre 45 y 125 minutos (CPU, 1991), intensidades de lluvia alta,

generalmente entre 45 y 125 mm/hora, alta capacidad de drenaje y caudales

máximos bastante altos e intermitentes.

Por la zona montañosa de Usaquén corre un gran número de corrientes, dentro de

las cuales las más importantes son: las quebradas Torca, La Floresta, La Cita, San

Cristóbal, Delicias del Carmen, Contador, La Chorrera, el canal Callejas de la calle

127, así como numerosos escorrentías.


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4 MARCO TEÓRICO

4.1 El Concepto de Cuenca Hidrográfica

En términos simples, una cuenca hidrográfica es la superficie de terreno definida

por el patrón de escurrimiento del agua, es decir, es el área de un territorio que

desagua en una quebrada, en un río, en un lago, en un pantano, en el mar o en un

acuífero subterráneo. En un valle, toda el agua proveniente de lluvias y riego, que

corre por la superficie del suelo (lo que se denomina agua de escurrimiento)

desemboca en corrientes fluviales, quebradas y ríos, que fluyen directamente al

mar.

Tal como lo describe Maas (2005), una cuenca es una especie de embudo natural,

cuyos bordes son los vértices de las montañas y la boca es la salida del río o

arroyo. Puede ser tan pequeña como la palma de la mano, o tan grande como un

continente completo.

Figura 4 – Cuenca hidrográfica


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Las cuencas se delimitan cartográficamente por una línea denominada divorcio de

aguas la cual corresponde a las alturas máximas que se encuentran alrededor del

curso hídrico y sirven de límite divisorio externo entre dos cuencas colindantes.

Estas líneas de divorcio dividen la precipitación que cae sobre un área determinada

y la dirige a una u otra cuenca.

Las áreas de drenaje se clasifican de acuerdo a su dimensión y función hidrológica

en: Laderas, microcuencas, subcuencas, cuencas y región hidrográfica.

Laderas: La escorrentía fluye en láminas.

Microcuenca: Área mínima fisiográfica con un solo drenaje principal.

Subcuenca: Conjunto de microcuencas que drenan a un cauce común, con

caudal fluctuante pero permanente.

Cuenca: Sistema integrado por una corriente hídrica principal y varias

subcuencas y micro-cuencas.

Región hidrográfica: Conjunto de varias cuencas con un cauce principal lo

suficientemente grande y largo para formar valles amplios, zonas de inundación

y deltas.

Según el grado de evolución de cada segmento considerado en una cuenca, los

valles fluviales pueden presentar formas transversales diferentes:

Valles en forma de V con laderas simétricas o asimétricas que corresponden a

los segmentos altos de los cursos fluviales. Poseen laderas con pendientes

fuertes, un trazado bastante rectilíneo y en muchos casos sin llanura de

inundación.

Figura 5 – Valles en forma de “V”


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Valles en forma de “V” truncada, presentan laderas de pendientes más suaves,

en donde la escorrentía superficial adquiere mayor importancia en el moldeado

de las vertientes y en condiciones naturales existe llanura de inundación.

Valles en forma de “V” completamente truncada. (Ver Figura 6) Con llanuras de

inundación extensas y trazados meandriformes.

Figura 6 – Valle en forma de “V” completamente trucada

Todos los valles fluviales constan de dos vertientes o laderas y un lecho aluvial. El

límite entre los dos suele tener un cambio fuerte en la pendiente.

4.2 Componentes Estructurales de una Cuenca Hidrográfica

Los elementos estructurales básicos a tener en cuenta en el manejo de una cuenca

corresponde a los componentes físicos (abióticos) referidos a geología,

geomorfología, clima, recurso hídrico y suelos principalmente; los componentes

biológicos (bióticos) constituidos por la flora y la fauna; y los componentes socio-

económicos y culturales referidos a aspectos poblacionales (demografía, calidad

de vida, etc.), educación, salud, actividad económica, paisaje, etnias.

Los componentes estructurales de una cuenca deben considerarse de acuerdo a

las interrelaciones de los seres vivos con su medio ambiente (relaciones ecológicas:

mantenimiento de los ciclos biológicos, preservación de la diversidad biológica y

aprovechamiento sostenible de los recursos naturales).


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Figura 7 – Ciclo biológico

4.3 Participación Comunitaria en la Administración de una Cuenca Hidrográfica.

La teoría y práctica del manejo de las cuencas hidrográficas ha evolucionado,

desde su concepto inicial y unidisciplinario de planificación y manejo del agua del

agua hasta el desarrollo integrado de los recursos y el impacto que éste haya tenido

dentro del ambiente de la cuenca. Considera, entonces, tanto la necesidad de

utilizar y de proteger los recursos naturales como la de lograr una producción

sostenible que contribuya con el desarrollo rural. Este planteamiento requiere

acciones a partir de la planificación realizada con los habitantes de la cuenca para

asegurar su incorporación al proceso de toma de decisiones; la regulación de las

actividades de los diversos usuarios (zona rural y urbana), de los recursos

existentes; también del diseño, ejecución y evaluación de proyectos de desarrollo.

