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1
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Universidad Técnica Particular de Loja
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
"CONTROL DE TORRENTES EN LAQUEBRADA LA CHORRERA SECTOR:
VIRGEN - PAMBA"
Tesis previa a la obtención delTítulo de INGENIERO CIVIL
AUTORA:
Mercedes Rojas Jaramilló
DIRECTOR:
Ing. Wadei Mahauad Ortega
LOJA - ECUADOR
1996
Esta versión digital, ha sido acreditada bajo la licencia Creative Commons 4.0, CC BY-NY-SA: Reconocimiento-No comercial-Compartir igual; la cual permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra, mientras se reconozca la autoría original, no se utilice con fines comerciales y se permiten obras derivadas, siempre que mantenga la misma licencia al ser divulgada. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es
Septiembre, 2017
INGENIERO
WADEI MAHAUAD ORTEGA
G6 TEDRATJCO DE LA UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA
CEHTIFICA
Haber dirigido y revisado minuciosamente la
Presente tesis, previa a la obtención del Título
de Ingeniero Civil, realizado por la señorita:
Mercedes Rojas Jaramillo.
.................................................
Ing. Wadei Mahauad Ortega
Loja, Abril de 1996
La originalidad del presente trabajo,cálcu1os
diseo , resultados conclusiones y
recomendaciones que se exponen en esta
tesis, son de exclusiva responsabilidad de su
autora,
a
Mercedes Rojas Jaramillo
Autora
AGRADECIMIENTOS
Dejo constancia de mi agradecimiento a las siguientes personas
Ing. Wadei Ma.hauad Ortega, director, profesor y amigo.
Dr, Ing.Hidráulica, Jorge Ayabaca, DT. del EMAP-Q, por la
información proporcionada y por la ayuda desinteresada para la
culminación de la tesis.
Dr. Ing.Ms, Marco Castro, catedrático de la EPN por su valiosa
colaboración,
Sr. Jaks WiIlis por su importante apoyo en la elaboración de la
presente tesis)
A mis profesores y compañeros de la Universidad Técnica y de la
Universidad Central por los conocimientos recibidos y
compartidos.
A mi familia por su apoyo incondiconal y a todas las personas
que de alguna manera contribuyeron a la realización de este
trabajo hago extensiva mi gratitud.
N
A mi padre por su ejemplo de trabajo y sacr'ficio
a mi madre, por su amor y apoyo ificofidicional;
a mi hermana Beatriz por su cario, a mi familia.
MERCEDES-
1 -%r
INDICE
CertifiacaciónAutoríaAgradecimientoDedicatoria
CAPITULO 1:PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE TESIS "CONTROLDE TORRENTES EN LA QUEBRADA LA CHORRERASECTOR: VIRGEN-PAMBA"-
1.1 Introducción1.2 Generalidades
1.2.1 División de los cauces fluviales1.2.2 Definición de un torrente1.2.3 Partes dé la cuenca de un torrente
12.3.1 El cuenco de recepción1.2.3.1Q 9' La garganta
1.2.3.3 E cono de deyección1.2.4 Sección transversal de un torrente
13 Control de torrentes en la quebrada la Chorrera.1.3.1 Ubicación y características generales del sector
13.1.1 Características de la población
1.3.1.2 Clima13.2 Descripción de la microcuenca de la quebrada
la Chorrera1.3.3 Planteamiento y delimitación del problema1.3.4 Objetivo1.3.5 Metodología general
CAPITULO II:ESTUDIO TOPOGRÁFICO
2.1 Características topográficas generales2.2 Reconocimiento cartográfico
2.3 Enlace del proyecto a la red geodésica nacional
2.4 Colocación del polígono base y levantamiento dela franja topográfica2.4.1 Colocación del polígono base2.4.2 Levantamiento de la franja topográfica
2.5 Geología del sector
PÁGINA
1
11
111
iv
11122233455
66
67
89
121212
13131414
2.6 Planos 142.7 Anexos 15
CAPITULO III:ESTIO HIDROLÓGICO
Generalidades 2232 Características físicas de la microcuenca de la
quebrada la Chorrera 223.2.1 Tamaño de la cuenca 223.2.2 Forma
223.2.3 Elevación media
233.2.4 Pendiente media de la cuenca
24
3.2.5 Pendiente media del cauce 263.3 Análisis de lluvias
30
33,1.Verificación de las estadísticas de precipitación 313.4 Generación de estadísticas de precipitaciónes
mensuales ponderadas mediante el método delWeather Bureau 31
3.5 Estimación de caudales medios mensuales
333.5.1 Métodos a utilizar
33
3.5.1.1 Coeficiente de escorrentía
333.5.1.2 Período de retomo de la avenida
máxima en función de la vida útilde la obras
35
3.6
Determinación de la curva I.D.F
363.6.1 Tiempo de duración de la tormenta
37
3.6.2 Cálculo de la intensidad de precipitación
38
3.7
Estimación del caudal de crecida 38
3.7.1 Método de Ven Te Chow 38
3.7.2 Método del hidrograma sintético de Snyder
443.7.3 Método de Gómes
473.7.4 Método de Hoffman
48
3.7.5 Caudal de máxima crecida para la quebradaChorrera 49
3.8 Conclusiones
50
3.9 Anexos
51
CAPITULO IV:ESTUDIO DE SEDIMENTOS
4.1 Antecedentes 71
4.2 Mecanismos de transporte del sedimento fluvial
724.2.1 Trasporte de fondo
75
4.2.1.1 Ecuación de Leo Van Rinj.Transportede fondo 75
4.2.2 Transporte en suspensión
77
4.2.2.1 Ecuación de Leo Van Rinj.Transporteen suspensión 79
4.3
Trabajos de campo. Metodologías 83
4.3.1 Aforo de caudales sólidos
834.3.2 Granulometría del material del lecho
84
4.4 Aplicación del método de Leo Van Rinj
86
4.5
Estimación del caudal sólido para el proyecto
90
4.5.1 Comprobación 90
4.5.2 Calificación de la producción de sedimentosde la microcuenca de la quebrada la Chorrera
91
4.6 Conclusión 92
4.7 Anexos 93
CAPITULO V:DISEÑO DEL CAUCE REGULADO
5.1 Hidráulica de ríos 97
5.2 Análisis de la estabilidad de cauces aluviales 101
5.2.1 Generalidades 101
5.2.2 Factores de estabilidad 102
5.2.3 Clases de estabilidad 103
5.2.3.1 Estabilidad estática 103
5.2.3.2 Estabilidad dinámica 104
5.2.3.3 Estabilidad morfológica 104
5.2.4 Grados de libertad 104
5.2.4.1 Flujos con un grado de libertad 104
5.2.4.2 Flujos con dos grados de libertad 104
5.2.4.3 Flujos con tres grados de libertad 105
5.2.4.4 Análisis teórico del cauce del proyecto 1055.2.5 Secciones estables o en régimen 105
5.2.6 Simplificaciones involucradas en el análisis de la
estabilidad del cauce5.2.7 Variables involucradas
5.2.7.1 Caudal formativo
5.2.7.2 superficie libre del aguaEvaluación de la erosión y sedimentación en elcauce5.3.1 Fuerza tractiva
106107107108
111111
5.3.1.1 Relación de la fuerza tractiva 111
5.4 Evaluación de la socavación en el cauce 113
5.5 Distribución de la velocidad
113
5.6 Cálculo de la pendiente, ancho yprofundidad estables 1155.6.1 Objetivos del cálculo 115
5.7 Anexos 116
CAPÍTULO VI:DISEÑO DE OBRAS DE CORRECCIÓN
6.1 Introducción 138
6.2 Análisis técnico económico de las alternativaspropuestas 1406.2.1 Análisis técnico 140
6.2.1.1 Cajonetas de madera rellenadascon piedra 140
6.2.12 Diques de manpostería gavionada 1416.2.3 Análisis de resultados 142
6.3
Criterios para la elección de la altura y perfil del dique 142.
6.4
Criterios para el emplazamiento de los diques 145
6.5
Diseño hidráulico 147
6.6
Cálculo de la estabilidad del dique : etapasde funcionamiento del dique 1516.6.1 Cálculo de la estabilidad del dique tipo 1
153
6.6.2 Cálculo de la estabilidad del dique tipo II
159
6.6.3 Cálculo de la estabilidad del dique tipo III
165
6.7 Protección de orillas 175
6.8 Anexos 179
CAPÍTULO VIIEFECTOS AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO
7.1 Perfil hidráulico
1827.2 Alteraciones del cauce
184
7.3 Conclusiones 184
CAPÍTULO VIIIESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL
8.1 Introducción 1858.2 Definición de impacto ambiental
185
8.3 Clasificación ambiental de proyectos 1868.4 Metodología para el análisis de los impactos
ambientales 187
8.5 Medidas de mitigación o prevención
192
CAPÍTULO IXPRESUPUESTO, PROGRAMACIÓN DE LA OBRA Y ESTUDIO DEFACTIBILIDAD DEL PROYECTO
9.1 Presupuesto
1939.1.1 Generalidades 1939. 1.2 Costos directos
1949.1.3 Costos indirectos
1949.1.4 presupuesto total
1959.2 Programación de la obra
1959.2.1 Generalidades 1959.2.2 Método gráfico o diagrama de Gannt
195
9.2.3 Cronograma de ejecución de obras parael proyecto 196
9.3 Estudio de factibilidad del proyecto 198
• 9.3.1 Evaluación financiera 198
9.3.2 Evaluación económica 198
9.3.3 Evaluación económica social
1989.3.3.1 Beneficios sociales intangibles
199• 9.3.3.2 Extemalidades
199
9.3.4 Criterios para la evaluación 199
9.3.5 Evaluación económica social del proyecto:control de torrentes en la quebrada la Chorrera
200
9.3.6 Estimación de costos y beneficios sociales
200
9.3.7 Conclusión 2019.4 Presupuesto aproximado para la obra biológica 2029.5 Anexos.
CAPÍTULO XCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
10.1 Conclusiones 22010.2 Recomendaciones 221
BIBLIOGRAFÍAPLANOS
P1WSL AViÓN »ELpnoyEerø 1W TESIS
*CONTROL 1W TSIHIENTES ENLA t1EUUA1A LA VIIO1UIEItA-
SEVTO1I VIUENPAMUA
11. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE TESIS 'CONTROL DE
TORRENTES EN LA QUEBRADA LA CHORRERA - SECTOR
VIRGENPAMBA
1.1. INTRODUCCIÓN
La vegetación, el agua y el suelo, presentan una forma
estrechamente ligada de funcionamiento, cualquier disturbio entre
estos elementos, representa un desequilibrio en el medio ecológico.
Las actividades del hombre y particularmente el desarrollo de
las zonas de intermontaña y de planicie, situadas aguas abajo de las
cuencas en desequilibrio, cambian radicalmente el grado de
incidencia del fenómeno torrencial, que es motivo de este estudio.
Estos efectos catastróficos, afectan sectores ribereños en los
ríos y quebradas y amenazan la estabilidad de la tierra como recurso
productivo.
La densidad de población y las inversiones en infraestructura
crearon desde hace mucho tiempo, la necesidad de medidas
protectoras contra eventos torrenciales.
1.2. GENERALIDADES
1.2.1. DIVISIÓN DE LOS CAUCES FLUVIALES2
Para la descripción de los trabajos y de
las construcciones pertinentes, se divide a los recursos naturales
de agua en:
MAZA, J.A. 1989. Hidráulica fluvial. Quito, Escuela politécnica nacional.
Colección de conferencias No.27. pp. 6-11.
Torrentes 2
Ríos de montaña y,
Ríos de llanura
1.2.2 DEFINICIÓN DE UN TORRENTE
Se entiende por torrente aquellos arroyos
de montaña, caracterizados por caudales muy inconstantes, que a
consecuencia de las fuertes pendientes del lecho o coraza, caudales
relativamente pequeños, ponen en movimiento grandes cantidades de
acarreos, los cuales provienen de hoyas o de socavaciones de las
orillas y las arrastran hasta el lecho del torrente.
1.2.3. PARTES DE LA CUENCA DE UN TORRENTE
Toda cuenca de un torrente, se puede por lo
común, dividir en tres tramos a saber:
a. El cuenco de recepción o cabecera
b. La garganta, cuello o quebrada
C. El cono de deyección o depósito
1.2.3.1. EL CUENCO DE RECEPCIÓN
Constituye la verdadera cuenca
del torrente. Por innumerables arroyadas y regatos, corren las aguas
pluviales, a lo largo de las inclinadas laderas, arrastrando grandes
volúmenes de acarreos, hacia el lecho del torrente. Allí, las faldas
de las montañas tienen taludes de pendiente natural, o aún más
pronunciadas; además el agua infiltrada, los manantiales y los
aludes, así como la socavación del pie de las laderas, ponen en
movimiento volúmenes extraordinarios de materiales que se reunen en
el lecho del torrente y cuando pasan por el lecho grandes caudales,
son arrastrados valle abajo.
Cabecera o cuenca de
recepción
(Zona de erosión)
Garganta (transporte)
Cono de deyección o depósito
1.2.3.2. LA GARGANTA
Es el tramo estrecho del
torrente, encajonado entre rocas y con pendientes considerables.
1.2.3.3. EL CONO DE DEYECCIÓN
Se forma donde se une la
garganta y el fondo del valle, en él se deposita la mayor parte de
los acarreos, porque al disminuir la pendiente, la fuerza de
arrastre ya no es suficiente para transportar los materiales.
Canal de desagueRío Receptor
FIG.1.1. Partes de un torrente
2.4. SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN TORRENTE
Los procesos y variables que afectan la geometría del cauce y
sus alrededores, son numerosos e interrelacionados, consecuentemente
no se puede hablar de una sección única a lo largo de un tramo del
torrente; sinembargo como ejemplo se presenta la fig. 1.2. en la que
se ilustra acerca de los términos que se utilizará con frecuencia en
el desarrollo del proyecto.
FIG. 1.2. 1Sección transversal de un torrente
De la figura
1: Línea de orilla.-Se consideran generalmente como líneas de
orilla, a la intersección del terreno con el nivel de caudal medio
PIERRE PELTRE. 1994. Quebradas y riesgos naturales en Quito. 2 ed. Quito.Corporación editora nacional. 115 p.
5anual.
: Márgenes.- La intersección de la línea de orilla con el fondo del
canal se denomina márgen, comúnmente, «orilla».
: Fondo del cauce.- Denominado lecho, constituye la superficie
inferior o solera del cauce.
4: Pie de ladera.- Asociada a un cauce aluviál se denomina ribera.
5: Ladera.- Constituye los declives de las montañas.
1.3. CONTROL DE TORRENTES EN LA QUEBRADA LA CHORRERA
1.3.1. UBICACIÓN Y CARACTERÍSTICAS GENERALES
DEL SECTOR
La microcuenca de la quebrada la
Chorrera, se encuentra ubicada en el sector nor-oriental de la
ciudad de Loja, a una distancia aproximada de 9 km. desde el centro
de la ciudad, enlazada por la vía perimetral y luego con una vía
carrozable, que en época de invierno, es de difícil acceso.
La mayor parte de la quebrada y su zona de influencia, se
encuentra dentro del perímetro urbano, comprende los barrios de
Virgenpamba, Chinguilanchi, y con otros barrios conforma el distrito
3-sector 15, según el "Plano Urbano de la ciudad de Loja".
La zona del proyecto se encuentra dentro de las siguientes
coordenadas geográficas:
3 0 56' 00" a 3° 56'30" Latitud Sur
79°12' 00" a 79° 11' 00" Longitud oeste
Según el «Plano de ordenamiento urbano de la ciudad de Loja»
el sector 15 esta destinado para la forestación, agricultura y
ganadería exclusivamente, es decir no se puede construir
urbanizaciones, por esta razón, la población existente tiene sus
viviendas en forma dispersa sin ningún orden ni control.
1.3.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LA POBLACIÓN
La población del área del
proyecto esta destinada preferentemente a la agricultura de cultivos
limpios es decir aquellos que provocan mayormente la erosión, por
ejemplo tenemos el monocultivo del maíz. Así tambien existe la
crianza de aves de corral, ganado vacuno, lanar, porcino en menor
escala, y la producción de leche y sus derivados.
1.3.1.2. CLIMA
El sector se caracteriza por
tener un clima frío, con una temperatura promedio de 10°C en
invierno. De acuerdo a observaciones de los moradores, las máximas
precipitaciones se presentan en los meses de diciembre hasta abril
y el período de verano entre octubre a noviembre.
1.3.2.
DESCRIPCIÓN DE LA MICROCUENCA DE LA
QUEBRADA «LA CHORRERA»
La microcuenca se encuentra formada
por tres quebradas: dos en la parte alta, denominadas Santa Bárbara
y Paccha, que conforman la quebrada la Chorrera; las quebradas de la
parte alta tienen pendientes fuertes, luego al unirse las dos en la
quebrada la Chorrera, ésta empieza con gran pendiente, que se va
suavizando hasta tributar sus aguas al río Zamora.
La microcuenca en mensión se la puede considerar como «la
microcuenca de un torrente», técnicamente se la puede dividir en
6
tres partes evidentes, que son las que constan en la fig. 1.3.
/ /// </
o-
FIG. 1.3. Partes de la inicrocuenca de la quebrada la Chorrera
1.3.3. PLANTEAMIENTO Y DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Debido a las condiciones de torrente que
presenta el sistema fluvial en estudio, y recojiendo información de
la gente, especialmente de la más adulta, que ha vivido años en la
zona, dan testimonios de las avenidas torrenciales de la quebrada,
y de daños causados a la gente, animales, y suelo productivo.
Haciendo la inspección respectiva a lo largo de todo el cauce,
se ha observado, efectivamente, muestras de deslizamientos de
laderas y erosión de las márgenes, especialmente en la zona media
osea en la garganta de la microcuenca del torrente, debido
principalmente a la considerable pendiente.
