ESTUDIO HIDROLOGICO

PROYECTO: MEJORAMIENTO DEL CANAL "PAKI-PACAGUA"

CALCULO DEL CAUDAL DE MAXIMA AVENIDA: QDA.

A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE

Para aplicar el siguiente método debe realizarse los siguientes trabajos de campo:

1- Selección de varios tramos del río

2- Levantamiento topográfico de las secciones tranversales seleccionadas ( 3 secciones mínimas )

3- Determinación de la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas dejadas por las

aguas de máximas avenidas

4- Elegir un valor de coeficiente de rugosidad ( n ) el más óptimo.

5- Aplicar cálculos en la formula de Manning.

Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / n

A: área de la sección humeda (m2)

R: área de la sección humeda / perimetro mojado

S: pendiente de la superficie del fondo de cauce

n: rugosidad del cauce del río.

La siguiente tabla nos muestra los distinto valores de "n" que se adoptaran:

SEGUN COWAN:

Condiciones del río:

material del cauce: A terroso

B rocoso

C gravoso fino

D gravoso grueso

material del cauce adoptado: D = 0.028

Debido a la falta de información hidrometereológica en determinadas zonas que justifiquen el diseño hidráulico de las estructuras proyectadas se plantean métodos de cálculo empíricos en base a observaciones y parámetros determinados de acuerdo a las características geomorfológicas y de cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto.

Con la finalidad de dimensionar el muro de encauzamiento y la estructura de la Bocatoma se calcularán los caudales instantáneos, por medio del método empírico: "Método de la Sección y la Pendiente", basado en las observaciones de las huellas o marcas de agua dejadas sobre el cauce del río por las aguas de máximas avenidas.

Grado de irregularidad: A ninguna

B leve

C regular

D severo

Grado de irregularidad adoptado B = 0.005

Secciones Variables A leve

B regular

C severo

Variación de la seccción adopta B = 0.005

Efecto de A despreciables

las obstrucciones: B menor

C apreciable

D severo

Efecto de las obstrucciones ado B = 0.01

Vegetación: A ninguna

B poco

C regular

D alta

Vegetación adoptada: A = 0

Grado de sinuosidad: A Insignificante

B regular

C considerable

Grado de sinuosidad adoptado: B = 1.15

VALOR DE RUGOSIDAD " n " ADOPTADO SEGÚN COWAN 0.055

SEGUN SCOBEY:

Condiciones del río:

n = 0.025

Cauce de tierra natural limpios con buen alineamiento con o sin algo de vegetación en los taludes y

gravillas dispersas en los taludes

n = 0.030

Cauce de piedra fragmentada y erosionada de sección variable con algo de vegetación en los bordes y

considerable pendiente (ríos de ceja de selva )

n = 0.035

Cauce de grava y gravilla con variación considerable de la sección transversal con algo de vegetación

en los taludes y baja pendiente (ceja de selva )

n = 0.040-0.050

Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y limpio, de sección transversal variable con o sin

vegetacion en los taludes (ríos de sierra y ceja de selva )

n = 0.060-0.075

Cauce con gran crecimiento de maleza, de sección obstruida por la vegetación externa y acuática de

lineamiento y sección irregular (ríos de la selva )

VALOR DE RUGOSIDAD " n " SEGÚN SCOBEY 0.045

Seleccionando el menor "n" de estos dos criter 0.045

CALCULO DEL CAUDAL DEL RIO POR LA FORMULA DE MANNING

A : Area de la sección del río en la avenida 9.9 m2

P : perimetro mojado de la avenida 21.20 m

S : pendiente de la superficie del fondo 0.053 m/m

n : rugosidad del cauce del río. 0.045

Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / n

Qmax. = 30.49 m³/s

DISEÑO DE LA BOCATOMA "PAKI"

1.- Consideraciones generales en el diseño de la Bocatoma:

mediante el método empírico de la Sección y Pendiente con el cual se realizarán el dimensionamientolas estructuras que componen la Bocatoma.Debido a la pendiente fuerte de la quebrada se diseñará la bocatoma para un resalto del tipobarrido, dado que no se consigue la sumergencia por el tipo de flujo supercrítico aguas abajo