La oferta natural de las cuencas se relaciona con la calidad y la cantidad del agua

disponible para un amplio número de actividades productivas y recreativas del

hombre. Sin embargo, en la mayoría de los casos es el factor antrópico el causante

de su degradación. Por esto, la cuenca devolverá a la comunidad los efectos de

sus prácticas en ella y cualquier intento orientado a su uso sustentable debe contar

con la participación de la comunidad.


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La comunidad es la directa beneficiaria de la cuenca y sus individuos ponen en

marcha los correctivos necesarios para alcanzar el manejo óptimo a través de un

afianzamiento de las buenas prácticas, un cambio de las negativas y la formación

de agentes multiplicadores dentro de la misma comunidad.

Finalmente, el objetivo es alcanzar una formación ambiental de adopción de nuevas

actitudes y comportamientos frente al uso de los recursos naturales renovables.

El hombre, se constituye en la base estructural de la planificación del territorio en

la cuenca y en beneficiario directo de todos los proyectos que se ejecuten dentro de

ella.

4.4 La Cuenca Hídrica Dentro de un Ecosistema

Antes de abordar este tema, es importante definir el concepto de ecosistema, el

cual corresponde a unidad funcional de la biosfera en donde a través de diferentes

procesos interactúan factores físicos y bióticos, integrados a procesos sociales y

económicos formando un sistema. Un ecosistema suele ser generalmente

autónomo, es decir, las interrelaciones que se dan entre las comunidades que lo

componen y su ambiente físico se dan sin ayuda de factores externos.

Las cuencas hidrográficas son sistemas abiertos en donde existe una integración y

autorregulación entre los elementos inertes del ecosistema con los organismos

vivos. Allí ocurren los procesos de transformación de la energía solar y circula la

materia pasando por diferentes procesos de transformación.

Figura 8 – Ciclo de transformación de la energía


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Como se muestra en la Figura 8, la energía en un ecosistema regula la

transformación de la materia a través de diferentes niveles, la ruta de

transformación va desde los autótrofos (Plantas), generalmente fotosintéticos que

producen insumos para los heterótrofos (animales) permitiendo así la conformación

de las redes alimenticias. La energía también influye en el ciclado de materiales que

van desde un ambiente abiótico (mineral) hasta uno biótico (plantas y animales) y

viceversa. La energía influye entonces en los procesos de respiración, fotosíntesis,

transformación de la materia y en el comportamiento de la temperatura dentro de

los ecosistemas.

La variación de la temperatura en un ecosistema incide en la distribución de los

individuos, haciendo que desarrollen mecanismos o adaptaciones que aceleran o

disminuyen los procesos fisiológicos y los procesos de transformación de la

energía. Adicionalmente, las variaciones en la temperatura unidas al movimiento de

rotación de la Tierra condicionan el patrón de corrientes del aire y las

precipitaciones pluviales.

La energía regula el estado de los ecosistemas en la siguiente forma:

Si la cantidad de energía que ingresa al ecosistema es igual a la que sale,

este estará en un estado estacionario.

Si la cantidad de energía que ingresa al ecosistema es mayor a la que sale,

esto se traducirá en crecimiento y reproducción.

Pero si al contrario, la cantidad de energía que ingresa al ecosistema es menor a

la que sale, se genera un desbalance que reduce los procesos productivos.

Es por eso que cuando se pretenden realizar proyectos de restauración se debe

tratar de aumentar las entradas de energía si se quiere acelerar el proceso de

sucesión.


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4.5 El Ciclo Hidrológico en una Cuenca Hidrográfica

En el ciclo hidrológico el agua se moviliza constantemente desde la atmósfera,

donde se halla como vapor de agua, a la superficie de la tierra, donde la utilizan

los organismos (Hombre, flora y fauna).

Al fluir sobre el terreno, constituye un agente geológico que construye montañas,

cañones y mesetas, al mismo tiempo que transporta y deposita nutrientes y

sedimentos.

Por razones de presión y temperatura, las nubes se condensan. El agua en forma

de lluvia cae y se distribuye a los océanos, ríos, lagos, aguas subterráneas, y

regresa a la atmósfera como vapor de agua y transpiración (animales y plantas)

repitiéndose el ciclo. El ciclo del agua está controlado por la energía del sol y la

gravedad de la tierra.