Este fenómeno afecta directamente a los agricultores que
abastecen al mercado de la ciudad de los productos del lugar.
8Para lograr un equilibrio entre la vegetación, agua y suelo,
se propone un:
"Control de torrentes en la quebrada La Chorrera". por motivos
económicos que implica un estudio de esta naturaleza, lo
concretaremos en particular a la parte central de la microcuenca del
torrente es decir en la garganta del torrente , y de manera general,
en toda la microcuenca del torrente.
FIG. 1.4. Zona de estudio
1.3.4. OBJETIVOS
Los objetivos del presente estudio se los
- 9puede resumir en los siguientes puntos principales:
-Obtener la pendiente de compensación
-Consolidar las laderas y proteger el pie de las mismas.
-Consolidar el lecho del torrente mediante el estudio e
implementación de obra civil y biológica
-Controlar la erosión de la cuenca
1.3.5. METODOLOGÍA GENERAL
La corrección del proceso torrencial
en los cauces y estabilización de las laderas, comprende medidas que
tienden a establecer una pendiente de equilibrio, que permita
asegurar la estabilidad de los sectores degradados, en este estudio
se tratará principalmente de las obras mecánicas de protección,
entregando criterios generales con repecto a mejoras en cubierta
vegetal.
Los procesos secuenciales en general son los siguientes:
a) Primeramente dimensionar el problema, mediante las siguientes
actividades.
a.1) Levantamiento topográfico el mismo que proporciona los
límites geométricos de la zona en estudio.
a.2) El estudio hidrológico que nos dá la magnitud del fenómeno
torrencial, mediante la determinación de los caudales de máxima
crecida y parámetros físicos de la microcuenca.
MAZA, J.A.1989.Hidráulica fluvial. Quito, Escuela politécnica nacional.
Colección de conferencias. No 27. pp.6-11.
lo
a.3) El estudio de sedimentos que nos cuantifica la magnitud del
desequilibrio entre arrastre sólido y el arrastre líquido.
b) con los parámetros antes mensiona.dos se puede diseñar el cauce
regulado mediante el cálculo de la pendiente estable con un ancho
y profundidad capaces de conducir el transporte sólido esperado.
Para ello se estudirá la solución más factible desde el punto de
vista técnico con , mayores posibilidades de éxito de acuerdo a los
costos más convenjestes.
c) Se estudiará los efectos aguas arriba y aguas abajo antes de
colocar las obras, a fin de reducir al mínimo los efectos negativos,
se realizará un estudio de impacto ambiental para obtener los
efectos positivos y negativos de la imp lementación de dichas obras,
tambien se adoptará las respectivas medidas de mitigación para los
impactos negativos.
d) Se analizará los beneficos económicos que repretarán las obras en
relación al valor de los bienes o recursos a proteger, es decir el
costo de las obras a construir deberá estar en proporción al valor
de lo protegido, esto es en síntesis un estudio de factibilidad
económica del proyecto.
e) Se analizará las ventajas de ejecutar las obras con la
alternativa de no actuar, esto supone que existe un proceso natural
tendiente a recuperar el equilibrio del área del problema, pero
implica un período de solución más largo en el tiempo
d) A manera general se identificarán las especies vegetales
apropiadas para la protección de taludes y laderas.
La metodología general empleada en el presente estudio se la
ha representado en la figura 1.5 que se trata de un diagrama de
flujo con un orden secuencial de las actividades a realizar.
11
INTRODUCCIÓN 1
ANÁLISIS DE INFORMACIÓN
BÁSICA
TOPOGRAFÍA 2
HIDROLOGÍA 3 1 1 SEDIMENTOS 4
ELEMENTOS DE ACCIÓN A
ELEMENTOS DE ACCIÓN A
LARGO PLAZO
CORTO PLAZO
PROCESO NATURAL DE RECU- 1 TRATAMIENTOSPERACIÓN DEL EQUILIBRIO BIOLÓGICOS
TRATAMIENTOS
MECÁNICOS
ESPECIES
NATURALES
DISEÑO DEL
ANCHO PENDIENTE
APROPIADAS
CAUCE 5
Y PROFUNDIDAD
PARA LA
REGULADO
ESTABLES ,-
ZONA
DISEÑO DE
EFECTOS AGUAS ARRIBA
ELEMENTOS
Y
INERTES 6
AGUAS ABAJO
7
IMPACTO AMBIENTAL
DE LAS
OBRAS
ANÁLISIS ECONÓMICO:BENEFICIO
DE LAS OBRAS EN FUNCIÓN
DE LO PROTEGIDO 9
CONCLUSIÓN
10
FACTIBILIDAD
DE
CONSTRUCCIÓN
FIG. 1.5. Diagrama de flujo de la metodología ha emplearse en el control de torrentes
ESTfliQ TOPOLtFuo
12
2. ESTUDIO TOPOGRÁFICO
2.1. CARACTERÍSTICAS TOPOGRÁFICAS GENERALES
La quebrada en estudio se encuentra al noroeste de la ciudad
de Loja, barrio Virgenpamba, parroquia el Valle, formada por la
unión de las quebradas Paccha con la Santa Bárbara, desde este punto
la quebrada entra en una garganta angosta, en dirección de este a
oeste, hasta tributar sus aguas al río Zamora.
En el sentido longitudinal se pueden distinguir tres tramos:
el primer tramo corresponde a la parte alta, caracterizándose por
fuertes pendientes y por lo tanto altas velocidades, el tramo medio
tiene pendientes menores, el tramo bajo se caracteriza por
pendientes suaves y bajas velocidades
2.2. RECONOCIMIENTO CARTOGRÁFICO
La zona del proyecto se localiza en la carta topográfica
"Loja Norte" elaborada por el IGM a escala 1:50.000. Esta carta
sirvió para delimitar la microcuenca y realizar el reconocimiento
completo.
2.3. ENLACE DEL PROYECTO A LA RED GEODÉSICA
NACIONAL
Para el presente proyecto se ha realizado el enlace
vertical y horizontal, gracias a la colaboración de la fundación
"ARCO IRIS", que proporcionó un GPS marca (Trimble navigation-
ensigni) con alcance a 8 satélites, el principio en que se basan
estos aparatos para la medición se encuentra explicado en el anexo
2.1.
13
Se tomaron dos puntos de gps, los que permiten obtener el
rumbo o ajut de partida en base a las coordenadas conocidas de los
vértices de triangulación.
Tabla 2.1. Coordenadas de enlace a la red geodésica
COORDENADAS PLANAS ALTITUD
LATITUD LONGITUDReferencia (m.s.n.m.)
El N-9564216 E-699921 1920
E2 N-9564262 E-699874 2010
Estos puntos se encuentran a 250 m del puente sobre la
quebrada que enlaza la carretera a Chinguilanchi.
2.4. COLOCACIóN DEL POLÍGONO BASE Y LEVANTAMIENTO DE LA
FRANJA TOPOGRÁFICA
2.4.1. Colocación del polígono base
El polígono base se colocó en las riberas de la
quebrada.
a.Trabaio de campo
El trazado de la poligonal abierta comienza de la referencia El
aproximadamente a 250 m del, puente sobre la quebrada que enlaza la
carretera a Chinguilanchi, es decir donde se ubicó los puntos de
coordenadas con el gps.
Los lados del polígono fueron medidos a cinta, el abcisado se
realizó cada 20 m y en algunos tramos a ' menores distancias de
acuerdo a las condiciones del terreno.
La medida de los ángulos se realizó mediante ángulos
14
horizontales horarios.
Para conocer el acimut de partida, y el acimut de llegada se
utilizaron los puntos de coordenadas determinadas por el GPS, lo que
permitió comprobar que el trazado de la poligonal está dentro del
rango de error permitido.
b.TrabaiOS de oficina
Los cálculos de la poligonal, nivelación y contranivelaciór se
encuentran en los anexos 2.2 y 2.3, encontrándose que errores
q?1
están dentro de las tolerancias admisibles.
Luego se procedió a dibujar la planimetría a escala 1:500 con
las respectivas curvas de nivel.
2.4.2.Levantamiento de la franja topográfica
Enlazado el polígono base horizontal y
verticalment e y luego del abscisadO y nivelado cada
20 m., se
levantó los perfiles transversales con nivel de precisión, en cada
una de las abscisas, con una longitud de 10 a 20 m, dependiendo de
las condiciones de la sección.
2.5. GEOLOGÍA DEL SECTOR*
La geología del sector es importante debido a
que a 250111 desde el puente sobre la quebrada la Chorrera se
encuentra un contacto por falla entre la serie de suelos Zamora
"serie Zamora" caracter.izada por. presentar rocas metamórficasde Loja (conglomerados,
(esqui stOS,Pizaa) y la cuenca sédimefltaria
arenisca), el término "contacto por falla" se puede interpretar como
la unión de uno o dos grupos de rocas en este caso las rocas
metamórficas y las sedimentarias.
*Mapa geológico de Loja y la provincia.
2.6. PLANOS
15
Los planos se encuentran en los anexos finales.
ANEX4LS
ANEXO 2.1
GEODESIA SATELITAL', abarca todas las técnicas modernas entre
ellas las, destinadas entre otras utilidades a determinar la
posición tridimensional de un objeto.
Los satélites artificiales generalmente se encuentran en la
ionósfera o tropósfera ubicados de 80 a 800 Km de distancia desde la
tierra
Los GPS trabajan como un receptor de ondas electromagnéticas
que segun la capacidad de rastreo continuo captan las señales de
2,4,6 y hasta de 27 satélites (los de uso militar).
El dato final que da el GPS es el resultado de una media
aritmética de las triangulaciones entre satélites antena, receptor
(GPS), este último bine programado para dar el dato en grados o en
unidades de longitud.
En el presente proyecto se utilizó un GPS Trimble Navigation
con enlace a 8 satélites, la medición se realizó a las tres y media
de la tarde debido a que en esta hora el Ecuador se encuentra frente
a un gran número de satélites; se puso en funcionamiento el aparato,
se espero de 4 a 8 mín. para que se estabilice la lectura y luego se
tomaron los datos que se presentan en la tabla 2.1.
1 Apuntes de fotogrametria y geodesia, materia de quinto ano de la facultad deIngeniería Civil de la Universidad Central del Ecuador
ANEXO 2.2REGISTRO DE DATO . Y CÁLCULOS DEL POLíGONO BASEPROTECTO: CONTROL DE TORRENTES EN LA QUEBRADA "LA CHORRERA"UBICACION: CANTON LOJA: BARRIO VIRGENPAMBADESCRIPCION: Poligono base.
PROYECCIONES ICOORDENADASEST HORIZ AZIMUT RUMBO LONGIT N 5 E 1 W y
PI#1 9564077.57 701034.114
307° 215.0" n 52° 57'45,0'W 120,000 72.28 95.79PI#2 184-40-0,0 9564149.85 700938.324
311° 42' 15.0 n48° 17' 74.6645,0"w 100,000 66.53PI#3 138-24-0,0 9564216.38 700863.664
270° 6' 15.0" n 89° 53'45,0'w 95,450 0.17 95.459564216.55 700768.214PI#4 196-25-0,0
286'3V15. C n73° 28 45,0"w 17,550 4.99 16.83PI#5 176-56-0,0
162.27PI#6 165-4-0,0-
9564221.54 700751.384
283° 27 15.0 n76° 32'45,0'w 166,850 38.829564260.36 700589.114
PI#7 208-6-0,0-
268'3V15. C n88° 31'45,0"w 164,950 4.26164.9 9564256.1 700424.214
296° 37' 15.0 n 63° 22'45,0"w 27,200 12.19 24.32PI#8 160-6-0,0- 9564268.29 700399.894
276° 43' 15.( n83° 16'45,0"w 41,000 4.8 40.72PI#9 149-26-0,0 9564273.09 700359.174
246° 915.0" n 66° 9'45,0'w 38,660 15.63 35.36PI#10 152-38-0,0 9564257.46 700323.814
218° 47' 15.0 n 38° 47' 39.24 31.5345,0"w 50,340PI#11 237° 34' 0,0 9564218.22 700292.284
276° 21' 1 5.( n 83° 38'45,0 «w 103,580 11.46 102.94PI#12 147'570,00,0 9564229.68 700189.344
244° 13' 15.0 n64° 13'45,0"w 88,420 38.45 79.62PI#13 220-36-0,0 9564191 .23 700109.724
284° 49 15.0 n 75° 10' 45,0"w 56,000 14.3254.149564205.55 700055.584PI#14 169'3T0,00,0
274° 26' 15.0 n 85° 33'45,0"w 135,000 10.45134.69564216 699920.984PI#15 142-45-0,0
237° 11' 15.0 n 57° 11' 15,01w 92,900 50.34 78.08PI#16 230-39-0,0 9564165.66 699842.904
287° 50'15.0 n 77 9'45,0"w 99,500 30.48 94.72PI#17 179° 0' 0,0" 9564196.14 699748.184
286° 50' 15.0 n 73° 9'45,0'w 47,600 13.79 45.56PI#18 159-48-0,0 9564209.93 699702.624
266° 3815.0 n 86° 38' 15,0"w 113,970 6.68 113.779564203.25 699588.854PI#19 233° 10 0,0
.0'n40° 11'45,0' 41,030 31.3426.48 9564234.59 699562.374
319 48 , 15PI#20
acimut de llegada desde el PI-15
7
In
imut calculada: 307' 215"rror permitido : e = 0,5(n)'-.5 o : número de 'érties del poligono
e=116"error calculado: E2 = 15"
el>e2* aimut de llegada desde el PI-15 al PI-20: 319' 49'acimut calculado: 319 48' 15"error permitido: E1=68"error calculado: E2=45"
el >e2
Anexo 2.3
hoja 1 de 5
NI VELACION GEOMETRICAPROVECTO: CONTROL DE TORRENTES EN LA QUEBRADA LA CHORRERAS'UBICACION: VIRGEN PAMBA - C.4NTON LOJADESCRIPCION: NIVELACION DEL POLIGONO BASE
ABSCISAS 0+000.00 - 0+395PUNTOS JABSCISASI LECTURAS J Iii-! COTAS
ATRÁS 1 INTERMEDI ADELANTE 1
P-15
0.728 1920.728 1920.0000.268 3.946 1917.050 1916.7820.416 3.942 1913.524 1913.1080.103 3.680 1909.947 1909.8440.478 3.789 1906.636 1906.1580.198 3.862 1902.972 1902.774
BM-O 3.0221 1899.950
BM-O 2.2691 1902.219 1899.950PI-20 1+600.00 3.450 1898.769
1+580.00 4.220 1897.999
P!-19 1+559.97 0.469 1901.7503.471 0.022 1905.668 1902.197
1+540.00 2.458 1903.210
1+520.00 2.052 1903.616
1+500.00 1.987 1903.681
1+480.00 0.360 1905.3083.866 0.376 1909.158 1905.2923.131 0.285 1912.004 1908.873
1+460.00 2.762 1909.242PI-18 1+445.00 0.448 1911.556
1+430.00 2.366 0.000 1909.638
1+410.00 4.760 0.000 1907.244PI-17 1+397.40 2.165 1.205 1912.964 1910.799
1+370.00 4.310 1908.654
1+350.00 3.825 1909.139
1+330.00 2.991 1909.9733.670 0.073 1916.561 1912.891
1+310.00 2.238 1914.323PI-16 1+297.90 1.552 1915.009
1+280.00 0.330 1916.2313.488 0.161 1919.888 1916.400
1+260.00 2.748 1917.140
1+240.00 2.095 1917.793
1+220.00 0.765 1919.1232.151 0.203 1921.836 1919.685
PI-15 11+ 05.001 1.8371 1919.999
Cota de nivelación: P-15 (E-1) = Longitud de comprobación (m) =Cota de comprobación : P-15(E-1) = Error admisible en mm = 1.58ERROR CALCULADO (mm) = 1.000 Condición: E. adm > E. cal.. .0k. SE
ANEXO 2.3 hoja 2 de 5PUNTOS
L -^
BSCISAS LECTUR4S 11I COTASATRÁS 1 INTERMED ¡ ADELANTE
P-151+205.30 3.969 1923.969 1920.000
1+190.00 3.599 1920.370
1
1+170.00 3.430 1920.539
1+150.00 3.572 0.406 1927.135 1923.563
1+130.00 2.438 1924.697
1+110.00 1.101 1926.034
1+090.00 3.690 0.278 1930.547 1926.857PI-14 1+070.00 3.090 1927.457
1+050.00 2.162 1928.385
3.530 1.172 1932.905 1929.375
1+030.00 2.740 1930. 165PI-13 1+014.00 2.348 1930.557
0+990.00 0.362 1932.543
3.807 0.418 1936.302 1932487
0+970.00 1.930 1934.372
0+950.00 1.325 1934.977
2.902 0.042 1939.162 1936.260
P-12 0+925.58 2.320 1936.842
0+910.00 3.000 1936.162
0+890.00 2.568 1936.594
0+870.00 1.685 1937.477
3.703 0.448 1942.417 1938.714
0+850.00 3.479 1938.938
0+830.00 2.248 1940.169PI-11 0+822.00 1.565 1940.852
3.578 0.053 1945.942 1942.364
0+800.00 2.138 1943.804
3.701 0.129 1949.514 1945.813
3.692 0.346 1952.860 1949.168PI-10 0+771.66 2.111 1950.749
0+750.00 0.2401 1952.620
3.702 0.242 1956.320 1952.618
PI-09 0+733.00 2.802 1953.518
3.905 0.272 1959.953 1956.048
0+710.00 5.000 1954.953
PI-08 0+692.00 1.530 1958.423
3.339 0.095 1963.197 1959.858
PI-07 0+664.00 0.358 1962.839
0+640.00 6.580 1956.617
0+620.00 2.862 1960.3351 3.7031 0.262 1966.638 1962.935
P I-6BM- 1
LECTURASTRAS 1 INTERMEDI ADELANTE
2.191
2. 768
3.435
2.167
3.841 0.1013.550
2.202
0.128
ANEXO 2.3PUNTOS !4
0+580.000+560.000+540.00
0+520.030+500.00
hoja 3 de 511+! 1 COTAS
1964.447
1963.870
1963. 203
1964. 4711970.378 1966.537
1966.828
1968. 176
1970.250
COMPROBACION DE LA NIVELACION
abscisas 1 + 1205 a O + 500
n.461
CTURAS 7tras AdeIant
PI-15.969
.559 0.392
0.048.712 1.353.868 0.479.951 0.090.869 0.613
708 0.182768 0.195
* 3.735 0.386* 3.719 0.258* 3.948 0.318* 3.508 0.262* 3.750 0.309* 3.870 0.128
BM-1 0.130
55.395 5.143
Elect. atras - Elect. adel. cota final - cota inicial(a)
55.395 - 5.143 = 1970.250 - 1920.00
50.252 = 50.250
error = 2 mm
longitud de comprobacion = 705 merror admisible en mm = 3.4mm
Condicion: Err. adm. > Err. cal.... Ok SE
a Pio Cueva M. "Topografia aplicada a levantamiento y construccio
de proyectos
ANEXO 2.3 hoja 4 de 5PUNTOS ABSCISAS LECTURAS Nt ¡ COTAS
A TRAS 1 INTERMEDj ADELANTE
BM-1 0+500.00 3.216 1973.466 1970.250
0+480.00 4.740 1968.726
0+460.00 3.751 1969.715
0+440.00 1.632 1971.834
0+420.00 2.405 1971.0613.780 0.172 1977.074 1973.294
0+400.00 4.210 1972.864
0+380.00 2.008 1975.066
0+350.00 1.495 1975.5792.870 0.438 1979.506 1976.636
PI-5 0+333.00 1.892 1977.614,PI-4 0+315.45 1.320 1978.186
0+300.00 2.528 1976.978
0+280.00 1.545 19779613.159 0.351 1982.314 1979.155
0+260.00 3.000 1979.3143.801 0.286 1985.829 1982.028
0+240.00 2.942 1982.887P-3 0+220.00 0.001 1985.828
0+200.00 0.425 1985.4043.581 0.210 1989.200 1985.619
0+180.00 2.982 1986.218
0+160.00 0.760 1988.4403.962 0.292 1992.870 1988.908
0+140.00 2.418 1990.452
0+120.00 0.910 1991.960PI-2 0+100.00 3.865 0.318 1996.417 1992.552
0+070.00 3.859 . 1992.558
0+060.00 0.795 1995.622
0+040.00 0.555 1995.862
0+020.00 0.201 1996.216p i-1 0+000.00 0.010 1996.407BM-2 0.986 1995.421
ANEXO 2.3
hoja.5 de 5
COMPROBACION DE LA NIVELACION
LECTURAS
Estacion Atras Adelante
BM-1 3.216* 3.809 0.198
* 2.930 0.498* 3.210 0.403* 3.856 0.340* 3.627 0.255* 3.985 0.313* 3.852 0.310* 0.986
BM-2
28.485 3.303 * punto de cambio
Elect. atras - Elect. adel. = cota final - cota inicial(a)
hsia 1 + 1205 a O + 500
28.485 - 3.303 1995.431 - 1970.250
25.182 = 25.181
error = 1 mmlongitud de comprobaciOfl = 480 m
error admisible en mm = 3.00Condicion: Err. adm. > Err. cal.... Ok SE
... .:k.IÉJji.!.[1]:.11ILSTIflIO UiøUQLÓGi
23
3. ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA QUEBRADA LA CHORRERA
3.1 GENERALIDADES
Los cursos torrenciales estan estrechamente ligados al
contexto geográfico: relieve, naturaleza y grado de alteración de
las rocas, clima, cobertura vegetal todo se combina para constituir
los rasgos distintivos de su hidrología. Cada uno es la resultante
global y sutil de las características de la región que drena, nada
refleja mejor que ellos el conjunto de realidades climáticas,
orográficas, etc. que caracterizan a su cuenca hidrográfica.