2.- Cálculo de las Caraterísticas del RíoDatos de entrada:

Q = 30.490 m3/s Caudal Máxima Avenida calculadon = 0.045 Rugosidad de ríoS = 0.0530 Pendiente promedio del lecho de quebrada

Lo = 8.500 m Ancho de cauce de Quebrada0

#NAME? m Tirante normalA= #NAME? m2 AreaP = #NAME? m Perímetro mojadoR= #NAME? Radio hidraulicoV= #NAME? m/s Velocidad

hv= #NAME? m Altura de velocidad

2.- Dimensionamiento de la Ventana de Captación

Qc= 0.800 m3/s caudal de captación canal ChalsaguaL= 2.000 m ancho ventana de captación asumido

0.200 m altura libre

a) Sí trabaja como orificio ahogado

Cd= 0.650 m Coeficiente de descargah= #NAME? m altura ventana de captación

a) Debido a la falta de información hidrometereológica en la zona, el caudal de diseño se ha determinado

dn =

hL=

21

321SAR

nQ

Ldc hh

HgHACQ 2

;2..

Ldc hh

ghLCQ2

2...

b) Sí trabaja como vertedero

h= 0.400 m altura ventana de captación

3.- Altura de barraje

Co= 3999.800 m Cota del lecho del río aguas arriba del barrajeho = 0.400 m altura del umbral del vertedero de captaciónh = 0.400 m altura de la ventana de captación calculado

Cc= 4000.800 m Cota de la cresta del barrajeP= 1.000 m altura del paramento aguas arriba

4.- Dimensionamiento del barraje

a) Descarga sobre el vertedero

Q = 30.490 m3/s Caudal de Máxima AvenidaLo = 8.500 m ancho de la Cresta

P= 1.000 m altura del paramento aguas arribaC= #NAME? Coeficiente de descarga calculado

#NAME? m Carga de diseño sobre el vertedero#NAME?

Hd=P/Hd=

Ha

HeHd

P

Co

P.T.(5)

Ccresta(4)

X

Y5-Y6

Y

R2

(3)

(2)

R1

(1)

(6)

Y5-Y6Tan a a

R3.Sena

R3.Cosa

R3a

C1R3.(1-Cos )a(7)

Línea de Energía

Ldc hh

ghLCQ2

2...

23

.. do HLCQ

32

84.1

L

Qh c

YHdX 85.085.1 .2

Q= #NAME? m3/s Verificación de descargaVo= #NAME? m/s VelocidadHa= #NAME? mHe= #NAME? m

Ecuaciones para el coeficiente de descarga C, Según Gehy (1982) en función de la

b) Perfil de la cresta del vertedero del barraje

Y = #NAME? Ecuación general del perfil;z = 1.50 m Talud aguas abajo del barraje

Punto de Tangencia, P.T.(x,y,Cot x y Cota#NAME? #NAME? #NAME?

Entrada a la cresta del barraje: Valores de las coordenadas para la cresta del barraje:R1= #NAME? m x y CotaR2= #NAME? m 0.000 #NAME? #NAME?

0.282Hd= #NAME? m 0.100 #NAME? #NAME?0.175Hd= #NAME? m 0.200 #NAME? #NAME?

0.300 #NAME? #NAME?0.400 #NAME? #NAME?

#NAME? #NAME? #NAME? P.T.

Curva de Enlace entre el perfil y el solado

a = 33.690 ºR = #NAME? m

relación P/Hd, donde P es la altura del paramento de aguas arriba, y Hd la carga de diseño sobre el vertedero, siendo válido si Hd = He del Cimacio.

X1.85

85.0

85.1

50.0dH

XY

T = #NAME? mTx= #NAME? mTy= #NAME? m

1.50

c) Cálculo del nivel máximo y longitud del colchón disipador

Ho= #NAME? m Nivel máximoBL= 0.200 m Borde libre

Altura Muro= #NAME? m Ho+BL

Por Bernoulli y continuidad entre O y 1:

Datos:Q= 30.490 m3/s Caudal Máxima AvenidaP= 1.000 m3/s altura del paramento aguas arriba

Hd= #NAME? m Carga de diseño sobre el vertederoVo= #NAME? m/s Velocidad en la crestaLo = 8.500 m Ancho de la CrestaCo= 3999.800 m Cota del lecho del río aguas arriba del barraje

R=

1.5H

dR

=1.