Parte del agua que corre sobre el terreno (escorrentía) se distribuye a través del

sistema de drenaje de la cuenca, depositándose en las quebradas y los ríos. Otra

parte se infiltra en el suelo y por el proceso de percolación conforma los acuíferos

(zonas de recarga) como depósitos de agua subterránea, los cuales se ubican por

debajo del nivel freático y dan origen al caudal basal de los ríos. Otra parte del

agua se desplaza por gravedad a través del flujo transversal y drena a través de las

laderas hasta depositarse en los cauces de agua (zonas de descarga).

Cuando se han modificado las condiciones de un área de ronda retirando parte de

su vegetación, el suelo pierde el poder de retención del agua generando procesos

erosivos que inciden en el aumento de la velocidad de arrastre de sedimentos y


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partículas en los cauces de ríos y quebradas lo que en muchas oportunidades

origina inundaciones.

Figura 9 - Inundación

4.6 Estructura Horizontal, Vertical y Patrones de Drenaje de una Cuenca.

Horizontalmente, la cuenca hidrográfica posee dos zonas que se encuentran

directamente relacionados entre sí, el medio acuático o fluvial y el medio ribereño

que corresponde a la ronda, (Ver Figura 10) la cual comprende la zona de

transición entre el medio netamente acuático y el terrestre. Entre estas dos zonas

existen un buen número de interrelaciones que generan dependencia mutua, por

lo tanto la alteración de alguna de las dos puede generar afectaciones en los

elementos y procesos que la componen.


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Figura 10 – Ronda de una cuenca hidrográfica

Desde el punto de vista de componentes bióticos en la zona de ronda existen

poblaciones con adaptaciones específicas a factores ambientales tales como la

presencia de un nivel freático superficial permanente, lo que hace que en estas

áreas se desarrolle un tipo de vegetación denominada riparia o de galería. Otro

factor importante tiene que ver con la conformación de un microclima con mayores

tasas de humedad y con menores oscilaciones de temperatura, lo que permite en

condiciones normales mayor productividad de biomasa, un alto porcentaje de

productividad y una mayor biodiversidad (Número de especies de fauna y flora) con

relación a los ambientes que la rodean.

De acuerdo con las características hidráulicas y morfológicas (relativo a la forma

del cauce), el perfil longitudinal de los cursos de agua, suelen dividirse en tres

sectores:

La zona alta o cabecera: Caracterizada por cauces pequeños, en este sector las

áreas de ronda suelen presentar fuertes pendientes que generalmente se

encuentran sobre lechos rocosos. Estas zonas de altas pendientes son

vulnerables a la inestabilidad, la destrucción de los suelos y la cobertura

vegetal.

La zona media: En donde el cauce se hace un poco mayor, la velocidad de la

corriente se reduce, las partículas del suelo poseen un tamaño menor y las áreas


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de ronda reducen su pendiente, permitiendo por lo tanto el establecimiento de otros

tipos de especies vegetales y animales.

La zona baja (Valle): Suele presentarse en cuerpos de agua de un tamaño mayor al

de las microcuencas (Cuencas o subcuencas), generalmente sus caudales son

mayores, sinuosos, la velocidad de la corriente es menor y el sustrato posee un

tamaño de partículas más fino, dominando la sedimentación.

Cuando las condiciones de la parte alta se alteran progresivamente, seguramente

se presentan cambios río abajo tanto en la estructura longitudinal como en la

horizontal referida a la composición de las especies (Peter, et al 2002). Este tipo

de alteraciones genera cambios en los distintos hábitats disponibles. Cuando se

producen alteraciones entre la parte alta y baja de la cuenca se generan fuertes

cambios en la composición y estructura de las comunidades que habitan las áreas

de ronda, lo que repercute en la calidad y cantidad del recurso hídrico que les llega

a las poblaciones aguas abajo.

Los grandes ríos, en épocas de lluvias, suelen desbordar su cauce ocupando las

áreas de ronda en las zonas denominadas llanuras de diluvio (Johnson et al, 1995

en Peter, et al 2002).

Para volver a restablecer las características de un río en cuanto a su función de

conectividad y su estructura es necesario tener una visión en cuatro dimensiones del

sistema que comprende el corredor ripario (el cauce, el cordón ripario, la llanura de

inundación y el acuífero aluvial) que son los que sufren alteraciones y cambios

temporales fuertes. (Petts & Maddock, 1994 en Petter, D et al 2002).

La capacidad de recuperación depende de dos propiedades, la estabilidad y la

resiliencia. La resiliencia se refiere a la habilidad del ecosistema para retornar a su

equilibrio después de un disturbio y la estabilidad es la capacidad del sistema para

mantener su estructura y función luego de una perturbación. (Common, 1995 en

Peter, et al 2002).

Las características de una cuenca y de las corrientes que forman el sistema

hidrográfico pueden representarse cuantitativamente mediante índices de la forma y

relieve de la cuenca y de la conexión con la red fluvial.