3.2 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MICROCUENCA LA CHORRERA
Generalmente las características físicas de una cuenca
son necesarias para efectuar comparaciones con cuencas hidrográficas.
ya estudiadas o con aquellas en que se dispone de registros e
información en largos períodos de tiempo; en el presente caso no ha
sido posible encontrar alguna cuenca homogénea que posea
información hidrológica medida y confiable, la determinación para el
presente proyecto de las características físicas nos permitirá
advertir el comportamiento de los fenómenos hidrológicos en la
cuenca.
3.2.1 TAMAÑO DE LA CUENCA
Este representa la superficie del área drenada, es
decir desde donde nace el cauce hasta el punto de interés. La
superficie en el presente estudio es de 7.1 km2 y desde el punto de
vista hidrológico se considera como una microcuenca.
3.2.2 FORMA
24
Fundamentalmente la forma incide en el tiempo de
concentración y cantidad de escorrentía, la misma puede expresarse
como un factor K adimenciOflal llamado coeficiente de compacidad de
Grave 1 ius.
Para el caso de una cuenca circular K tiene un valor igual a
la unidad, si al comparar dos cuencas en estudio este factor resulta
igual significa que tienen características de forma igualmente
irregulares y por lo tanto pueden ser correlacionadas
Para el presente estudio K = 1.37 que determina una forma oval
redonda a oval oblonga la misma que determina una tendencia a las
crecidas media.
p [3.1]
K __
= ____ = 0.23 -2rIA
Donde
P = PérimetrO de la cuenca en km
P = 12.904.
A = Area drenada en km
A = 7.1 km2
3.2.3 ELEVACIÓN MEDIA
En hidrología se utiliza como parámetro
representativo la elevación media de la cuenca en relación al nivel
del mar, de una manera general la temperatura y precipitación varían
con la altitud; el gradiente pluviométrico es del orden de 50 a 60
mm por cada 100 m de desnivel aproxiamadameflte.4
BRUNET-MORET, y •,979 . HOm0gefle15atb0n des precipitatiOn
in cahierSm. Orstom, serie hydrologie, Voi.XVI,
No 3 y 4, p.165.
o lo 20 30 40 so r0 70 oC
LWU
2000
2400
2200
2000
25
Tabla 3.1. Datos para la curva hipsométrica
Curvas denivel Superficie de faja Altitud .% Acumulado
m.s.n.m.) Parcial (m.s.n.m) de areas
2885 2885 0.00
0.11 1.66
2800 2800 1.66
0.65 9.78
2600 2600 11.44
1.17 17.59
2400 2400 29.03
2.80 42.10
2200 2200 71.13
1.92 28.87
2000 2000 100
FOCENflJZ DE /LEAtS POR ENCIMd DE LPL1. ELE' TÍC1ON? ()
FIG. 3.1. Curva hipsométrica
26
De la curva hipsométrica se puede observar que la elevación
media se encuentra entre los 2300 msnm.
3.2.4 PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA
La pendiente de la cuenca de drenajes guarda relación
compleja, con el grado de infiltración la escorrentía, con la
humedad del suelo y con la contribución del agua subterránea a la
corriente del cauce; una fuerte pendiente de la cuenca producirá
mayores velocidades en las corrientes de agua y un menor tiempo de
concentración.
El valor de la pendiente media de la microcuenca se lo
determinó por el método de Hoorton. Para la aplicación de este
métodos se requiere únicamente de medir cuidadosamente sobre el mapa
los siguientes datos morfológicos
- A = Arca total de la cuenca (km2)
- Al = Arca de faja (km2)
- Li = Longitud del contorno (km)
- Di = Desnivel de faja (km)
- Si = Pendiente de cada faja (%)
Los valores obtenidos por el método de Hoorton son:
Pendiente media Sc = 35.10 %; en el histograma de frecuencias dependientes se puede observar que las pendientes que predominan estanentre 46,47, y 35 por ciento de pendiente.
ma
50
Fo
20
- lo
no
27
Tabla 3.11. Datos y resultados método de Hoorton
Long.cur media Area Desn. Pend. Pend.
Faja Altitud Longitud faja faja Faja media
(m.s.n.m) Li (km) Ai(km2) Di(km) Si(%) Sc(%)
2885-2800 2842.50 0.60 0.11 0.081 46.36 0.73
2800-2600 2700.00 1.75 0.75 0.020 46.66 5.01
2600-2400 2500.00 3.15 1.80 0.020 35.00 9.02
2400-2200 2300.00 4.50 2.10 0.020 20.00 12.89
2200-2000 2100.00 2.60 2.22 0.020 23.42 7.45
6.98 35.10
2843 2700 2500 2-10U
Altitud media del área (msnm)
FIG. 3.2. Histograma de frecuencia de pendientes
28
3.2.5 PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE
La pendiente útil en el cálculo hidrológico
generalmente corresponde a la media ponderada.
Para hallar este parámetro se utilizó el método gráfico que sigue
los siguientes pasos:
a) En el eje de las abscisas se representa la longitud del río y
en el eje de las ordenadas las cotas o desnivel, uniendo estos
puntos se traza el perfil.
b) * Se calcula el área existente bajo el perfil longitudinal.
c) Se divide el área obtenida (m2), entre la longitud del río
(m), obteniendo un valor h (m), a éste se le suma la cota
mínima y se lo plotea en el centro de la longitud del río con
el cual obteneipos un punto pivote.
d) Desde el valor de la cota mínima se traza una línea recta que
pase por el punto pivote siendo ésta la pendiente media.
e) La recta determina los puntos de cota máxima y mínima con los
cuales puede cuantificarse la pendiente media según
Hmáx - HmínSr= X 10
Donde : Sr = Pendiente media de la quebrada (%)
Hmáx y Hmín = Cota máxima y mínima definidas en el
literal e, en msnm.
L = Longitud del río desde su nacimiento hasta el
punto de interés (m)
El valor así obtenido corresponde al 4% de pendiente.
Eso. 1:50.000
u
PERFILES LONGITUDINALESESCALA H 50000
y 1 ___.20000
2606
2400
2200
2000
200 400 600 eec t000
2.0O
2000
ZA-O°
2 200
2000
cica 30000o ?000 -1000 2009
O. Santa Bárbara Q. Paccho Q. Lo Chorrera
24001 (j) y
1 7PERFILES TRANSVERSALES
L/ESCALA 2000(
--, -
30
3.3. ANÁLISIS DE LLUVIAS
La lluvia es el principal factor condicionante de los
regímenes hidrológicos, las precipitaciones atmosféricas constituyen
las entradas de agua en la cuenca y su ritmo de llegada a un punto
dado de la misma queda reflejado en los registros de un fluviógrafo
o pluviómetro colocado en ella; el pluviograma medio de una cuenca
se obtiene como una combinación lineal de los datos registrados en
diversos puntos de la superficie o alrededores, no hay norma
estricta definiendo el número suficiente de estaciones
pluviométricas necesarias para determinar las condiciones de
precipitación de una zona.
Sinembargo se debe insistir en la alta deficiencia de la
información hidrológica, debida a la densidad insuficiente de la red
pluviométrica y a la calidad criticable de algunos datos de
información disponibles.
En el presente proyecto se considero 4 estaciones en base a
los siguientes criterios
Las estaciones seleccionadas deben estar ubicadas lo más cerca
posible la una de la otra y/o estar en cotas similares debido a que
de manera general la temperatura y'la precipitación varían con la
altitud, cuando la altitud aumenta, baja la presión atmosférica,se
incrementa la radiación solar, disminuye la temperatura del aire,
cambia la trayectoria de los vientos, consecuentemente el aire
forzado a elevarse, sufre una expansión de carácter adiabático que
provoca su enfriamiento, la condensación de vapor del agua, la
formación de gotas y la precipitación de las mismas.
31
Tornando en cuenta esta consideración se seleccionó las
siguientes estaciones pluviométricas.
Tabla 3.1V. Estacines pliviométricas
Estaciones Coordenadas geográficas Elevación
Latitud Longitud m.s.n.m
La Argelia 040 01' 50" S 790 11' 58" W 2160
Cajanuma, 040 03' 55" S 790 11' 40" W 2380
San Francisco 030 57' 50" S 790 04' 19" W 1620
San Lucas 030 43' 55" S 790 15' 41" W 2525
En la estación de Cajanuma los datos faltantes se han
rellenado por medio de correlación lineal simple, tomando como
estación base la Argelia, proporcionando un coeficiente de
correlación confiable de r=0.80; la estación de San Francisco se
relleno por el método de la razón normal debido a que los
coeficientes de correlación no son confiables.(Ver Anexos 3.1 a 3.4)
3.3.1 VERIFICACIÓN DE lAS ESTADÍSTICAS DE PRECIPITACIÓN:
CURVAS DE DOBLE MASA.
A las estadísticas de precipitación con los datos
faltantes rellenados, se los ha verificado que sus valores esten
dentro de la realidad climática de la época a la que pertenecen;
para este fin se recurre al análisis de las curvas de doble masa
para cada una de las estaciones; en dichas curvas no se ha detectado
ningún cambio brusco de pendiente, de esta manera la estadística es
confiable y homogénea.(Ver Anexos 3.5-3.9 ).
3.4 GENERACIÓN DE ESTADÍSTICAS DE PRECIPITACIONES MENSUALES
PONDERADAS MEDIANTE EL MÉTODO DEL WEATHER BUREAU
32
Este método se basa en el cálculo estadístico de las
Precipitaciones mensuales ponderadas en el que se estima que : " La
Precipitación en una zona pequeña o en el centro de gravedad de una
microcuenca es el resultado de un promedio ponderado de otras cuatro
regiones las mismas que se hallan localizadas en un cuadrante
limitado por las líneas norte-sur, este y oeste que pasan por el
punto de referencia".
La ecuación utilizada es la siguiente
pj 1 + P2 + P3 + ... p
p - di2 d22 d32 dn2
di 2d2 2d32dn[3.41
Donde
P
precipitación mensual ponderada
Pl,P2 .... Pn = precipitaciones mensuales de las estaciones
consideradas
d1,d2,...dn = distancias desde el punto considerado a cada estación
Para el presente caso específico se eligió el centro de
gravedad de la microcuenca como punto de generación de las
estadísticas; se recogieroñ las precipitaciones mensuales de las
estaciones de : San Francisco, La Argelia y Cajanuma considerando su
cercanía y altitud.
En la fórmula [3.4]
di, Pi Distancia desde el centro de gravedad hasta la estación San
Francisco, y precipitación mensual respectivamente.
d2, P2
d3, P3
33
Distancia desde el centro de gravedad hasta la estación la
Argelia, y precipitación mensual respectivamente.
Distancia desde el centro de gravedad hasta la estación
Cajanuma, y p recipitación mensual respectivamente.
di, d2, d3 : 13.5 km, 11.25 km, 15 km respectivamente
Reemplazando valores en la ecuación 3.4 se tiene:
P = 0.294 P1 + 0.741 P2 + 0.235 P3
[3.4. 1]
Los resultados tabulados de las precipitaciones ponderadas se
encuentran en el anexo 3.10
3.5 ESTIMACIÓN DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES
Debido a no poseer información de aforos para la
quebrada la Chorrera objeto del presente estudio, se procedió a
generar los caudales mensuales, para observar la distribución de la
precipitación durante los meses del año.
3.5.1 MÉTODOS A UTILIZAR
Las ecuaciones empíricas utilizadas para la
generación de caudales son : el método del INERHI (Ec. 3.5) y el
método racional (Ec. 3.6) que han sido comprobadas en muchas cuencas
del país con resultados favorables.
5.01 Po.54- 86.4N
[3.5]
= P*A*C[3.6]86. 4 *N
34
Donde
Q caudal mensual (m 3 /s)
P = precipitación mensual (mm)
A = área de drenaje de la cuenca (km 2)
N = número de días del mes.
C = coeficiente de escorrentía
Con las ecuaciones 3.5 y 3.6 se procedió a elaborar los
cuadros estadísticos ( Anexos 3.12 y 3.13 ) para un período de
tiempo de 25 años; las estadísticas de caudales generados son
similares por lo que bajo este criterio se asumió como caudales
medios mensuales a los valores promedios correspondientes. (Anexo
3.14)
3.5.1.1 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
La escorrentía superficial o el exceso
de lluvia que no es absorbida por el suelo mediante la infiltración
se determina por medio de las ecuaciones de infiltración y se
expresan en unidades de longitud (mm), generalmente se utilizan los
coeficientes de escorrentía que representan el porcentaje de la
precipitación que realmente escurre, no es un factor constante ya
que varía durante el año y depende de las características de la
cuenca y de la precipitación.
El coeficiente de escurrimiento ha sido obtenido del anexo
3.11 que ha dado buenos resultados en estudios anteriores en la que
uno de los parámetros es el período de retorno. El coeficiente
obtenido así es : C = 0.511
0111
3.5.1.2 PERÍODO DE RETORNO DE LA AVENIDA
MÁXIMA EN FUNCIÓN DE LA VIDA ÜTIL DE
LA OBRA
Período de retorno es el tiempo
establecido como probabilidad para que ocurra la repetición del
fenómeno analizado estadísticamente.
El período de retorno caracteriza la amplitud del suceso y es
necesariamente limitado por razones económicas, y su selección debe
ser el resultado de una comparación entre el costo de los trabajos
y el costo que implicaría la reparación de los daños que podría
sobrevenir de no existir tales obras, considerando igualmente las
probabilidades de que ocurra dichos daños.
Para cualquier obra es necesario especificar la probabilidad
aceptable o el riesgo calculado para que un acontecimiento se
produzca dentro de la vida útil de dicho proyecto, este último
parámetro esta en función de la importancia, como economía,
amortización de la inversión, etc. y tipo de materiales a utilizarse
en el proyecto.