5Hd

aaTy

Tx T

1

aa

hfEEo 1

g

Vh f 2

1.02

1

fo

do hg

VdC

g

VHPC

22

21

11

2

4000.200 m Cota aguas abajo del ríor= 0.600 m Altura en la que se debe profundizar el colchón o Poza

3999.600 m Cota de la Poza de disipación#NAME? m Tirante al pie del barraje, conjugado menor#NAME? m/s Velocidad al pie del barraje#NAME? Número de Froude

#NAME? m Tirante conjugado mayor

#NAME?

El resalto es barrido y la longitud del resalto es igual a la longitud del colchón o cuenco amortiguador.

Longitud del colchón disipador:

Según Schoklitsch:

#NAME? m

Según Safranez:

#NAME? m

Según U.S. Bureau Of Reclamation:

#NAME? m

Según Silvester:

#NAME? m

Valor Promedio:

#NAME? m Valor usado en el diseño

5.- Control de la filtración - Método de Lane

Cn=

C1=d1=V1=F1=

d2=

Ld=

Ld=

Ld=

Ld=

Ld=

1

2

3

4

))(65( 12 ddLd

2.4 dLd

11 ..7.4 FdL d

g

dV 12

1211

2

2

4

d +

2

d- = d

01.111 )1(65.7 FdL d

Longitudes:

Lv= #NAME? m Longitud de contactos verticales o que hacen un ángulo mayor de 45º con la horizontal.

#NAME? m Longitud de contactos horizontales o que hacen un ángulo menor de 45º con la horizontal.

#NAME? m longitud total de la fundación de recorrido del agua

C= 3.000 Coeficiente de Lane que depende del terreno, Ver Tabla 01Z= #NAME? m Diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y

uña terminal de la poza de disipación.Lw= #NAME? m Longitud del camino de percolación

#NAME?

Tabla 01 Valores del coeficiente C para los métodos de Bligh y Lane

Lecho del Cauce Tamaño de grano C C(en mm) (Bligh) (Lane)

Arena fina y limo 0.005 á 0.01 18 8.5Arena fina 0.1 á 0.25 15 7.0Arena gruesa 0.5 á 1.0 12 6.0Gravas y arena 9 4.0Bolonería, gravas y arena 4 - 6 3.0Arcilla 6 - 7 1.6 - 3

6.- Longitud de Escollera (Le)

Le = Lt - LcDonde:

Db: altura comprendida entre la cota de la cresta y cota de salida aguas abajoq: Caudal por metro lineal de vertedero

LH=

LP=

VH

p LL

L 3

q*DbC67.0Lt

Dr: altura comprendida entre la cota de la cresta y el nivel de aguas abajoC:Coeficiente de Bligh, Ver Tabla 01DrC60.0Lc

DISEÑO FINAL DE CAPTACION: 0+000 KM

Proyección de muro de encauzamiento ºººR1= #NAME?

Nivel máximo de aguas R2= #NAME?

#NAME? Y= #NAME?

4000.800 #NAME? Hd= ###

Nivel mínimo de aguas

###2.00

0.40 1.00#NAME?

a 34º

0.403999.800

#NAM

E? ### 4000.2 0.30 dn= ###

Z= 1.5 d2= ###

### R=

0.20 3999.600 0.60

### d1= #NAME?

0.30 ###

### 0.30 0.50

#NAME? ### ### 0.30 ###

CURVA DEL CIMACIO

X 0.000 #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME?Y #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME?

X1.85

XXR2R2

R1R1

YYP.T.P.T.

ZZ11

Barraje

Zampeado

Ventana de captación

Escollera

t't'

tt

Solado

DISEÑO FINAL DE CAPTACION: 0+000 KM

Escollera