La Figura 11, muestra el primer método cuantitativo de análisis desarrollado a

principios de la década de 1940 por el ingeniero hidráulico e hidrólogo americano

Robert Horton. Las corrientes fluviales son clasificadas jerárquicamente: las que


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constituyen las cabeceras, sin corrientes tributarias, pertenecen al primer orden o

categoría; dos corrientes de primer orden que se unen forman una de segundo

orden, que discurre aguas abajo hasta encontrar otro cauce de segundo orden para

constituir otro de tercera categoría y así sucesivamente.

Consecuentemente Horton estableció unas leyes o principios sobre la composición

de las redes de drenaje relacionadas con los órdenes de las corrientes y otros

indicadores asociados, tales como la longitud de los cursos fluviales y su número.

Sin embargo, las leyes de Horton han sido criticadas en los últimos años porque

se apoyaban en una aproximación estadística que no tenía su base en la manera

de discurrir naturalmente el agua y la formación de canales.

Figura 11 – Primer método cuantitativo de análisis


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5 DESCRIPCIÓN DE LA CUECA A DISEÑAR Y METODOLOGÍA DE TRABAJO

La urbanización Santa Ana se encuentra ubicada en la localidad de Usaquén, en el

presente trabajo se presenta el diseño para las obras de drenaje para la vía de 1,96

km, esta vía cuenta con la afluencia de las siguientes causes:

Quebrada Santa Bárbara

Quebrada de la Mirla

A partir de los datos suministrados en clase de caudales máximos, que se

presentan en el Anexo No. 1 y el plano de la zona, que se presenta en el mismo

Anexo.

Se delimitaran las áreas de las cuencas (Capítulo 6)

Con toda la información antes mencionada se calcularan los caudales por los

siguientes métodos:

Métodos probabilísticos (Capítulo 7)

Métodos racionales (Capítulo 8)

Una vez se tengan los caudales de diseño, se llevará a cabo el diseño de las

estructuras necesarias para el buen drenaje de la vía (Capítulo 9)


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6 MÉTODO PRÁCTICO PARA DELIMITAR CUENCAS HIDROGRÁFICAS

La base donde se presentan las cuencas hidrográficas son las cartas geográficas,

mapas o planos topográficos, en estos planos se encuentra generalmente la

siguiente información: una representación del relieve en unas líneas continuas

llamadas curvas de nivel, estas líneas imaginarias nos dan la altura sobre el nivel

del mar donde se halla determinado lugar; también existen en estos planos una

representación de todas las corrientes de la cuenca, llamada red hidrográfica, que

como ya se dijo anteriormente, está compuesta por un cauce principal y otros

secundarios.

El primer paso para la delimitación de una cuenca será: resaltar toda la hidrografía

de la zona, preferiblemente con color, resaltando la corriente principal y se podrá

observar en forma clara donde nacen las corrientes secundarias y en cual sitio

vierten sus aguas al cauce principal. Los lugares más altos donde nacen las

corrientes secundarias y la principal es generalmente una cuchilla, un filo o una

serranía. En el Anexo No. 2 se indica la delimitación de las áreas.

Figura 12 – Delimitación de cuenca hidrográfica


PROYECTO FINAL



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6.1 Estudio Hidrológico

El estudio hidrológico es el mecanismo a través del cual se realiza, de la mejor

manera posible, una estimación confiable de los caudales máximos que circulan

por un cauce natural o cuenca. Esta información es de vital importancia, puesto

que un error en los caudales implica un error en el estudio hidráulico, mediante el

cual se estiman los niveles de inundación para los caudales dados de acuerdo con

los periodos de retorno previamente establecidos.

Luego, se busca la mejor metodología para la estimación de caudales máximos, de

acuerdo con la información y el objetivo del proyecto. Desde este punto de vista se

analizaron diversas metodologías, se evaluaron y se compararon entre sí.

6.2 Índices Morfométricos de una Cuenca

La morfometría de cuencas hidrográficas y de drenajes, es una herramienta que

permite determinar características importantes de forma y comportamientos en el

entorno y en el flujo hídrico, que más adelante se convierten en base para el

análisis de particularidades de cada una de las cuencas y para la posterior

formulación de líneas de manejo prioritarias, relativas a la red hídrica.