Para escoger el período de retorno se aplicó la Ec.3.8 en la
que se asumió una probabilidad P= 0.5 de que ocurra la avenida y
para una vida útil de la obra entre 10 y 50 años.
P =1 -(1 _q)fl
q = 1 - ( 1 - P )1/fl[3.7] y [3.8]Tr=1
Donde
36
P probabilidad de que ocurra esa avenida o una mayor durante la vida
útil de la obra
q = probabilidad de que ocurra la avenida en un año particular
fl vida útil en años
Tr = período de retorno de la avenida en años
Tabla 3.V. Vida útil de la obra Vs tiempo de retorno
Vida útil de la obra tiempo de retorno
en años en años
( n ) Tr=l/q
10 15
20 29
25 37
30 44
34 50
40 58
50 73
Se seleccionó un período de retorno de 25 años que
corresponde a una vida útil de 17 años aproximadamente.
3.6 DETERMINACIÓN DE LA CURVA INTENSIDAD - TIEMPO
La forma mas común de determinar eventos de lluvias que
deben usarse en proyectos de diseño hidrológico es usar una tormenta
de diseño que involucre una relación entre la intensidad de la
lluvia, y la duración y las frecuencias o períodos de retorno
apropiados para la obra y el sitio.
37
Las relaciones i ntensidad-tiempo se obtienen de los registros
de lluvias, del cual se obtienen cuadros de frecuencias para
intensidades máximas en diferentes tiempos de duración de lluvia,
esto constituye el punto de partida para el análisis estadístico.
Con los resultados obtenidos del análisis probabjlístjco se procede
a elaborar las curvas IDF.
La cuenca en estudio en razón de encontrarse muy cerca del
radio de influencia de la estación la Argelia se ha tomado de ésta
los registros de precipitaciones máximas anuales en diferentes
Períodos de duración, los mismos que han sido procesados en la
teSiS:"CHANBA,S. Proyecto de rectificación de un tramo del río
Malacatos. Tésis Ing.Civil. Loja. UTPL. 1992." ver anexos ( 3.16-
3.18) obteniéndose de este procesamiento las curvas IDF para
distintos períodos de retorno.
3.6.1 TIEMPO DE DURACIÓN DE LA TORMENTA
La intensidad de la lluvia generalmente es tanto
más fuerte cuando la duración es corta, conviene seleccionar una
lluvia donde la duración sea igual tiempo de concentración es decir
cuando toda la cuenca está contribuyendo al flujo en su salida,
Partiendo de este criterio la intensidad será más fuerte cuando más
pequeña sea la cuenca.
Existen numerosas fórmulas para determinar el tiempo de
concentración cada una de estas determinada para condiciones
específicas del lugar, vegetación, etc., para el presente estudio se
utilizó la fórmula de Kirpich desarrollada para pequeñas cuencas
montañosas.
Tc = 60 ( 11.0.385
H
38
[3.9]
Donde
L longitud del curso de aguas más largo (millas)
H = diferencia de nivel (pies)
Remplazando valores en la fórmula 3.9, el tiempo de duración
de la tormenta será de 33.63 min.
3.6.2 CALCULO DE LA INTENSIDAD DE LA PRECIPITACIÓN
Con la duración obtenida anteriormente utilizando
las curvas IDF para un período de retorno de 25 años (establecido en
3.5.1.2); obtenemos la intensidad correspondiente, el valor así
obtenido es de(6mm
3.7 ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE CRECIDA
3.7.1. MÉTODO DE VEN TE CHOW : Q = A. X . Y. Z
La fórmula de Ven Te Chow coincide
estructuralmente con la fórmula racional.
El mencionado autor transforma las leyes habituales
"Intensidad de precipitación - Duración " en otras " Intensidad de
lluvia neta - Duración ", y . así elude el cálculo de C.
Esta operación se realiza en una estación pluviométrica de la
zona elegida como base, el factor X equivale al CI de la fórmula
racional. Al aplicarlo a cuencas distintas de la estación base,
variará las máximas precipitaciones, y con ellas las escorrentías,
para tenerlo en cuenta se introduce un factor Y específico de cada
subzona del territorio.
39
El factor Z nace de la hipótesis de que el caudal se puede
calcular con lluvias de un intervalo D<TC, el mismo que , tiene en
cuenta esa influencia.
I. Datos fisiográficos
a. Área de la cuenca en estudio: A= 7.1 Km2
b. Longitud del cauce principal: L= 3.3 Km
C. Pendiente media del cauce principal: 4.0 %
d. Tipo de suelo en la cuenca: (mezcla de arena y limo orgánico).
e. Uso del suelo:
Bosques naturales 10%
Bosques sembrados 15%
Caminos 1%
Cultivos 25%
Potreros 50%
II. Análisis y cálculos:
f. De acuerdo al anexo 3.20 respecto a las características del
suelo, la microcuenca se enmarca en un suelo tipo B.
g. Con el tipo de suelo y el •uso del suelo se determina el
número de escurrimiento "N" en el anexo 3.21
Bosques naturales 0.10 x 75 = 7.50
Bosques sembrados 0.15 x 66 = 9.90
Caminos 0.01 x 84 = 0.84
II]
Cultivos 0.25 x 80 20.00
Potreros 0.50 x 79 = 39.50
Suman
N = 77.74
h. Se determina la intensidad de lluvia Ib:
Pb i d 3
Pb = 46,5 * 0. 7510
Pb = 3. 49 cm
d duración de lluvia (horas)
Ib intensidad de lluvia para una duración d, para un T = 25
años
I. Se calcula la lluvia en exceso en la sección (Peb)
[Pb - +5.08] 2
Peb = [3.11]Pb + 2032 -20.32
N
Donde:
Peb: lluvia en exceso en la estación base en (cm)
Pb: Lluvia total en la estación base en (cm)
41
[3. 508 +5. 081 2
Peb =2032 -20.32
77.74
Peb = 0.44 cm.
J. Se calcula el factor de escurrimiento X.
X = Peb/d [3.12]
X = 0.44/0.75
X = 0.59
K. Se calcula el factor climático Y.
Y=2.78*(P/Pb) {3.13]
Donde
P = Lluvia total (cm.) en la zona de estudio
para una duración d.
L. El cálculo de la precipitación total en la zona de estudio
para una duración d, se obtuvo de la siguiente manera:
(zonificación-isoyetas). Con T = 25 años, se entra en las curvas de
isoyetas de intensidades máximas para determinar en la zona 7 (Loja-
Cariamanga) la intensidad diaria (Id,T = 3.5 mm/h), remitirse al
anexo 3.19 para la zona 7 se ha determinado la siguiente ecuación:
(25 mm <t <1400 mm)
I,T=286,046*t 07793 *Id,T [3.14]
42
Donde:
1 ,T = Intensidad de la zona para un período de retorno ' T en mm/h
t = Tiempo de duración de la lluvia en minutos
Id,T Intensidad diaria para un período de retorno T en mm/hr
Remplazando:
1, T = 286. 0463 * 45 ° * (Id, 1)
I,T = 51.5
Aplicando [3.10]:
P=(I,I) *
P = 51.54*(0.75/10)
P = 3.87 cm.
Y = 2.78 * Pb
Y=2.78 *
Y = 3.10
m. Se calcula el tiempo de retrazo tp en horas:
tp = 0.00505 * [ --J° [3. 15]
43
Donde:
L = Longitud del cauce principal en metros
S = Pendiente media del cauce en %
Remplazando:
tj = 0.00505 * 3300 J0.64
tp 0.58 h.
h. Se determina el factor de reducción del pico (Z)
Para:
[dip] entre [O.O5yO.4]
Para:
Z = 0.73 * [ 4_ ] 0.97tp
0.4 <[d/] <2.0 Z= 1.89 * [d]O.23 - 1.23tp
Como:
0. 75[dltp]058
= 1.29.
Z = 1. 89 * 1 . 29 0.23 - 1. 23 = 0. 77
o) Se calcula el gasto pico del escurrimiento directo Qm
Qm=Á*x * y * [3.16]
Qm = 7.1 * 0.59 *3.10 * 0.77
44
Qm= lo
3.7.2. MÉTODO DEL HIDROGRAMA SINTÉTICO DE SNYDER.
Este método y sus ecuaciones permiten determinar
el caudal pico en función de:
-La longitud del cauce L.
-La distancia desde el punto de interés hasta el punto sobre el
cauce más proximo al centroide de la hoya Lc.
el producto L*Lc es una medida del tamaño y la forma de la hoya.
Datos:
L = 3.3 ¡Cm.
Lc = 3.38 Km.
tr (Tiempo de duración de la lluvia) = 45 mm., 0.75h.
Cálculo:
I. Tiempo de retardo (tp) en horas
Tp =C1 * Ct * [L * Lc]° 3 [3. 19]
Donde:
Cl 0.75
C t (coeficiente que varía de acuerdo a la pendiente
de la cuenca y oscila entre 1.35 a 1.69
tp = 0.75 * 1.5 * [3.3 * 3.38]°
tp = 2.32 hr.
II. Duración de la lluvia (Tr) en horas.
tr = 5.5 3.20]
tr 2.32/5.5
tr = 0.42 hr.
III. Retardo standar de la cuenca (tpr), en horas.
tpr = tp - tr - tR
4 [3.21]
tpr = 2.32 - 0.42 - 0.75
tpr = 2.40 h.
IV. Caudal pico por unidad de área de drenaje en (m3/s)*km2
del hidrograma unitario stándar es: qp
qp C2*Cptp
45
Donde:
46
C2 = 2.75
Cp (variable cuyos valores oscilan entre 0.56 y 0.69)
2. 75 * 0. 6qp = 2.32
qp = 0.71
V. Caudal pico por unidad de área de drenaje qpr del
hidrograma unitario requerido es:
[3.23qpr =qp*tp
tpr
0. 71 * 2. 32qpr = 2.40
qpr 0.686
VI. Caudal pico para el área del proyecto qpu.
[3.24]qpü =qpr *A
qpu = 0.686*7.1
qpu = 4.871
VII. Precipitación total (P) en cm.
47
P = J * tr [3.25]
P = 4.65*0.42
P = 1.953
VIII. Caudal de crecida
Q = Qpu * P [3.26]
Q = 4.871*1.953
Q=9.51 !
3.7.3. MÉTODO DE GÓME
Esta fórmula ha dado buenos resultados en varias
cuencas del país, ésta es:
25 *A *K[A + 57]O.5 [3.28]
Donde:
Q Caudal de crecida en m3/s
A = Área de la microcuenca en Km2
K = Coeficiente en función del período de retorno (T) para un período de
retorno de 25 años K = 0.507
48
Aplicando la ecuación 3.28:
Q = (25*7.1*0.507/7.1+57
Q = 11.24 m3/s
3.7.4. MÉTODO DE HOFFMAN
Esta fórmula se la emplea con éxito en
microcuencas como en el presente caso.
3*AQ = [3.29]
[1+A]°28
Donde:
Q Caudal de crecida en m3/s
A = Área de la microcuenca en Km2
Aplicando la fórmula 3.29
3*7.1[1+7.110.28
Q = 11.86 m3/s
3.7.5. CAUDAL DE MÁXIMA CRECIDA PARA LA QUEBRADA LA
CHORRERA
Debido a que los caudales máximos calculados
anteriormente con los métodos de Ven te Chow, Snyder y las fórmulas
de Gómes y Hoffman, dan resultados similares el caudal de máxima
crecida para el presente proyecto se lo ha considerado como el
valor promedio de los calculados anteriormente.
esto es:
Ven te Chow Qináx. = 10.00 m3/s
Snyder Qmáx. = 9.51 m3/s
Gómes Qmáx. = 11.24 m3/s
Hoffman Qmáx. = 11.86 m3/s
PROMEDIO 10.70 m3/s
iI?]
3.8 CONCLUSIONES
Los dos factores que pueden considerarse como los más
directamente responsables de las variaciones y diversidad de los
regímenes hidrológicos y del trazado de la red hidrográfica son el
relieve y la pluviosidad, el relieve determina las características
físicas y inorfométricas de la red hidrográfica que realiza el
drenaje de la cuenca, la zona en estudio tiene el 35% de pendiente
media considerado como "relieve fuerte" típico de los torrentes de
montaña.
El tratamiento aplicado a las lluvias esta limitado
espacialmente y en el tiempo, espacialmente por la baja densidad de
la red pluviométrica existente en nuestra ciudad y provincia y en el
tiempo por la corta edad de los registros existentes, puesto que
para algunos autores se pueden considerar como aceptables los
registros de 50 años en adelante.
En el presente estudio hidrológico se ha centrado en obtener
los datos más urgentes para la consecución del proyecto, esto es
caudales medios anuales y caudales de máxima crecida
50
57.8 73.0
20.0 87.0
110.3 76.3
118.8 82.0
214.6 51.4
52.3 123.4
113.8 30.5
144.5 57.3
201.2 104.6
119.1 60.6
133.1 11.6
67.9 85.4
85.2 130.9
133.4 152.5132.3 8.9
172.1 90.6
151.2 180.0
104.2 64.1
143.4 146.9
220.2 78.9
173.2 101.2
113.2 48.7
89.2 121.2
115.4 112.8
84.9 111.13073.3 . 2190.9
122.9 87.6
220.2 180.0
20.0 8.9
28.5100.141.240.833.156.264.241.462.452.228.756.547.031.374.419.742.718.178.368.757.4
150.341.0.64.755.2
1354.3
54.2
150.5
18.1
67.962.543.5
113.837.958.8
169.060.955.358.362.7
109.078.993.071.4
9.454.718.611.327.784.019.914.810.826.8
1420.9
56.8
169.0
9.4
23.437.846.3
124.1107.0
18.563.962.9
102.575.5
122.672.563.330.947.4
7.628.830.927.552.275.343.133.194.665.6
143 7.5
58.3
124.1
7.6
55.058.233.4
112.130.9
126.241.154.924.541.831.795.4
113.157.343.929.626.923.621.913.330.563.025.448.246.4
1248.5
49.9
126.2
13.3
134.494.323.260.399.638.447.245.949.333.447.341.114.452.643.135.922.4
7.243.837.246.648.957.240.945.0
1209.6
48.4
134.4
7.2
55.244.561.470.078.839.379.473.242.122.891.7
101.419.772.435.836.278.6
127.5122.994.196.1
101.358.184.873.8
1761.3
70.5
127.5
19.7
37.697.369.711.847.369.343.040.0
111.943.1
126.162.856.032.516.720.862.4
'60.937.212.373.779.956.3
126.670.6
1465.8
58.6
126.6
11.8
35.8 657.2
64.0 751.3
48.4 671.6
56.8 1044.2
40.0 909.0
169.1 942.544.0 1063.4
100.8 882.8
83.3 1064.7
49.8 845.0
107.8 903.6
19.4 1000.5
39.6 938.4
60.9 91.4
44.8 620.2
44.8 553.186.9 1018.6
118.1 727.7
131.4 926.8
138.3 1016.3
54.3 1052.2
109.3 905.4
90.0 761.4
71.7 921.9
65.2 904.9
1894.7 21996.1
75.8 879.8
169.1 1065.0
19.4 556.0
VALORES MENSUALES DE PRECIPITACION
ESTACION LA ARGELIA.IATflTJI) : 04°0150 S ELEVACION 2160 m.s.n.m.LONGITUD 79111'58- PERIODO 1964 - 1988
4IEXO 3.1- ..- trui I-:rL.K»
1 1 1964 41.1 47.51965 49.8 35.81966 74.9 43.01967 110.9 142.81968 107.6 60.81969 76.4 114.41970 209.3 156.0
1 1971 81.5 119.51 1972 111.0 116.6
- 1973 119.4 169.0J 1974 50.4 89.9
-1 1975 78.3 210.81 1976 106.5 163.8¡ 1977 73.8 . 120.61 1978 50.9 50.4
1979 43.1 45.31980 152.3 131.71981 66.9 87.61982 112.8 49.41983 139.7 133.71984 49.7 210.0
1 1985 54.2 73.21986 46.7 128.41987 64.1 87.3
116.4 1439JSUMA 2187.7 2731.4
I M EDIA 875 1093MAX 2093 2108-MIN . 41.1 35.8
+73.4 +164.7
+77.0 +118.5
+48.5 +36.8
+139.0 +139.0
+45.6 +45.6
+155.2 +153.2
+57.4 +57.4
+73.2 +73.2
29.9 41.1
74.5 42.1
95.7 33.2
83.0 44.8
104.0 16.7
67.5 37.3
62.5 36.9
75.3 46.3
33.4 33.4
16.2 7.4
35.8 38.9
16.0 66.0
67.7 52.9
97.6 45.525.5 80.8
52.9 27.9
51.3' 33:7
1658.1 1495.5
• 66.3 59.8
164.7 164.7
7.4 7.4
+51.3 877.2
+83.7 985.3
+65.8 893.5
+75.4 1346.3
+56.1 1170.3
+204.6 1199.2
+60.7 1368.1
+126 1200.7
143.0 1284.9
125.0 1332.0
112.6 1176.1
+32.4 1085.6
101.9 1302.5
75.0 1001.3
49.9 993.9
80.6 832.6
98.7 1221.6
113.0 910.3
172.1 1179.9
160.0 1409.3
70.8 1254.2
129.3 1137.0
125.9 1141.7
77.0 1104.5
68.6 1156.5
14394 28564.5
98.4 1142.6
204.6 1065.0
32.4 556.0
+73.6+61.3+80.7+90.6
+100.7+55.5
+101.4+94.3
61.636.0
135.0107.135.091.853.558.574.682.1
149.8110.795.5
111.158.694.093.7
2106.7
84.3
149.8
35.0
+33.3+122.0
+90.3+23.7+64.5+89.8+59.6+56.1110.359.693.739.8
116.337.157.417.774.286.9
155.829.272.991.2
112.758.482.8
1855.3
74.2
155.8
17.7
VALORES MENSUALES DE PRECIPITACION
ESTACION CAJANUMALATrFUD 0410355S ELEVACION : 2380 m.s.n.m.LONGITUD 7911.1'40- PERIODO 1964 - 1988 ANEXO 3.2
1964 +57.4 +64.7 +76.6 +94.1
1965 +67.4 +51.3 +33.1 +110.1
1966 +96.2 +59.6 +136.9 +97.8
1967 +137.6 +174.3 +146.7 +69.2
1968 +133.8 +80.0 +256.9 +152.0
1969 +98.0 +141.7 +70.2 +45.2
1970 +250.8 +189.5 +143.3 +76.0
1971 +103.8 +147.5 +176.3 +130.4
1972 128.6 144.9 274.5 183.7
1973 224.5 236.9 176.4 146.9
1974 83.0 121.4 194.1 70.0
1975 93.9 176.2 78.3 140.6
1976 +132.6 +198.3 147.2 204.3
1977 89.1 87.9 141.1 217.5
1978 45.9 79.7 257.4 121.1
1979 +50.5 +71.0 257.5 97.9
1980 173.7 245.4 202.1 158.1
1981 91.4 96.8 213.2 99.2
1982 141.6 120.7 119.6 101.4
1983 193.3 243.4 304.0 117.2
1984 81.0 206.6 183.4 147.6
1985 92.6 103.4 122.2 93.9
1986 80.3 183.7 221.4 147.9
1987 83.6 115.3 202.5 161.7
1988 146.5 182.5 155.1 139.9SUMA 2879.1 3322.9 4294.0 3125.9
MEDLA 115.2 140.9 171.8 125.0
MAX 250.8 245.4 304.0 217.5MI 43.9 51.3 33.1 45.2
+ Valores rellenados mediante correlación lineal simpleY = 10.01 + 1.16X
+42.9 +88.2 +37.0
+125.2 +82.1 +53.6
+57.5 +60.1 +63.3
+57.0 +141 +152.8
+48.2 +33.7 +133.2
+74.7 +77.7 +31.4
+83.9 +204.5 +83.6
+57.4 +80.1 +82.4
48.5 50.7 66.1
35.7 71.9 82.5
43.1 96.0 96.3
42.4 176.9 70.2
63.3 87.6 92.9
19.6 94.6 22.6
84.5 77.3 67.8
29.6 16.8 30.9
54.8 42.0 31.2
19.4 41.2 41.5
88.6 9.8 45.8
85.7 44.2 39.6
59.3 126.9 87.6
191.5 19.2 39.5
50.0 21.2 33.7
91.1 315 107.6
82.3 35.7 84.4
1658.2 1831.9 1677.5
66.3 73.3 67.1
191.5 204.5 152.8
19.4 9.8 22.6
XEstacióu la ArgeliaY = Estación Cajanuma
ESTAaON : SAN FRANCISCOLATITUD : 030 iT 50 SLONGrFUD .: 799'04*19»
ELEVACION 1620 m.s.n.m.PERIODO : 1964 - 1988
107.9100.4256.7231.3152.5140.4203.5197.7224.8274.486.0
174.9150.0103.1165.193.6
138,164.689.4
194.074.9
120.6145.4155.2
3912.6
156.5
274.4
64.6
253.5Í15.597.8
137.645.4
184.7271.8134.498.3
194.395.3
145.870.0
245.4126.898.8
131,9221.349.5
200.1206.0133.693.3
210.3
3814.5
15 2.6
271.8
45.4
145.3107.0318.2114.8262.2150.6269.6201.3186.9172.554.7
100.3238.7282.5240.7224.2318.2145.4149.4185.6202.2176.6205.0214.3
4806.7
192.3
318.2
54.7
244.7268.5202.4197.9185.8187.2237.2150.8117.3149.7179.4257.8322.5289.0259.8286.2269.0234.0215.5124.2280.9132.9229.9200.7
5478.8
219.2
322.5
117.3
171.1123.9123.9133.4135.9124.1190.9102.4200.038.8
100.2180.5184.0141.0176.694.7
252.3131.0179.6216.7120.4197.2118.6135.7
3836.8
153.5
232.3
58.8
144.4225.4
32.062.496.7
127.092.596.5
126.277.2
126.289.4
150.2106.7103.459.3
105.780.3
175.9169.895.5
173.1105.0195.2159.7
2995.7
119.8
225.4
52.0
VALORES MENSUALES DE PRECIPITACION
210.4220.4130.33352237.9224.8379.7248.2289.5178.8241.3468.0548.8360.8344.4204.4367.8253.2
59.2183.6360.8149.6170.173.290.1
6330.5
254.0
548.8
59.2
1964196519661967196819691970197119721973197419751976197719781979198019811982198319841985198619871988
SUMAMEDIA.MAX..MIN.
194.0262.147.5
303.5136.1222.3340.3206.2200.5222.1228.6230.8194.1154.1187.5167.7193.382.6
208.1246.1186.6317.3148.8183.3154.9
5018.6
200.7
340.3
47.5
91.7167.7256.3248.3402.7196.2222.8223.8
- 425.6238.4378.0231.6189.8243.8320.1205.8336.8201.1108.5214.2245.0140.2198.5197.4128.0
3812.3
232.3
425.6
91.7
177.6129.2201.4328.5214.1335.5199.3166.697.7
227.5100.3377.5292.5287.5260.8128.2136.2140.6107.0180.2169.8188.3117.9115.3118.3
4797.8
191.9
377.5
97.7
310.9212.0151.9136.1232.5198.0185.6162.2228.3127.7141.8152.1106.1167.3234.2155.5160.580.8
107.2188.5150.6112.6153.980.1
131.3
4087.7
163.5
3 10.9
80.1
ANEXO 3.3
119.6 2171.1
158.3 2090.4
98.3 1936.7
176.0 2425.0
73.4 2217.2
166.3 2257.1
146.0 2739.2
140.7 2031.0
127.0 2322.1
91.1 2012.5
109.3 1841.1
39.9 2448.6
80.5 2527.2
243.2 2624.4
99.9 2519.3
138.8 1857.2
161.0 2590.8
160.6 1795.7
256.7 1706.0
142.8 2245.8
214.5 2307.2
194.6 2036.8
175.7 1862.1
142.9 1903.6
148.3 2051.3
3607.4 54519.4
144.3 2180.8
256.7 1065.0
39.9 556.0
12739
1006752
162867939
10927
12964749246393061592491215138
1726
69
162
21
125874057
11390
18084.5743692927
102775391
424513437731270
1649
65
180
4
6889
100824343
1201646420
1779162335126
1274339
151135813328
15
2015
80
177
20
871211164124
11313344
16435
209142323642339357
113128564
1226771
2057
82
209
12
8774472916
1121038585
1128661536121684596
12513845
104465263
1816
72
138
16
11861082881
1024867
10491455129211051273102013571065937
1051835
1165770780
10501116955684720786
25505
1020
1455
684
VALORES MENSUALES DE PRECIPITACION
ESTACION : SAN LUCASLATiTUD : 03043'55" ELEVACION : 2525 niLONGITUD 79°1541" PERIODO 1964-1988 ANEXO 3.4'
3541786599509181
115924246667026
10311210865
1292686846161
1832
73
129
26
196419651966196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984198519861987
SUMA
MEDIAMAX.MIN.
.223 45
50 26
56 114
84 94
46 166
142 67
164 123
107 216
77 148
169 104
113 52
213 124
110 120
85 67
60 132
64 168
144 135
88 126
84 88
45 168
217 168
49 49
60 81
74 104
56 30
2580 2715
103 108
223 216
45 26
93 109
175 129
65 67
109 117
47 54
98 50
75 180
82 87
107 72
202 161
52 63
105 120
152 92
189 41
209 76
116 48
189 56
99 22
31 90
155 86
138 32
49 118
31 48
47 116
85 52
2700 2106
108 84
209 180
31 22
151 36
14.5 106
18 80
146 133
62 145
53 69
123 - 77
119 144
82 95
126 100
59 71
175 122
128. 159
134 45
160 105
45 •65
76 57
32 65
9 51
24 32
84 88
132 95
26 59
58 50
51 42
2218 2091
88 83
175 159
9 32
DATOS: CURVAS DE DOBLE MASA- ANEXO 3.5
ESTACIONES VECTORAÑO ARGELIA S.LUCAS S.FRANCJSCO CA JA NUMA REGIONAL
P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA P. MEDIA MEDIA MEDIA-ANUAL ACUM. ANUAL ACUM ANUAL ACUM. ANUAL ACUM.
1964 657.2 657.2 1186.0 1186.0 2171.1 2171.1 877.2 877.2 1222.9 1222.91965 751.3 1408.5 1082.0 2268.0 200.4 4261.5 985.3 1862.5 1227.3 2450.21966 671.6 2080.1 881.0 3149.0 1936.7 6198.2 893.5 2756.0 1095.7 3545.91967 1044.2 3124.3 1024.0 4173.0 2425.0 8623.2 1346.3 4102.3 1459.9 5005.81968 909.0 4033.3 867.0 5040.0 2217.2 10840.4 1170.3 5272.6 1290.9 6296.71969 942.5 4975.8 1049.0 6089.0 2257.1 13097.5 1199.2 6471.8 1362.0 7658.71970 1063.4 6039.2 1455.0 7544.0 2739.2 15836.7 1368.1 7839.9 1656.4 9315.11971 882.8 6922.0 1292.0 8836.0 2031.0 17867.7 1200.7 9040.6 1351.6 10666.71972 1064.7 7986.7 1105.0 9941.0 2322.1 20189.8 1284.9 10325.5 1444.2 12110.91973 845.0 8831.7 1273.0 11214.0 2012.5 22202.3 1332.0 11657.5 1365.6 13476.51974 903.6 9735.3 1020.0 12234.0 1841.1 24043.4 1176.1 12833.6 1235.2 14711.71975 1000.5 10735.8 1357.0 13591.0 2448.6 26492.0 1085.6 13919.2 1472.9 16184.61976 938.4 11674.2 1063.0 14654.0 2527.2 29019.2 1302.5 15221.7 1457.8 17642.41977 911.4 12585.6 937.0 15591.0 2624.4 3 164 3.6 Hi01.3 16223.0 1368.5 19010.91978 620.2 13205.8 1051.0 16642.0 2519.3 34162.9 993.9 17216.9 1296.1 20307.01979 555.1 13760.9 835.0 17477.0 1857.2 36020.1 832.6 18049.5 1020.0 21327.01980 1018.6 14779.5 1165.0 18642.0 2590.8 38610.9 1221.6 19271.1 1499.0 22826.01981 727.7 15507.2 770.0 19412.0 1795.7 40406.6 910.3 20181.4 1050.9 23876.91982 926.8 16434.0 780.0 20192.0 1706.0 42112.6 1179.9 21361.3 1148.2 25025.11983 1016.3 17450.3 1050.0 21242.0 2245.8 44358.4 1409.3 22770.6 14304 26455.51984 1052.2 18502.5 1116.0 22358.0 2307.2 46665.6 1254.2 24024.8 1432.4 27887.91985 905.4 19407.9 955.0 23313.0 2036.8 48702.4 1137.0 23161.8 1258.6 29146.51986 761.4 20169.3 684.0 23997.0 1862.1 50564.5 1141.7 26303.5 1112.3 30258.81987 921.9 21091.2 720.0 24717.0 1903.6 52468.1 1104.5 27408.0 1162.5 31421.31988 904.91 21996.1 786.0 25503.0 2051.3 54519.4 - 1136.51 28564.5 1224.71 32646.0
a-' 03<
CURVAS DE DOBLE MASAPRECIPITACION ANUAL ACUMULADA
30000 ANEXO 3.6
25000
20000
ID 15000z'o
E- 10000\
5000
o
o 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000VECTOR REGIONAL
600O'
5000(C)u(1)
40000
30000
u 20000
.10000
CURVAS DE DOBLE MASAPRECLPITACION ANUAL ACUMULADA
VECTOR25000 30000 35000REGIONAL
iuuuu 15000 20000 25000 30000 35000VECTOR REGIONAL
CURVAS DE DOBLE MASAPRECIpITACION ANUAL ACUMULADA
25000
20000
15000
10000
5000
O
4)VPYfl
CURVAS DE DOBLE MASAPRECIPITACION ANUAL ACUMULADA
30000
25000
20000
L) 15000z
10000PQ
5000
O
20000 25000 30000 35000VECTOR REGIONAL
PRECIPITACION MEDIA PONDERADA DEL PROYECTOMETODO DE LA WEATHER BIJREAU
ANEXO 3.10
64.6 112.1 87.9 128.4 80.5 114.6 46.7 95.4 193.4 93.6 72.7 64.0 1,153.9
68.7 62.7 48.6 145.8 153.6 113.5 79.7 83.5 134.6 71.8 140.8 96.3 1,199.6
133.3 251.0 117.7 118.4 46.9 72.9 112.0 86.3 64.2 84.3 69.3 67.1 1,223.4
158.4 148.7 124.1 113.0 121.8 185.3 167.3 182.0 101.0 93.5 29.5 96.2 1,520.8
156.3 62.8 240.8 114.5 66.9 106.3 . 200.0 88.2 131.8 119.5 65.9 55.0 1,408.0
100.3 141.5 85.4 123.8 109.3 112.0 73.7 194.5 112.8 68.1 91.0 176.7 1,389.1
217.3 197.9 167.5 101.9 150.0 239.3 115.2 91.4 90.3 117.4 61.5 77.9 1,627.6
122.6 130.5 168.7 101.9 93.6 120.5 114.8 89.1 86.5 86.7 60.4 118.5 1,293.8
148.5 117.9 214.2 127.4 99.7 123.0 188.9 47.3 100.0 93.1 115.7 110.1 1,485.8
189.6 192.4 148.3 107.0 102.9 96.9 125.0 104.0 63.1 36.5 57.0 79.6 1,302.3
68.9 98.9 124.4 74.8 90.8 123.0 191.6 66.9 71.8 104.4 118.5 109.4 1,243.4
110.4 183.5 79.8 149.0 104.3 230.0 118.7 175.4 74.6 126.0 65.2 28.5 1,445.4
125.4 144.3 144.3 204.5 94.5 219.0 107.4 163.7 41.9 71.6 97.9 75.7 1,490.2
86.0 149.6 179.0 208.1 64.6 172.0 91.5 127.5 87.4 97.1 55.4 117.8 1,436.0
83.3 79.7 193.6 109.0 110.0 153.0 132.3 112.0 97.8 81.3 51.8 62.1 1,265.9
59.7 67.0 207.5 149.8 65.5 149.5 71.3 69.3 73.5 58.6 31.4 80.8 1,083.9
159.0 158.5 212.2 201.0 89.3 143.7 119.9 60.6 65.6 128.7 77.9 111. 5 1,528.4
72.0 129.1 142.4 122.3 37.4 92.9 83.4 56.2 28.9 117.9 72.7 129.4 1,084.6
112.7 66.1 139.6 156.4 118.9 25.0 55.6 50.1 61.2 145.9 105.8 177.8 1,215.1
168.3 179.0 229.7 101.2 124.8 77.4 96.8 63.0 88.4 134.0 616 144.7 1,469.9
64.5 208.0 184.6 164.9 95.8 175.5 128.1 80.2 78.7 103.0 80.0 105.3 1,468.6
82.7 98.0 133.9 84.1 209.2 57.9 70.8 107.9 66.8 131.8 109.9 139.1 1,292.1
83.6 131.0 154.3 159.4 74.3 62.0 81.9 52.6 91.1 76.0 83.8 123.6 1,174.1
95.5 130.0 164.9 150.1 105.7 . 34.2 127.8 69.0 49.4 101.9 130.7 93.8 1,2530
156.3 185.0 117.7 160.3 90.9 47.5 88.3 68.7 67.7 1285 99.6 90.4 1,300.9
2,887.9 3,425.2 3,811.1 3,377.0 2,502.2 3,046.9 2,788.7 2,384.8 2,122.5 2,471.2 2,007.0 2,531.3 33,355.7
.115.5 137.0 152.4 135.1. 100.1 121.9 111.5 95.4. 84.9 98.8 803 101.3 1.334.2
1964196519661967196819691970197119721973197419751976197719781979198019811982198319841985198619871988
ANEXO 3.11
COEFICIENTES DE ESCORRENTIA. PARA SER USADOS EN EL METODO RACIONAL -
CARACTERISTICAS DE LA SUPERFICIE LPERIODO DE RETORNO (AÑOS)
1215 110125150110015o0
Asfltico 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00Concreto / techo 0.75 • 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.0020N4 VERDES (Jardi,ws parque:, etc,)
Condición pobre ( cubierta de pasto menor del 500/6 del área)Plano, 0-2% 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58Promedio, 2-7% 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61Pendiente, superior a 70% 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62
Condición promedio ( cubierta de pasto menor del 50 al 75 % del área)Plano, 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53Promedio, 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58Pendiente, superior a 7% 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60
Condición buena ( cubierta de pasto mayor del 75% del área)Plano, O - 2% . 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49Promedio, 2 -7% 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56Pendiente, superior a7% \ 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58
AREAS NO DESA RROL4 DAS
Arcade cultivos
Plano, 0-2% 0.31 0.34 0.36 0.40 0.53 0.57 0.57Promedio, 2-7% 0.35 0.38 0.41 0.44 .048 0.51 0.60Pendiente, superiora 70% 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61
Pastizales
Plano, O - 2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0:37 0.41 0.53Promedio, 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58Pendiente, superior a 7% 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60
Bosques
Plano, O - 20/1 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48Promedio, 2-7% 0.31 0.34 0.36 0.4 0.43 0.47 0.56Pendiente, superiora 7% 0.35 0.39 0.41 0.45 0.48 0.52 0.58
CAUDALES MEDIOS GENERADOSFORMULA DEL INERIJ[
ANEXO 3.12AÑO 1 NR (BR. .1 MARZ. ABRIL í 11AL MEDIA.-
196-1 0.126 0.188 0.149 0.189 0.142 0.178 0.106 0.156 0.236 0.134 0.139 0.125 1.888 0.157
1965 0.130 0.137 0.108 0.202 0.201 0.177 0.141 0.145 0.194 0.134 0.198 0.156 1.923 0.160
1966 0.186 0.291 0.174 0.181 0.106 0.139 0.170 0.147 0.130 0.146 0.135 0.129 1.934 0.161
1967 0.205 0.219 0.179 0.176 0.178 0.230 0.211 0.221 0.166
1968 0.203 0.154 0.085 0.156 2.180 0.1820.138 0.257 0.178 0.129 0.171 0.232 0.149 0.192 0.176 0.132 0.116 2.073 0.173
1969 0.160 0.213 0.147 0.185 0.168 0.175 0.135 0.229 0.176 0.130 0.157 0.217 2.092 0.174
1970 0.243 0.256 0.211 0.167 0.199 0.264 0.172 0.152 0.156 0.174 0.127 0.140 2.261 0.188
1971 0.178 0.204 0.212 0.167 0.154 0.182 0.172 0.150 0.153 0.148 0.126 0.175 2.021 0.168