Los índices empleados en cuanto a morfometría de cuencas, para el presente

trabajo son:

Factor de forma (Ff)

Coeficiente de compacidad (Kc)

Índice de alargamiento (Ia)

Tiempo de concentración (Tc)

Velocidad media del cauce principal (Vm)

Para morfometría de drenajes, se cuenta con la siguiente información:

Orden

Régimen

Pendiente media

Patrón de drenaje

Densidad


PROYECTO FINAL



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6.3 Morfometría de cuencas

6.3.1 Factor de Forma (Ff)

Es un índice que permite establecer la tendencia morfológica general en función de

la longitud axial1 de la cuenca, y de su ancho promedio2. Una cuenca tiende a ser

alargada si el factor de forma tiende a cero, mientras que su forma es redonda, en

la medida que el factor forma tiende a uno. Este factor, como los otros que se

utilizan en este trabajo, es un referente para establecer la dinámica esperada de la

escorrentía superficial en una cuenca, teniendo en cuenta que aquellas cuencas

con formas alargadas, tienden a presentar un flujo de agua más veloz, a

comparación de las cuencas redondeadas, logrando una evacuación de la cuenca

más rápida, mayor desarrollo de energía cinética en el arrastre de sedimentos hacia

el nivel de base, principalmente.

6.3.2 Coeficiente de compacidad (Kc)

El coeficiente de compacidad es una relación entre el perímetro de la cuenca y el

perímetro de una circunferencia con la misma superficie de la cuenca.

Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a la similaridad con formas

redondas, dentro de rangos que se muestran a continuación (FAO, 1985):

Clase Kc1: Rango entre 1 y 1.25. Corresponde a forma redonda a oval redonda

Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5 Corresponde a forma oval redonda a oval

oblonga

Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75 Corresponde a forma oval oblonga a

rectangular oblonga.

6.3.3 Índice de alargamiento (Ia)

El índice de alargamiento es otro parámetro que muestra el comportamiento de

forma de la cuenca, pero esta vez no respecto a su redondez, sino a su tendencia

a ser de forma alargada, en relación a su longitud axial, y al ancho máximo de la

cuenca.

Aquellas cuencas que presentan valores mayores a uno, presentan un área más

larga que ancha, obedeciendo a una forma más alargada, que la de aquellas

donde la proporción entre largo y ancho de la cuenca, está inclinada hacia la

segunda dimensión, directamente relacionada con la forma redondeada,

determinada en los índices anteriores. Igualmente, este índice permite cuencas


PROYECTO FINAL



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haciendo referencia a la dinámica rápida o lenta del agua en los drenajes y su

potencial erosivo o de arrastre.

6.3.4 Tiempo de concentración (Tc)

Se define como el tiempo que dura el agua que llueve en el punto más lejano, en

llegar al nivel de base o fin de la cuenca. Se puede definir en campo con colorantes

o isótopos de hidrógeno, o por modelos matemáticos que tienen en cuenta

variables como la longitud del cauce, pendiente, entre otras. El tiempo de

concentración sirve para determinar la torrencialidad potencial de una cuenca en

función de sus características físicas.

6.3.5 Velocidad media del cauce (Vm)

Relacionado con el anterior, la velocidad media del cauce permite hacer hipótesis a

cerca del nivel de torrencialidad que puede presentar el cauce principal de una

cuenca, desde sus condiciones físicas.

Los parámetros morfométricos para las áreas de las cuencas se presentan en el

Anexo No. 3

6.4 Morfometría de Drenajes

La importancia de poder determinar las características de los drenajes superficiales

de una cuenca hidrográfica, radica en la posibilidad que brindan estas de

comprender mejor la dinámica de la regulación hídrica en una unidad hidrográfica

particular y establecer la oferta natural del recurso en un área determinada, que

para este caso, es el parque y las áreas urbanizadas aguas abajo.

Las características analizadas en los drenajes están sujetas a la disponibilidad de

información sobre cada uno de ellos, obtenida básicamente de observaciones en

campo, y con limitantes técnicas, como la ausencia de información sobre

caudales, niveles de sedimentación, profundidades, etc. Los índices de

morfometría de drenajes en este estudio son:

6.4.1 Orden de los drenajes

Es el nivel de importancia de un drenaje que aumenta a medida que tiene más

afluentes con orden menor, hasta llegar a un drenaje mayor. Este indicador también

permite definir la disponibilidad de agua combinado con el indicador de régimen, ya

que a medida que un drenaje aumenta su orden, indica un aumento en el número

de sus tributarios, hasta llegar al nivel de base a un drenaje de orden mayor.


PROYECTO FINAL



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6.4.2 Régimen

El régimen de un drenaje está definido por la disponibilidad de agua en su cauce,

en función de las épocas de lluvia, y de grados de alteración del terreno.

De esta forma se clasifican los drenajes en permanentes, si el flujo de agua por su

cauce es continuo en cualquier época del año y a lo largo de todo el curso,

semipermanentes si el flujo hídrico está influenciado directamente tanto por las

épocas de lluvia como por los cambios presentes a lo largo del cauce por uso del

suelo principalmente, que hacen profundizar el flujo y presentar discontinuidad

superficial, y finalmente intermitentes cuando se presenta flujo superficial de agua

solo en épocas de invierno.

6.4.3 Pendiente media

Establece la inclinación promedio que tiene los drenajes desde el nacimiento hasta

su desembocadura, o en algunos casos, hasta su salida del parque. Se convierte

en una base para determinar aspectos importantes como la capacidad de arrastre

de sedimentos de distintos tamaños, área de posible inundación en crecidas,

tiempo de concentración, etc.

6.4.4 Patrón de drenaje

La distribución espacial de los drenajes en una cuenca se denomina patrón. Esta

distribución está directamente relacionada con aspectos físicos de la cuenca como

material parental, presencia de fallas, topografía, etc. En líneas generales, la

determinación del patrón de drenaje en una cuenca, permite describir la relación de

la red hídrica con las características fisiográficas del espacio en que se desarrolla.

6.4.5 Densidad

La densidad de drenajes se refiere a la cantidad de drenajes expresada en términos

de longitud, en la superficie de una cuenca expresada en unidades de área.

Principalmente se utiliza para determinar la disponibilidad hídrica de la cuenca en

cada uno de sus sectores, asumiendo directa proporcionalidad entre la densidad y

la disponibilidad de agua en un área determinada. En este caso, se aplica para los

cauces principales de cada microcuenca.

6.5 Curvas de intensidad – duración – frecuencia (IDF)


PROYECTO FINAL



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Dónde:

t Tiempo de concentración o duración del aguacero d, en horas

I Intensidad de la lluvia, en mm/h

x Coeficiente

Tr Periodo de retorno, en años

a Constante para un periodo de retorno dado

b, c Constantes independientes del periodo de retorno

En el Anexo No. 4, se presentan los datos y curvas IDF, para la zona donde se

encuentra ubicado nuestro proyecto.


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7 MÉTODOS PROBABILÍSTICOS PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES

A partir de una base de datos de valores máximos de precipitación de un sector

determinado, se obtienen los siguientes datos estadísticos:

Media aritmética

Media geométrica

Desviación estándar (s)

Varianza

Coeficiente de variación

Asimetría

Coeficiente de asimetría

Los resultados estadísticos obtenidos se presentan en el Anexo No. 5

7.1 Posicionamiento de Ploteo

Existen fórmulas para el cálculo de la posición de ploteo, para el presente trabajo

se tendrán en cuenta las usadas por los autores HAZEN, WEIBULL Y CALIFORNIA.

Para un valor un número de datos (m)

7.2 Metodología de Gumbel

Este método se usa preferiblemente para el cálculo de caudales máximos anuales.

Este método estadístico se utiliza para calcular los caudales máximos a partir de

los valores de caudales máximos registrados en el sitio de interés.

Dónde:

Qmax Caudal máximo para un periodo de retorno determinado en m3/seg

Qm Valor medio de los caudales máximos observados

K Factor de frecuencia, es función del periodo de retorno y del tamaño de

la muestra

Sq Media aritmética de los valores


PROYECTO FINAL



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[ [

]]

Dónde:


Yn y n Parámetros dependientes del tamaño de la muestra (número de datos n)

n Número de los datos de la muestra 1

7.2.1 Intervalo de confianza

El intervalo de confianza, es decir, aquel dentro del cual puede variar Qmax depende

del tamaño de la muestra (n) y de la frecuencia de ocurrencia del evento.

Dónde:

p Probabilidad de no ocurrencia del evento


n Número de los datos de la muestra

Condición 1

Para valores de p entre 0,2 y 0,8 el intervalo de confianza se calcula como

√

√

Condición 2

Para valores de p mayores a 0,9 el intervalo de confianza se calcula como sigue

1 Valores tomados de cuadro 3.5 Método de Gumbel. Valores de Ynσ_n . Drenaje Pluvial Hidrología e

Hidráulica. Bernardo Díaz Orjuela. Pág. 3-27.


PROYECTO FINAL



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Condición 3

Si no se cumple ninguna de las condiciones anteriores, los límites de confiabilidad

del método de Gumbel se calculan mediante la siguiente expresión:

Dónde:

Tα Valor de la t de una distribución probabilística de student al nivel de

confianza α

Se Coeficiente que se calcula con la siguiente expresión

Dónde:

Sq Desviación estándar en m3/seg

n Número de datos

Bt Coeficiente que depende del coeficiente de frecuencia K y se expresa

como sigue

Los resultados obtenidos por el Método de Gumbel y su respectiva gráfica en el

Anexo No. 6.

7.3 Metodología de Log Pearson III

El comité hidrológico del W.R.C (U.S Water Resources Council) propuso este

método en 1967, el cual considera una distribución del tipo III de Pearson y

propone calcular los parámetros estadísticos correspondientes a partir de los

logaritmos decimales de los caudales máximos registrados.