1972 0.198 0.193 0.241 0.188 0.159 0.185 0.225 0.107 0.165 0.154 0.179 0.168 2.162 0.180
1973 0.226 0.252 0.198 0.171 0.162 0.162 0.180 0.163 0.129 0.093 0.122 0.141 1.999 0.167
1974 0.131 0.176 0.180 0.141 0.152 0.185 0.227 0.129 0.138 0.163 0.181 0.168 1.971 0.164
1975 0.168 0.245 0.141 0.205 0.163 0.259 0.175 0.216 0.141 0.181 0.131 0.081 2.106 0.176
1976 0.180 0.215 0.195 0.243 0.155 0.252 0.166 0.208 0.103 0.133 0.163 0.137 2.150 0.179
1977 0.147 0.220 0.219 0.245 0.126 0.221 0.152 0.182 0.153 0.157 0.120 0.174 2.116 0.176
1978 0.145 0.156 0.228 0.173 0.168 0.208 0.186 0.170 0.163 0.143 0.116 0.123 1.979 0.165
1979 0.121 0.142 0.237 0.205 0.127 0.205 0.133 0.131 0.140 0.120 0.088 0.142 1.791 0.149
1980 0.205 0.227 0.240 0.241 0.151 0.201 0.176 0.122 0.131 0.183 0.144 0.169 2.190 0.183
1981 0.134 0.203 0.193 0.184 0.094 0.159 0.145 0.117 0.084 0.175 0.139 0.184 1.811 0.151
1982 0.170 0.141 0.191 0.210 0.175 0.078 0.116 0.110 0.127 0.196 0.170 0.218 1.902 0.159
1983 0.211 0.242 0.250 0.166 0.180 0.144 0.157 0.124 0.154 0.187 0.128 0.195 2.138 0.178
1984 0.126 0.263 0.222 0.216 0.156 0.224 0.183 0.142 0.145 0.162 0.146 0 164 2.149 0.179
1985 0.144 0.175 0.187 0.150 0.238 0.123 0.133 0.166 0.133 0.185 0.174 0.191 1.999 0.167
1986 0.145 0.205 0.202 0.212 0.136 0.127 0.143 0.113 0.157 0.138 0.150 0.179 1.907 0.159
1987 0.156 0.204 0.209 0.205 0.165 0.092 0.182 0.131 0.113 0.161 0.191 0.154 1.963 0.164
1988 0.203 0.246 0.174 0.213 0.152 0.110 0.149 0.130 0.134 0.183 0.165 0.151 2.010 0.168
SU2IIA 4.241 5.151 4.944 4.813 - 3.936 4.451 4.167 3.810 3.713 3.930 3.606 3.953 50.715 4.226
%fEDIA 0.170 0.206 0.498 0.193 0.157 0.178 0.167 0.152 0.149 0.157 0.144 0.158 2.029 0.169
0.0880.0930.1810.2130.2120.1360.2940.1660.2010.0330.0150.0240.0280.0190.0180.013.0.0350.0160.0250.0370.0140.0180.0190.0210.035
1.956
0.078
0.1680.0940.3760.2230.0940.21Z0.2970.1960.1770.2890.i480.2750.2160.2240.1200.1000.2380.1940.0990.2680.3120.1470.1960.1950.277
5.135
0.205
0.1190.0660.1590.1680.3260.1160.2270.2290.2900.2010.1690.1080.1950.2420.2620.2810.2870.1930.1890.3110.2500.1810.2090.2230.159
5.160
0.206
0.1800.2040.1660.1580.1600.1730.1430.1430.1780.1500.1050.2090.2860.2910.1330.2100.2810.1710.2190.1420.2310.1180.2230.2100.224
4.728
Ó.189
0.1090.2080.0640.1650.0910.1480.2030.1270.1350.1390.1230.1410.1280.0880.1490.0890.1220.0510.1610.1690.1300.2830.1010.Í430.123
3.390
0.136
0.1600.1590.1020.2590.1490.1370.3350.1690.1720.1360.1720.3220.3070.2410.2140.2090.2010.1300.0350.1080.2460.0810.0870.0480.066
4,265
0.171
0.0630.1180.1520.2270.2710.1000.1360.1560.2560.1690.2600.1610.1450.1240.1790.0970.1620.1130.0750.1310.1740.0960.1110.1730.120
3.779
0.151
0.1290.1130.1170.2470.1190.2630.1240.1210.0640.1410.C910.2380.2220.1730.1320.0940.0820.0760.0680.0850.1090.1460.0710.0930.093
3.231
0.129
0.2710.1880.0900.1410.1840.1580.1260.1210.1400.0880.1010.1040.0390.1220.1370.1030.0920.0400.0860.1240.1100.0940.1280.09
2.971
0.119
0.0920.0970.1140.1270.1620.0920.1590.1170.1260.04911410.1710.0970.1320.1100.0790.1740.1600.1980.1320.1400.1790.1030.1380.174
3.313
0.133
0.1020.1970.0970.0410.0920.1270.0860.0850.1620.0800.1660.0910.1370.0780.0730.0440.1090.1020.14 80.0880.1120.1540.1170.1830.139
2.810
0.112
0.0870.1300.0910.1300.0750.2390.1060.1610.1490.1080.1480.0390.1030.1600.0840.1090.1310.1750.2410.1960.1430.1880.1670.1270.122
3.429
0.137
1.5681.6571.7092.1011.9351.9212.2561.7912.0501.5831.6391.8831.9231.8941.6311.4281.9341.4211.5441.8411.9711.6851.5321.6231.627
44.167
1.767
0.1310.1380.1420.1750.1610.1600.1880.1490.1710.1320.1370.1570.1600.1580.1380.1190.1610.1180.1290.1530.1640.1400.1280.1350.136
3.681
0.147
CAUDALES MEDIOS GENERADOSFORMULA DEL RACIONAL
ANEXO 3.13
1964196519661967196819691970197119721973197419751976197719781979198019811982198319841985198619871988
fEDIA
CAUDALES MEDIOS PARA LA ZONA DEL PROYECTO.4EXO 3.14
196419651966196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984198519861987
SÇ'M,l•
0.1070.1120.1840.2100.2080.1480.2690.1720.2000.1300.0730.0960.1040.0830.0820.0670.1200.0750.0980.1240.0700.0810.0820.0890.119
3.103
0.124
0.1780.1160.3340.2210.1160.2130.2770.2000.1850.2710.1620.2600.2160.2220.1380.1210.2330.1990.1200.2350.2880.1610.2010.2000.262
5.149
0.206
0.1340.0870.1670.1740.2920.1320.2190.2210.2660.2000.1750.1250.1950.2310.2450.2590.2640.1930.1900.2810.2360.1840.2060.2160.167
5.039
0.202
0.1850.2030.1740.1670.1690.1790.1550.1550.1830.1610.1230.2070.2650.2680.1630.2080.2610.1780.2150.1540.2240.1340.2180.2080.219
4.776
0.191
0.1260.2050.0850.1720.1100.1580.2010.1410.1470.1510.1380.1520.1420.1070.1590.1080.1370.0730.1680.1750.1430.2610.1190.1540.138
3.670
0.147
0.1690.1680.1210.2430.1600.1660.3000.1760.1790.1490.1790.2910.2800.2310.2110.2070.2010.1450.0570.1260.2350.1020.1070.0700.088
4.363
0.175
0.0850.1250.1610.2190.2520.1180.1640.1640.2410.1750.2440.1680.1360.1380.1830.1150.1690.1290.0960.1440.1790.1150.1270.1780.135
3.980
0.159
0.1430.1290.1320.2340.1340.2460.1380.1360.0860.1520.1100.2270.2150.1780.1610.1130.1020.0970.0890.1050.1260.1560.0920.1120.112
3.525
0.141
0.2540.1910.1100.1340.1880.1670.1410.1370.1530.1090.1200.1230.0810.1380.1500.1220.1120.0620.1070.1390.1280.1140.1430.0910.115
3.349
0.134
0.1230.1160.1300.1410.1690.1110.1670.1330.1400.0710.1320.1760.1150.1450.1270.100Ó.1790.1680.1970.1850.1510.1820.1210.1500.179
3.628
0.145
0.1210.1980.1160.0630.1120.1420.1070.1060.1710.1010.1740.1110.1500.0990.0950.0660.1270.1210.1590.1080.1290.1640.1340.1870.152
3.213
0.129
0.1060.1430.1100.1430.0960.2280.1230.1680.1590.1250.1580.0600.1200.1670.1040.1260.1600.1800.2300.1960.1540.1900.1730.1410.137
3.697
0.148
1.7311.7931.8242.1432.0062.0082.2611.9092.1101.7951.8081.9962.0392.0071.8181.6122.0651.6201.7261.9922.0631.8441.7231.7961.823
47.512
1.900
0.1440.1490.1520.1790.1670.1670.1880.1590.1760.1500.151
.0.1660.1700.1670.1520.1340.1720.1350.1440.1660.1720.1540.1440.1500.152
3.959
0.158
1.5 2 2.5 3 35 4 45 5 65 6 6.5 7 25 9 &3 9 9.3 lO 90.3 II 10 82 125 93
DURACION (horas)
CURVAS INTENSIDAD- DURACION — FRECUENCIA-'loo ESTACION: LA ARGELIA.
EE
oqzoo,
1-.
PRECJP1TACIOS MAXJMAS ANUALES (mm)
ANEXO 3.16
AÑOS _____ DURA CIÓN EN HORAS
0.5 br 1 br - 21w 6br 121w 24hr1969 20.10 30.80 39.20 42.40 45.60 49.00
1970 6.10 10.70 15.00 26.20 26.40 29.40
1971 4.50 7.10 10.30 20.20 20.40 23.40
1972 9.20 13.30 15.90 22.60 36.00 45.40
1973 9.50 12.50 15.80 36.00 37.20 37.50
1974 8.50 13.30 15.20 30.70 31.20 32.20
1975 14.40 21.30 23.20 24.10 25.20 27.20
1976 15.00 20.40 33.70 56.40 56.40 57.501977 10.50 12.60 17.30 29.10 31.20 32.30
1978 5.40 9.40 16.60 33.70 52.80 54.501979 21.80 24.20 25.10 25.10 27.60 28.20
1980 5.50 9.50 15.40 31.60 48.00 47.50
1981 18.80 26.60 28.40 31.20 31.20 31.20
1982 20.10 31.60 39.90 46.10 45.60 46.10
1983 9.50 12.50 16.90 32.60 38.40 45.10
1984 39.10 44.50 45.30 52.60 62.40 62.80
1985 7.10 10.90 15.80 . 28.80 34.80 36.00
1986 .
• 1987 20.20 26.40 . 31.20 50.40 49.20 50.801988
1989 9.601 14.20 16.10 29.70 40.801 42.10
INTENSIDADES (mm/hr)
ANEXO 3.17
FlOS _____ DURA CIÓN EN HORAS
0.51w 1hr 21w 61w 121w 241w
69 40.20 30.80 19.60 7.07 3.80 2.04
70 12.20 10.70 7.50 4.37 2.20 1.23
71 9.00 7.10 5.15 3.37 1.70 0.98
1972 18.40 13.30 7.95 3.77 3.00 1.89
1973 19.00 12.50 7.90 6.00 3.10 1.56
1974 17.00 13.30 7.60 5.12 2.60 1.34
1975 28.80 21.30 11.60 4.02 2.10 1.13
1976 30.00 20.40 16.85 9.40 4.70 2.40
1977 21.00 12.60 8.65 4.85 2.60 1.35
1978 10.80 9.40 8.30 5.62 4.40 2.27
1979 43.60 24.20 12.55 4.18 2.30 1.18
1980 11.00 9.50 7.70 5.27 4.00 1.98
1981 37.60 26.60 14.20 5.20 2.60 1.30
1982 40.20 31.60 19.95 7.68 3.80 1.92
1983 19.00 12.50 8.45 5.43 3.20 1.88
1984 78.20 44.60 22.65 8.77 5.20 2.62
1985 14.20 10.90 7.90 4.80 2.90 1.501986
1987 40.40 26.40 15.60 8.40 4.10 2.121988----
1989 19.20 14.20 8.05 4.95 3.40 1.75
INTENSIDADES (mm/kr) ORDENADAS DE MA YOR A MENOR
ANEXO 3.18#DE - DURAaóJr,,op
- 2̂4h,,ORDFN _O.5 1w1 br 21w 61w 121w
1 78.20 44.60 22.65 9.40 5.20 2.62
2 43.60 31.60 19.95 8.77 4.70 2.40
3 40.40 30.80 19.60 8.40 4.40 2.27
4 40.20 26.60 16.85 7.68 4.10 2.12
5 40.20 26.40 15.60 7.07 4.00 2.04
6 37.60 24.20 14.20 6.00 3.80 1.98
7 30.00 21.30 12.55 5.62 3.80 1.92
8 28.80 20.40 11.60 5.43 3.40 1.89
9 21.00 14.20 8.65 5.27 3.20 1.8810 19.20 13.30 8.45 5.20 3.10 1.75
11 19.00 13.30 8.30 5.12 3.00 1.56
12 19.00 12.60 8.05 4.95 2.90 1.50
13 18.40 12.50 7.95 4.85 2.60 1.35
14 17.00 12.50 7.90 4.80 2.60 1.34
15 14.20 10.90 7.90 4.37 2.60 1.30
16 12.20 10.70 7.70 4.18 2.30 1.23
17 11.00 9.50 7.60 4.02 2.20 1.18
18 10.80 9.40 . 7.50 3.77 2.10 1.13
19 . 9.001 7.10 5.15 3.37 1.70 0.98
ANEXO. 3. 19.
ECUACIONES REPRESENTATIVAS DE LAS ZONAS
ZONA DURACIÓN ECUACIÓN
1 5 mm < 120 mm 1; TR = 7.3519 t -0,4335 Id; TR
120 mm < 1440 mm 1; TR = 86.1969 t -0,6136 Id; TP
2 5 mm < 75 mm TR = 36.1212 t -0,3063 Id; TR
75 mm < 1440 mm TP = 269.9406 -0,7696 Id; TR
3 5 mm < 60 mm 1; TR 85.7014 t -0,4611 Id; TR
60 mm < 1440 mm 1; T = 349.1358 t°'805 Id; TR
4 5 rnifl < 110 mm TR = 42.8786 t -0,31 Id; TR
110 mm < 1440 mmTR = 667.1149 t 0 '8343 Id; T
5 5 mm < 44 mm TR = 76.4078 t -0,4636 Id; TR
44 mm <>1440 mm 1; TR = 204.8682 t 07311 Id; TR
6 5 mm < 55 m.in 1; TR = 68.8592 t ••0,4023 Id; TR
55 mm <>1440 mmTP = 337.0868 -0,7977 Id; TR
7 5 mm < 25 mm 1; TR 85.2661 t -0,3989 Id; TRLOJA 25 mm < 1440 mm TR = 286.0463 t •07793 Id; TP
8 5 mm < 18 mm 1 = 63.7834 t -0,4373 Id; TRTR18 mm < 1440 mm 1; TR = 122.4313 t -0,6607 Id; T1
9 5 mm < 50 mm 1; TR = 167.1959 t -0,5182 Id; TR
50 mm < 1440 mm 1; TP = 794.3122 t -0,913 Id; TR
10 5 mm < 40 min 1; TR 117.4077 t -0,4672 Id; TR
40 mm < 1440 mm 1; TR = 489.1546 0,8521 Id; FR
11 5 mm < 70 mm TR = 102.4297 t -0,4223 Id; TR
70 mm < 1440 mm ' TP = 475.008 t -0,8462 Id; TP
12 5 mm < 80 mm TR = 101.7109 -0,434 Id; TR
80 mm < 1440 mmT = 939.3998 -0,3383 Id; TR
13 5 mm < 60 mm 1; TR 64.676 t -0,6267 Id; TR
60 mm < 1440 min 1; TR 198.9295 0,8903 Id; TR
ANEXO 3.20. CLASIFICACIÓN DE SUELOS
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
TIPO 1 CARACTERÍSTICAS
A
-(Escurrimientcminimo)incluye gravas y arenas de tamaño medio,limpias y mezcla de ambas.