Dónde:

Qmax Caudal máximo para un periodo de retorno determinado, en m3/s

xm Media aritmética de los logaritmos de los caudales máximos

sx Desviación estándar de los logaritmos de los caudales máximos

K Coeficiente de Pearson, depende del coeficiente de asimetría y de la


PROYECTO FINAL



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probabilidad seleccionada.

En el Anexo No. 7, se presenta los resultados obtenidos por el Método Log Pearson

III y su respectiva gráfica

7.4 Método de Weibull

El análisis de Weibull es la técnica mayormente elegida para estimar una

probabilidad, basada en datos medidos o asumidos. La distribución de Weibull

descubierta por el sueco Walodi Weibull, fue anunciada por primera vez en un

escrito en 1951. La distribución de Weibull es útil por su habilidad para simular un

amplio rango de distribuciones como la Normal, la Exponencial, etc. Las técnicas

discutidas en la distribución de Weibull son similares a las usadas con las

distribuciones Normal y Log-Normal.

La ecuación de la distribución acumulativa de Weibull es:

{ }

Dónde:

e Base de los logaritmos naturales = 2.718281

t Parámetro de interés o valor en x

t0 valor en x inicial (tercer parámetro de Weibull)

η Vida característica

Factor de forma

La pendiente de la línea recta que pasa por la mayoría de los puntos en el Gráfico

de Weibull, es también el Factor de Forma b. Esta b indica el tipo de distribución de

probabilidad (normal, exponencial, etc.).

La Vida Característica h es el valor del dato (en este caso: número de perros

calientes) que corresponde al 63.2% del valor del Rango Medio de la línea recta.

Este 63.2% es realmente 1 - 1/e, dado to = 0 y t = h. En el Gráfico de Weibull,

usted puede hacer estimaciones de probabilidades utilizando la línea recta, o

simplemente leyendo la probabilidad en la escala vertical.

Los resultados obtenidos para el método de Weibull y su respectiva gráfica se

presentan en el Anexo No. 8.


PROYECTO FINAL



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8 MÉTODO RACIONAL

Este método, permite determinar el caudal máximo que escurrirá por una

determinada sección, bajo el supuesto que éste acontecerá para una lluvia de

intensidad máxima constante y uniforme en la cuenca correspondiente a una

duración D igual al tiempo de concentración de la sección.

Dónde:

Qmax Caudal máximo en la sección de cálculo, en m3/seg

C Coeficiente de escorrentía

i Intensidad de lluvias, en mm/h

A Área de drenaje, en km2

8.1 Coeficiente de escorrentía

El coeficiente de escurrimiento C representa la fracción de la lluvia que escurre en

forma directa y toma valores entre cero y uno, y varía apreciablemente entre una

cuenca y otra, y de una tormenta a otra, debido a las condiciones de humedad

iniciales. Sin embargo, es común tomar valores de C representativos de acuerdo

con ciertas características de las cuencas como la vegetación, pendientes del

terreno y uso de suelos.2

A partir de los parámetros morfométricos comentados en el numeral 6.3, y

presentados en el Anexo No. 3. Y las curvas IDF presentadas en el Anexo No.4, se

obtuvieron los caudales de diseño, para cada una de las áreas del proyecto y se

presentan en el Anexo No. 9.

2 Cuadro 3.15, coeficiente de escorrentía. DRENAJE PLUVIAL Hidrología e Hidráulica. Bernardo Díaz

Orjuela


PROYECTO FINAL



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8.2 Cálculo de caudales para cunetas

Siguiendo el mismo método empleado en el numeral 8.1, se calculó el caudal de

las áreas para el diseño de cunetas, estas áreas se presentan en el plano del Anexo

No. 2, y el cálculo de caudales para las cunetas se presenta en el Anexo No. 10


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9 CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE DRENAJE

La metodología usada para el cálculo de las estructuras de drenaje, se presenta en

los Anexos No. 11, 12 y 13. Los procedimientos que se siguieron son los indicados

en el libro de DRENAJE PLUVIAL Hidrología e Hidráulica. Bernardo Díaz Orjuela.

9.1 Box coulvert y estructuras de salida

El diseño del box coulvert se presenta en el Anexo No. 11

9.2 Cunetas

El diseño de las cunetas se presenta en el Anexo No. 12


PROYECTO FINAL



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10 CONCLUSIONES

Hoy en día los Sistemas de Información Geográficos (SIG) son ampliamente

utilizados en estudios de cantidad y calidad del agua. La delimitación de una

cuenca hidrográfica y el análisis morfométrico son dos pasos importantes para el

estudio y análisis hidrológico. Estos estudios permiten analizar las características

fisiográficas de la forma, relieve y red de drenaje, que a su vez tienen una gran

importancia por que influyen de manera decisiva en la respuesta hidrológica de

cualquier cuenca.