B
-Incluye arenas finas, limos orgánicos e inorgánicos, mezclas dearena y limo.-Comprende arenas muy finas, arcillas de baja plasticidad,C mezclas de arena limo y arcilla
O -(Escurrimientomáximo),Incluye principamente arcillas de altaplasticidad, suelos poco profundoscon sup. horizontal casi
impermeables cerca de la superficie
ANEXO 3.21. SELECCIÓN DE NÚMERO DE ESCURRIMIENTO "N"
SELECCIÓN DEL NÚMERO DE ESCURRIMIENTO "N"
USO DEL SUELO O CONDICIÓN DE LA SUPERFICIE TIPO DE SUELOCOBERTURA
A B C D
Bosques (sembrados y Ralo , baja transpiración 45 66 77 83cultivados Mársol, transpiración media 38 60 73 79
Espeso o alta traspiración 25 55 70 77
Caminos De tierra 72 83 87 89Superficie dura 74 84 90 92
Bosques Naturales Muy ralo o baja transpiración 56 75 86 91.Ralo, baja transpiración 46 68 79 84Noria!, transpiración media 36 60 70 76Espeso, alta transpiración 26 52 62 69Muy espeso, alta transpiración 15 44 54 61
Descenso (sin cultivo) Surcos rectos 77 86 91 94
Cultivos de surco / Surcos r ectos 70 80' 87 90Surcos en curvas de nivel 67 77 83 87Terrazas 64 73 79 82
Cereales Surcos r ectos 64 76 84 88Surcos en curvas de nivel 62 74 82 85Terrazas 60 71 79 82
Leguaioosas (Sembradas Surcos rectos 62 75 83 87con maquinaria o Surcos en curvas de nivel 60 72 81 84
alvoleo o potrero de Terrazas 57 70 78 82rotación)
Postiza! Pobre 68 79 86 89Noria! 49 69 79 84Bueno 39 61 '/4 80Curvas de nivel, pobre 47 67 '81 88Curvas de u ivel, noria! 25 59 75 83Curvas de nivel, bueno 6. 35 70 79
Potrero (permanente) Noria! 30 58 71 78
Superficie imperieable 100 100 100 100
:
[MIL
E., 1W SLftiME%TftS
7.1
4. ESTUDIO DE SEDIMENTOS
4.1. ANTECEDENTES
La triple acción de: arranque, arrastres y depósito que es en
síntesis el proceso de la erosión; ocurre por la presencia de dos
tipos de factores; uno natural y otro artificial, este último
provocado por la actividad del hombre.
Existen varios tipos de movimientos naturales sólidos que se
presentan en el área de interés, representadas especialmente por
desplomes, deslizamientos, torrentes de fango y desprendimiento de
roca.
Los desplomes ocurren en las paredes de la quebrada debido a
que el agua que corre por el cauce, produce un socavainiento en la
paredes, dejando sin sostén un buen sector, lo que permite que en
determinado momento, este material se desplome hacia el cauce con la
posibilidad de que ocurra un taponamiento y el consiguiente
represamiento de las aguas.
Los torrentes de fango, son la consecuencia del represamiento
de las aguas y la rotura del dique natural, estos torrentes de fango
y de escombros arrastran a su paso toda clase de material que existe
en el cauce de la quebrada, dejando en la boca de lamisma los
bloques grandes y posteriormente conforme se aleja de ella, los
materiales como limos y arena fina se suspenden en el depósito del
torrente.
Los deslizamientos ocurren en los sectores en que existe una
cobertura poco coherente y con ausencia relativa de vegetación. La
infiltración está controlada por un material permeable el mismo que
72
descansa sobre rocas andesíticas que en un determinado momento
aparece como una superficie lubricada de deslizamiento, por la cual
corre el material saturado.
Los desprendimientos de roca son movimientos centralizados al
afloramiento de rocas andesíticas, que se desprenden por acción de
la gravedad, fenómeno que ocurre debido al deslizamiento más o
menos fuerte que presenta ciertos afloramientos.
El desgaste por erosión, de los contornos de la quebrada, al
contacto con el agua, es tanto más rápido cuanto mayor es la
velocidad, el poder destructor de los sólidos es básicamente una
función de la concentración, calidad mineralógica, forma, diámetro
de las partículas sólidas y altura de caída.
4.2. MECANISMOS DE TRANSPORTE DEL SEDIMENTO FLUVIAL16
Las partículas de sedimento fluvial, originadas en la
erosión del cauce, orillas y deslizamiento de suelo con sometidas
básicamente a la acción de fuerzas desestabilizadoras y
estabilizadoras, que incluyen: una componente horizontal en
dirección del flujo debido a la fuerza del movimiento del agua y una
componente vertical debido a la gravedad y turbulencia del agua.
En 1936, Shields presentó un estudio basado en el análisis
dimensional donde sostiene que el movimiento de una partícula
responde a una cierta relación de estos dos tipos de fuerzas,
llegando a establecer la siguiente ecuación:
VAN RINJ LEO, 1984. Sediment Transport. This paper is part of the journal
hidraulie engeneering. New York. 110(11).
73
= u2 [4. 11OCT (s - 1)gD50
e cr = Parámetro de la partículaUcr = Velocidad crítica de corte de fondo (m/s)
S = Peso específico del agua
g = Aceleración de la gravedad (m/s2)
D5o = Diámetro de la partícula (m)
Según Shields, las partículas empiezan a moverse cuando el
parámetro ®cr alcanza cierto valor crítico, que es una función del
número de Reynolds. Shields determinó experimentalmente el valor de
&r para una variedad de partículas de sedimentos, tal como se
muestra en la figura del anexo 4.1.
Tan pronto coma se sobrepasa el valor crítico del esfuerzo
cortante en el fondo, las partículas sólidas aluviales son puestas
en movimiento, rodando a lo largo del lecho, deslizándose o saltando
cerca de él, algunas de las partículas más pequeñas son capturadas
por la corriente y transportadas en suspensión, mientras otras son
depositadas en el lecho.
En adelante, el término "carga", se utilizará para calificar
el sedimento que se encuentre en movimiento en una corriente, o para
indicar la tasa a la cual se mueve el sedimento, expresada, por
ejemplo, en toneladas por día.
Con la finalidad de simplificar el cálculo del transporte de
sedimento, en relación a la información requerida y a la clase de
fórmula a utilizar se diferencian las siguientes clases de
transporte:
74
a. Transporte de fondo (gB)
Se refiere al material del fondo que es transportado por la
corriente cerca del fondo, considerando "cerca" a una lámina de
espesor, que para algunos autores es el diámetro representativo de
la partícula, y para otros como Einstein dos veces el diámetro de la
partícula.
b. Transporte en suspensión del material de fondo (GBS)
Es el material del fondo que es transportado en suspensión,
debido a la velocidad y turbulencia del flujo. Estas partículas
volverán al fondo cuando la velocidad y la turbulencia disminuyan.
C. Transporte total del material de fondo (GBT)
Es el material de fondo, transportado ya sea por el fondo o en
suspensión. Es igual a la suma del transporte de fondo y en
suspensión.
GBT = GB + GBS [4.2]
d. Transporte del material de lavado (gL)
Se refiere al transporte de material fino que la corriente
transporta y que no se encuentra representado en el lecho; esta
carga de lavado provienen de la erosión de los suelos por efecto de
la lluvia, o es el resultado de la erosión que la corriente provoca
en las márgenes. Este tipo de material es siempre transportado en
suspensión.
e. Transporte en suspensión (g5)
Se refiere al transporte de todas las partículas en
75
suspensión. Por tanto es igual a la suma del transporte en
suspensión del material de fondo y del transporte del material de
lavado.
gS = gBS + gL [4.3]
f. Transporte total (T)
Es el transporte de todas las partículas que provienen del río
o de la cuenca. Es igual a:
gT = gL + gBT = gS + gB [4.4]
Para el presente estudio, al transporte de sedimentos se lo ha
dividido, siguiendo criterios de otros autores, en sólidos que
ruedan por el fondo y en sólidos en suspensión.
En ríos de llnura los arrastres de fondo generalmente no
llegan al 10 % de los suspendidos, mientas que en ríos de montaña
pueden acercarse al 50 % del total.
A continuación se presenta algunas de las ecuaciones más
representativas, para el cálculo del transporte en cada uno de los
dos casos.
4.2.1.TRANSPORTE DE FONDO
4.2. 1.1. Ecuación de Leo Van Rinj :Transporte de fondo
Luego de muchas experiencias en
laboratorio con diferentes tipos de material, y bajo diferente
condiciones hidráulicas, éste autor manifiesta que las partículas
que ruedan y saltan a lo largo de la superficie de fondo, están
dominadas por fuerzas de gravedad, considerando el efecto de la
76
turbulencia, como de menor importancia. El propone la siguiente
ecuación.
qB [0. 053 x T21 [((S - 1) g )05 L 5 J [4.5]
Donde:
qB Transporte de fondo en (m2/s)
T = Parámetro de transporte
D* = Parámetro de partícula
S = Peso específico relativo
g = Aceleración de la gravedad
D5o = Diámetro de la partícula.
T- Ucr 2
[4.6]
Ucr 2
Donde:
U*cr = Velocidad crítica de corte de fondo.Se obtiene del diagrama de Shields
U'* =Velocidad de corte de fondo relativa al grano y se define como:
1 O.5i
UÇ = 1 y [4.7]
CI
Donde:
V = Velocidad media de flujo
C' = Coeficiente de Chezy relativo al grano.
l2Rb
C f = 18log ( 3D
[4. 8]go
77
Donde:
Rb = radio hidráulico del fondo
D =D50 ( (S-1)g) 1
Donde:
V = Viscosidad cinemática (m2/s)
El procedimiento de cálculo es como sigue:
Calcular:
1. D*
2. 6cr del diagrama de Shields (anexo 4.l.)
3. U*cr
4. U'*
S. T
6. qB
7. GB = qB*B*Ps* 6400
4.2.2.TRANSPORTE EN SUSPENSIÓN
Como ya se dijo, es el transporte de todas las
partículas que viajan suspendidas en la corriente, por efecto de la
turbulencia presente en el flujo.
El transporte de una partícula en suspensión es asumido
análogo al proceso de difusión dispersión de cualquier sustancia en
un fluido en movimiento. Planteando - la variación de la
concentración en un volumen elemental de fluido y por medio de un
análisis fraccional, así como por simplificaciones debido a la
78
continuidad, estacionaridad y uniformidad del flujo, se puede llegar
a la ecuación diferencial que gobierna la distribución vertical del
sedimento en suspensión en equilibrio en un flujo:
WC+Es -- =0 [4.10]ay
Donde:
W = Velocidad de caída de las partículas.
Es = Coeficiente de difusión en una dirección determinada
ac / ay = Variación de la concentración en el eje vertical debido a la difusión.
En 1937 Rouse resolvió la ecuación expresando el coeficiente
de difusión en función de la profundidad llegando a la siguiente
ecuación, que no es más que la ecuación de la distribución del
sedimento en suspensión, en equilibrio.
X (d-y)a= [
y ( d-a1[4. 11]
C.
donde:
Ca = Concentración de referencia en un nivel y = a = 2D
d = Profundidad del flujo
zi = Parámetro de Rouse = w/(Í3K1J*)
k = Constante de Von Karman = 0.4
t3 = Coeficiente relacionado a la difusión de la partícula
(J3 = 1) = Para partículas finas
(3 < 1) = Para partículas gruesas.
Adicionalmente a esta distribución de sedimentos existen otras
basadas en la teoría de la difusión como las de Kersens, Lane y
79
Kalinske, etc.
Para calcular el sedimento en suspensión existe otra teoría
llamada de la energía. Sin embargo, la teoría de la difusión-
dispersión es preferida. La teoría de la energía para distribución
de sedimentos en suspensión se la puede encontrar en Simons.14
A continuación se presenta una de las ecuaciones para el
cálculo del transporte en suspensión, basadas en la teoría de
difusión.
4.2.2.1. Ecuación de Leo Van Rinj. Transporte en
suspensión
Este autor propone la siguiente
ecuación:
qs=FvdCa ()
[4.12]
El procedimiento de cálculo es como sigue:
(S_1)g 1)D = D50
y2
[4.13]
Donde:
D* = Parámetro de la partícula adicional
SIMONS DARYL and SENTURK FUAT. 1977. Sediment Transport Technology. USA.
S = Peso específico relativo
V = Viscosidad cinemática
g = Aceleración de la gravedad.
80
De la curva de Shields (Anexo 4.1.)
D* 4 €cr = 0.24 (D*)1
4 < D* 10 €kr = 0.14 (D*)064
10 < D* <- 20 øcr = 0.04 (D*)010
20 < D* 5 150 øcr = 0.013 (D*029
D* S 150 øcr = 0.055
Donde:
ecr = Parámetro de la partícula.
Despejar U*cr
U*cr = velocidad crítica de fondo (m/s)
C = 18log ( 12Rb)
Donde:
C ' = Coeficiente de Chezy relativo al grano.
Rb = radio hidráulico del fondo
1 O.5i=
CI
Donde:
U* Velocidad de corte de fondo relativa al grano (m/s)
V Velocidad media de flujo
[4.14]
[4.15]
[4.16]
[4.17]
[4.18]
[4.19]
[4.20]
T= U*, Ucr2
(]cr2
[4.21]
Donde:
T parámetro de transporte.
Ca =0.015 D50 T'5
0a D .
3
[4.22]
Donde:
Ca Concentración de referencia a un nivel y = a = 2Dm
Vs =0.5(!_ + ' 16
D50 D5O1. 5:5 .5
Donde:
[4.23]
VS = Parámetro granulométrico
Ds = D50 [1 + 0.011 (vs - 1)(T -25)] [4.24]
Cuando Ds 1 100 tun se aplicá:
= (s -1)gDs 2
18 y
81
[4.25]
Cuando 100 uin :5 Ds :5 1000 um se aplica:
= 10v + 0.01 (s -1)gDs 31 0.51)
Ds L v2
Para 0.1<---51UI*
Ca 0.4U/ 0.65'
[4.27]
[4.26]
Cuando Ds k 1000 um se aplica:
w = 1. 1[(s -1)gDs]°'5
82
[4.28]
Donde:
W = Velocidad de caída de las partículas (m/s)
UÇ = [gdl]°5
[4.29]
Donde:
U'* = Velocidad de corte de fondo relativa al agua (m/s)
Para 0.1<---<1r rl
W 2/3 =Ul*
Donde:
= Coeficiente relacionado a la difusión de la partícula.
wz=/3kU'
[4.30]
[4.31]
Donde:
Z = Parámetro de Rouse
k = Constante de Von Karman; k = 0.4
= z + e [4.32]
(z) _(Z)l.2
[1 -1[1.2-z1[4.33]
83
q s = FVdCa
[4 . 34]
Donde:
qs = Transporte en suspensión en m3/s
GS = q 5 *B*q *86400
[4.35]
Donde:
Gs = Transporte en suspensión del material de fondo en (Ton/día)
b = Longitud del espejo de agua
P s = Peso específico del material (Ton/m3)
4.3. TRABAJOS DE CAMPO. Metodologías
4.3.1. Aforo de los caudales sólidos
La cantidad de sedimento que pasa por una
sección, puede ser determinada por métodos directos e indirectos.
Los métodos directos se refieren a la determinación del peso del
sedimento que pasa por una sección en un determinado tiempo. Los
métodos indirectos, en cambio, requieren la medida de la
concentración de sedimento, del área de la sección considerada y de
la velocidad de las partículas en movimiento.
La carga de fondo en un río puede ser convenientemente medida
por los métodos directos, no así por los métodos indirectos; debido
a la dificultad que existe en medir la velocidad de las partículas
que se mueven en el fondo.
84
Los métodos indirectos son más bien utilizados para medir la
carga en suspensión, puesto que las partículas en suspensión viajan
a la misma velocidad del fluido. Garde [151•
Para el presente estudio, el sedimento en suspensión, se
determinó por métodos indirectos, suponiendo que el flujo es
permanente y que los valores medios en las distribuciones de las
velocidades y concentraciones de sedimento son uniformes en la
dirección del flujo.
La toma de muestras se realizó, conjuntamente con el aforo
líquido, especialmente en días en que ocurrió precipitaciones,
considerando que es aquí cuando se produce la mayor cantidad de
arrastre de sedimento.
Las muestras setomaron en botellas de dos litros, las mismas
que debidamente referenciadas se enviaron a laboratorio para su
análisis.
Los resultados del análisis se encuentran en el anexo [4.2]
4.3.2.Granulometría del material del lecho.
Entre los métodos de muestreo de la superficie o
I? coraza ? del lecho se encuentran;
a. Métodos estadísticos, que consisten en la recolección de 60 a
100 gravas, las mismas que luego son estadísticamente
tratadas.
GARDER R, RANGA RAJU. 1985. Mecanics of Sediment
transportation an aluvial stream problems,India.
85
b. Técnica fotográfica, consiste en fotografiar la superficie del
lecho con ayuda de una malla reticulada, para luego proceder
al conteo de los cantos de acuerdo a rangos previamente
definidos.
C. Tamizado.
Para el presente estudio se aplicó la técnica del tamizado que
es la más comúnmente usada, y se basa en un método de
clasificación mecánica de tamaños, en donde el material del lecho se
hace pasar mediante sacudidas por las aberturas cuadradas de una
malla o tamiz, de tamaño especificado.
En laboratorio de la IJTPL, se dispóne de mallas de 90 mm de
abertura hasta 0.75 mm, razón por la cual, para tomar en cuenta
tamaños mayores de 90 mm, se midió cada unidad de canto con el
nonio, en varios de sus ejes, para finalmente sacar un promedio que
se asumió como diámetro.
Los resultados se presentan en curvas granulométricas, (Anexo
4.3) que son curvas de frecuencia acumulada de tamaños, y se
presentan por lo general en papeles semilogarítmicos.
Las muestras se obtuvieron en épocas de estiaje, ya que es
estas circunstancias, las llanuras de inundación, proporcionan
muestras más reales, debido a que es cuando ocurren caudales
mayores.
Adicionalmente se realizó el ensayo para determinar la
densidad del material pétreo. Anexo 4.4.