El presente documento se enfocó al análisis morfométrico que caracteriza la red

hidrográfica de unas subcuencas de la localidad de Usaquén en la ciudad de Bogotá,

su dinamismo hidrológico superficial y su delimitación a partir de un plano en escala

1:1762, entregada por el docente para su análisis.

Para propósitos de este trabajo se definieron como áreas de estudio 3 cuencas,

localizadas en los sistemas montañosos de los cerros orientales de Bogotá en el Barrio

Usaquén. Como resultado se obtuvo la delimitación y el análisis morfométrico de las

cuencas hidrográficas, permitiendo conocer su comportamiento hidrológico frente a

eventos pluviométricos.

Para los parámetros de forma fue necesario calcular: el área de la cuenca, el

perímetro, el factor forma, el índice de compacidad y el coeficiente de elongación.

Para el relieve, se calcularon: la pendiente de la cuenca, la elevación media, la

diferencia de altitud. Para drenaje, se consideró: el orden de la corriente, la densidad

de drenaje, la pendiente del cauce principal, el criterio de pendiente del cauce principal

y el tiempo de concentración.

Las características físicas de la cuenca y la mayor parte del comportamiento

hidrológico se encuentran influenciadas por la topografía, puesto que a mayores

pendientes corresponden mayores velocidades de las corrientes de agua y menor será

el tiempo de concentración de la cuenca, además de que la diferencia de altitudes

determina la temperatura y la precipitación del lugar. Es así que la red de drenaje es el

sistema jerárquico de cauces que van desde los pequeños ríos hasta los grandes, que

confluyen unos en otros hasta llegar al cauce principal de la cuenca


PROYECTO FINAL



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Se han considerado en el estudio los diseños de estructuras hidráulicas, para manejar

máximos eventos, teniendo en cuenta la máxima escorrentía calculada para un período

de retorno para Box Coulvert de 50 años y para las cunetas de 10 años.

A las estaciones que registran la precipitación se les estiman los valores de

precipitación anual con el objeto de observar y establecer los periodos lluviosos y

secos que se han presentado en el registro. Esto se hace graficando la lluvia anual

contra el tiempo (años), y en estos gráficos se pueden observar los años secos y

los húmedos y estimar cada cuanto se repiten estos periodos (ciclos multi-

anuales). Para nuestro caso se utilizaron las curvas IDF suministradas por la

Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, la que tiene una estación

limnigráfica cerca del lugar de estudio.

Cuando en el sitio de estudio no hay información hidrométrica, se deben estudiar

los registros de caudales de los ríos de cuencas vecinas, los que servirán para

hacer la extrapolación de los parámetros de calibración hidrológica, a la cuenca de

estudio.

La calibración del modelo hidrológico se realiza parra eventos extremos, dado que

son los que producen desbordamiento e inundaciones. Se requiere seleccionar los

eventos que tengan disponibles los datos de lluvia (tormenta extrema) y los datos

de caudal (hidrograma de crecidas).

No se pueden utilizar pantallas deflectoras para reducir o disipar la energía luego

del Box Coulvert, ya que realizando los cálculos para la Cuenca No. 1, en donde,

la velocidad a la salida del Box es de 2,68 (m/s), calculando las pantallas

aumentaríamos la velocidad del flujo casi al doble de la velocidad con un resultado

de 4,46 (m/s). Lo anterior, se debe a que se tienen pendientes suaves y al colocar

las pantallas deflectoras se tendría una pendiente mínima del 10%, con lo que se

aumenta considerablemente la velocidad. Por ello solo se utilizó la estructura de

caída o escalonada considerando que con ello se disipa la energía capaz de erodar

la superficie del terreno.

Cuando se calcularon las estructuras escalonadas para las diferentes cuencas, se

obtuvieron los resultados que se muestran en los anexos, en donde, hallamos las

longitudes de los escalones de acuerdo con cada caudal diseño. Pero para el

ajuste de las longitudes de los escalones, se tuvieron problemas para determinar el

valor de h/Y1, a partir del valor de Y3/Y1, pues se obtuvieron valores de Y3/Y1

menores de uno como se muestra en los cálculos y por lo tanto era difícil

establecer el valor de h/Y1. Para el ejercicio se asumieron estos valores de Y3/Y1


PROYECTO FINAL



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iguales a 1 para poder leer la gráfica, pero consideramos que se pudo cometer

algún error y que no es factible por alguna razón realizar el ajuste en la longitud de

los escalones.

En el presente estudio se utilizaron todos los conocimientos adquiridos en las

clases magistrales, también apoyados en el texto guía y adicionalmente, realizando

las investigaciones a que hubo lugar.


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11 BIBLIOGRAFÍA

DRENAJE PLUVIAL HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA. Bernardo Díaz Orjuela

HIDROLOGÍA EN LA INGENIERÍA. German Monsalve Sáenz

96204955-Documento

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