86
44 Aplicación del método de Leo Van Rinj;transporte en
suspensión
44. I Datos
a) Selección del coeficiente de rugosidad de
manning, no existe método exacto para la selección del valor de n,
n es muy variable y depende de un cierto número de factores, como
una guía general para adoptar un valor para n, debe aceptarse que
las condiciones que tienden a inducir turbulencia y a causar retardo
incrementan el valor de n
Para el presente trabajo en la selección de n se tomo en
cuenta las características de las partículas del fondo y de las
márgenes, para ello se calculo el coeficiente de rugosidad en
función del factor de limo. Así;
F = 5566+Dm5
F = Factor de limo
Dm = Diámetro medio de las partículas de fondo ; Dm 0.0126m
F = 295
n = 0.0225+F.25
n = 0.04
R- 7
Tabla 4.1. Datos granulométricos.
Dato J Símbolo Magnitud Unidad
- Diámetro por debajo del D90 0.050 m
cual queda el 90 % en peso
- Diámetro por debajo delD84 0.023 m
cual queda el 84 % en peso
-. Diámetro por debajo del
cual queda el 50 % en peso D50 0.0126 m
- Diámetro por debajo del
cual queda el 16 % en peso
1 D16 0.005
Tabla 4.11, Propiedades de las partículas.
1 Peso específico absoluto os 2.66 ton/m3
Peso específico relativo S 2.66 ---1 Aceleración de la gravedad J G I 9.81 mIs2
88
Tabla 4.111 Propiedades del agua
¡ Viscocidad cinemática y 1 x 10-6 1 toke=m2/s 11
Tabla 4.1V Datos geométricos e hidráulicos,
1 •' 1Dato Símbolo Fórmula Magnit. Unidad
Caudal medio anual Q 2.00 1_m3/s
Área (sección 0 +190) A 0-80 m2
Perímetro P 3.80 m
Radio hidráulico R 1 A/P 0.21 m
Pendiente solera cauce 1 0-112
Velocidad Media Vm C(RS) 2.9
Rugosidad n 0.04
Coeficiente de Chezy C (R-116) /n 19.27
Profundidad del Flujo d A/R 0.30 m
Ancho medio del espejo R 2.67 m
del agua
89
Tabla 4.V. Cálculos y resultados.
Magnitud a calcular Símb. Fórmula Resultado Unid.
Parámetro de la partícula JP111o" 319.37
adicional
Velocidad crítica de corte de U*cr 0.106 m/s
fondo
Coeficiente de Chezy relativo c' 22.06
al grano
Velocidad de corte de fondo U* (-J.v 0.42 m/s
relativa al grano
Parámetro de transporte T 14.70u.030
Concentración de referencia a Ca O.O15.D.T0 0.0749a
un nivel y=a=2Dm
Parámetro granulométrico Gs 0 5 2.50
Referencia Ds 0(100.011['.1](T25)J 10458.63 um
Velocidad de caída de las w 1.1((S-)gD]°3 0.45 m/s
partículas
Velocidad de corte de fondo U'x 0.57 m/s
relativa al agua
Coeficiente relacionado a la p 3.26
difusión de la partícula
Parámetro de Rouse z 0.604
0 0.87U., 0.65
Z' - 1.47
90
1F 16j1?_41 1
¡ 1 ¡ ¡¡ 1
¡1 ¡
L
Transporte en suspensión qs ¡ 1.237E-4 ! m2/s
Us 1 qs.G4O 25.54 ¡-m3/día ¡
¡ 1 (m3/km21 ¡1467 1
*afio
4.5. ESTIMACIóN DEL CAUDAL SóLIDO PARA EL PROYECTO
El tranporte en suspensión calculado con el método de
Leo Van Rinj es: GBS = 1467 m3/(km2*aflo) adoptando que el transporte
de fondo es el 20% del transporte en suspensión se tendría que en
estas condiciones el transporte total es igual a:
GBT 1,2*GBS
GBT = 1.2 *1467(m3/k2*jj)
GBT = 1760.40 (m3/km2*aflo)
4.5. 1 COMPROBACIÓN
A manera de comprobación del valor del transporte
total de sedimentos se va ha utilizar las experiencias de Ven Te
Chow realizada en más de 1100 ríos.
Ven Te Chow utiliza como principal referencia el área de la cuenca,
y concluye de la siguiente manera;
91
ÁREA DE LA CUENCA PRODUCCIÓN TOTAL DE SEDIMENTOS
menos de 26 Km2 1825 m3/km2*añb
26 - 260 766.5
260 - 2600 482
más de 2600 237
El área de la microcuenca es de 7.1 Km2 por lo tanto la
producción de sedimentos esta entre 1825 m3/km2*año
aproximadamente,por lo tanto el valor de 1740.60 m3/km2*año esta
dentro del rango anterior consecuentemente se ha adoptado este valor
como el transporte total de sedimentos de la quebrada.
4.5.2 CALIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS DE LA
MICROCUENCA DE LA QUEBRADA LA CHORRERA
Para obtener la calificcación o rango de la
producción de sedimentos se ha empleado la siguiente tabla16
APORTES DE SEDIMENTO CALIFICACIÓN SÍMBOLO
0 -100 m3/km2*año Insignificante dl
100 - 200 Muy baja d2
200 - 500 Baja d3
500 - 1000 Mediana d4
16MINISTERIO DEL AMBIENTE Y DE LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES Planificación
y manejo de cuenes. Mérida 1980
92
1000 - 2000 Alta d5
Mayor de 2000 Muy alta d6
de acuerdo a la tabla nos podemos dar cuenta que el valor de
(174060 m3/k2*año) correspondiente a la zona en estudio pertenece
a una calificación alta de producción de sedimentos.
46 CONCLUSIÓN
El aporte de sedimentos arrastrado por el fluido del
cauce es alto por lo tanto se justifica desde este punto de vista el
estudio de mediadas de control para evitar la erosión dei cauce y de
la cuenca.
ANEXO 4.1
HOJA 1 DE 1
rfl
L
¡ lc,1IJii
r :024 (ry'4 < D 10 Scr 0.1 4
10 < D 20 ecr : 0.04
<DMl5O 9cr : 0013 (D)°29
L Ds>i50_0cr :0055
.4TI.__ i_______1 IiIIL
ShaId curve
¡1-:t
b1t:1
___ - J 1 .-.
¡ .- 101
i(Sl) a-- ')Q( pa)ctcr, [ L.5(
FIG.N O 3 IfltIation of Motion Accordlnci to Shjejds
ANEXO 4.2
HOJA 1 DE 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA
Facultad de ciencias agricolasDepartamento acadmico de suelos
Resultado de análisis de aguas
Remite: Mercedes Rojas JaramilloFuente: Quebrada la Chorrera -Sector Virgen Pamba-
Objetivo del analisis:Estudio de sedimentos
FECHA Campo#
95-08-24 195-08-24 2
95-08-24 395-08-24 495-08-24 5
Solidossuspend.(mg/lt)%
82.4091.90
90.40104.50118.8Ó
Solidossolubi.(mg/lt)%
20.020.0
20.020.020.0
Solidostotales(ml/lt) %
102.4111.9
110.4124.5138.8
Densidad
1.0251.027
1.0261.0271.028
Ing. Max Iniguez Mg.ScDirector del departamentoacadémico de suelos.
UI1[ERSIDD TECl11C PLRTICULR DE LOJ.. ANEXO 4.3Proyecto: Control de torrentes en la quebrada La ChorreraDETER11lIlC]Ø11 DE L GR1IULOI1ETR1L DEL 1Ji'E11LL DE JR . STHE DE EOIIDOMuestra: Material de arrastre de fondo Sector: VIRGENPAMBAFuente: Quebrada La Chorrera Uso: Estudio de sedimentos
Ensayo N° 1 _______ _______ Ensayo N° 2 Valor PromedioTamiz Peso Tamiz + Peso % Peso Tamiz + Peso % % Ret. 1 % Ret. % quemm Tamiz Muestra Retenido Retenido Tarhiz Muestra Retenido Retenido Promedio Acumulad Pasa
200.00 0.00 0.00 0.00 100.00
160.00 0.00 0.00 0.00 100.00
125.00 305.69 2.94 311.53 2.52 2.73 2.73 97.27
bObo 256.82 2.47 181.72 1.47 1.97 4.70 95.30
90.00 540.97 669.90 128.93 1.24 515.10 662.15 121.15 0.98 1.11 5.81 94.19
75.00 545.10 619.96 74.86 0.72 545.50 622.15 76.65 0.62 0.67 6.48 93.52
63.00 480.93 651.45 170.52 1.64 480.67 626.54 145.87 1.18 1.41 7.89 92.11
50.00 560.58 809.09 248.51 2.39 560.47 754.56 194.09 1.57 1.98 9.87 90.13
37.50 549.20 855.93 306.73 2.95 549.73 872.38 322.65 2.61 2.78 12.65 87.35
25.00 551.00 795.35 244.35 2.35 551.16 789.75 238.59 1.93 2.14 14.79 85.21
19.00 523.50 720.02 196.52 1.89 523.25 709.92 186.67 1.51 1.70 16.49 83.51
12.50 542.57 1340.07 797.50 7.67 542.41 1582.07 1039.66 8.41 8.04 24.53 75.47
9.50 541.95 3006.20 2464.25 23.70 541.89 3857.43 3315.54 26.82 25.26 49.79 50.21
4.75 509.32 3746.12 3236.80 31.13 509.63 4864.83 4355.20 35.23 33.18 82.97 17.03
2.36 437.00 1060.86 623.86 6.00 437.16 897.03 459.87 3.72 4.86 87.83 12.17
1.18 409.03 862.36 453.33 4.36 409.22 812.22 403.00 3.26 3.89 91.64 8.36
0.60 410.42 619.41 208.99 2.01 411.00 614.98 203.98 1.65 1.83 93.47 6.53
0.30 340.97 499.01 158.04 1.52 341.07 479.53 138.46 1.12 1.32 94.79 5.21
0.15 362.00 439.98 77.98 0.75 361.95 427.47 65.52 0.53 0.64 95.43 4.57
0.08 300.10 379.12 79.02 0.76 300.37 384.43 84.06 0.68 0.72 96.15 3.85FONDO 373.27 738.23 364.96 3.51 373.39 891.36 517.97 4.19 3.85 100.00 0.00
10397.71 100 12362.2 loo!
Masa de la muestra de ensayo N°1 = 10412.70 Masa de la muestra de ensayo N°2 = 12370,20% de material perdido: % de material perdido:
(0,14 <0,5)% OK (0,06 <0,5)% OK
CURVA QRANULOAm,CA
NUMERO - TAMICES
UI U.D QJ Q5 0.01Tamaño d. Partículas •n mm
PI E D R A IGRAV4 GRUESA GRAVA FINA JARENA MEDIA 1 ARENA FINA LIMO
-
L 1... 4
70
60
50
20
lo
o
tao
90
80
ANEXO 4.4 HOJA 1de1
UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJAProyecto: CONTROL DE TORRENTES EN LA QUEBRADA LA
CHORRERA
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD Y ABSORCIÓN DEL AGUA
EN EL ARIDO GRUESO
Muestra: Material de arrastre de fondo NORMA: 857-INENFuente: Quebrada la Chorrera Sector: VirgenpambaUso: Estudio de Sedimentos Realizado por: MRJ
n.
Masa muestra en el aire(sss):B
Masa muestra en el agua: C
Masa muestra seca al horno: A
Densidad real (estado sss): Dsss
Densidad Seca (estado seco): Ds
Porcentaje de Absorción: Pa
1
5387.20
3359.55
5310.17
2.657
2.619
1.451
2
5097.80
3184.20
5014.26
2.663
2.620
1.666
Valor promedio:
Dss = 2.660 gr/cc
Ds = 2620. gr/cc
Pa = 1.559 %
B
A
(B-A)Dss = ----- Ds = P- - ------ xlOOB-C
B-C
A
L II .I1I1 U .NI.L&1L$ I.fti ti. !!11tJ
97
5 DISEÑO DEL CAUCE REGULADO
5.1. HIDRÁULICA DE RÍOS16
El flujo confinado por contornos compuestos de material
granular no cohesivo, que puede ser transportado por el flujo, es
diferente del flujo que se produce sobre contornos rígidos, debido
a que las partículas sólidas se desplazan generando ciertas formas
en el fondo, que alteran la resistencia propia de los granos y
establecen ciertas condiciones de flujo que definen el régimen
fluvial. La característica de los ríos de tener el fondo 'y los
bancos erosionables, complica el fenómeno, ya que la rugosidad, la
pendiente, el 'ancho y el calado pueden ser variables y ajustarse a
sus propias condiciones.
El régimen fluvial, se produce generalmente con regímenes de
flujo turbulentó-tranquilo y turbulento rápido. Los términos
tranquilo o subcrítico y rápido o supercrítico se refieren a la
magnitud del número de Froude (F). que relaciona las fuerzas de
inercia con las fuerzas gravitacionales.
Fry
=[g*D]° 5[5.1]
Donde:
V : velocidad media del flujo (m/s)
CONTROL DE INUNDACIONES. 1991. Curso internacional.CIDIAT,EPN, INERHI.
98
D : calado de agua o profundidad hidráulica (m)
D = A/B siendo A el área de la sección transversal
y B el ancho del espejo de agua (m)
g : gravedad (m/s'2)
Por otro lado, el término turbulento; se relaciona a la
condición de flujo, cuando el movimiento de las partículas fluidas
es muy errático, con un violento intercambio transversal de la
cantidad de movimiento. Esta condición se define mediante el número
de Reynolds , R. parámetro que relaciona las fuerzas de inercia con
las fuerzas viscosas
V*RRe =.- [5.2]V/
donde:
V : velocidad media del flujo (m/s)
R : radio hidráulico de la sección (m)
viscosidad dinámica del fluido Kg.s/m2
6 : densidad del fluido Kg/m3
En hidráulica de ríos, el flujo turbulento (Re > 10.000) es el
más común; en éste, las fuerzas de inercia son preponderantes frente
a las viscosas, y las pérdidas por fricción son proporcionales al
cuadrado de la velocidad. El movimiento de las partículas es
completamente desordenado, y la distribución de velocidades es más
uniforme que en el laminar.
99
El flujo en los ríos, es un flujo de superficie libre y por lo
tanto pueden utilizarse los principios y ecuaciones de la hidráulica
de los canales abiertos.
El flujo en canales abiertos puede clasificarse en flujo
uniforme, gradualmente variado y rápidamente variado, según sea la
variación longitudinal de las características del flujo, y en flujo
permanente y no permanente, dependiendo de la variación de estas
características con el tiempo.
Dependiendo de la dirección del flujo principal, éste puede
ser un¡, bi o tridimensional, según sea una, dos o tres las
direcciones preponderantes del flujo. Aunque estrictamente hablando,
no existe un verdadero flujo unidimensional en la naturaleza, la
mayoría de flujos pueden ser considerados como tales.
La ecuaciones básicas de mayor utilidad para el estudio de
flujos en canales abiertos, pueden ser derivados a partir de las
tres leyes de la conservación de la Física:
a) La conservación de masa
b) La conservación de la cantidad de movimiento
c) La conservación de la energía.
a) La ecuación de conservación de la masa se basa en el principio
que la materia no se crea ni se destruye, el cual aplicado a un
volumen de control en un fluido en movimiento, da origen a la
llamada ecuación de continuidad para flujo permanente incomprensible
en canales:
SA + =0 [5.31ST SX
Integrando esta ecuación, se obtiene la conocida fórmula:
Q=A1V1 =A2 V2 =4V, [5.4]
b) La ecuación de conservación de la cantidad de movimiento resulta
de representar los efectos viscosos por la pendiente de la línea de
energía y sustituir los efectos gravitacionales expresados en el
término X por la pendiente geométrica del canal en la ecuación de
Navier Stokes, pudiéndose escribir:
1 1 + 8íí 41 +--4 +Je -Is =0 [5.5]A *g St A *g Sx Sx
donde:
18QA*g St
Aceleración local en términos de inercia
1 S[Q2/A]A *g SX
loo
Aceleración convectiva ( en términos de inercia)
101
Gradiente de presión (efectos de presión)
le : Gradiente de la línea de energía (efectos viscosos)
Is : Gradiente del canal (efectos de gravedad)
c) La ecuación de la conservación de la energía se obtiene de
despreciar de la ecuación de Navier Stokes, los efectos viscosos. La
ecuación se puede escribir:
P', * = x-
[5.6]
y para flujo permanente
í sut8t
integrándose se tiene la ecuación de Bernuolli.
5.2. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CAUCES ALUVIALES
5.2.1. Generalidades
La formación de los cauces de los ríos y
quebradas sucede bajo la acción recíproca de las fuerzas de torrente
y la resistencia del suelo del fondó.
Bajo condiciones normales, los ríos alcanzan un cierto grado
de equilibrio, lo que significa que si no se modifican los
parámetros que intervienen en las condiciones de estabilidad, el
agua fluirá de la misma manera en que usualmente lo hace. Si uno de
los parámetros es modificado, ya sea por la naturaleza misma o por
la intervención del hombre, entonces el río cambiará poco a poco a
una nueva condición de equilibrio.
5.2.2.Factores de Estabilidad.'7
Algunos de los parámetros que intervienen en las
condiciones de equilibrio son:
Q : El caudal líquido y su distribución durante el año
C : La concentración de la carga de lavado
Qbt: La carga total de material de fondo.
A : El área de la sección transversal.
d : Profundidad media
S : Pendiente hidráulica de la corriente
D : Diámetro representativo del material del lecho.
Peso específico del material del fondo
Peso específico del agua.
En general, el equilibrio de un tramo de un río implica la
existencia de una determinada relación entre los siguientes
factores:
a. El caudal del río y su distribución anual
b. El caudal sólido que entra en la corriente y que la corriente
17 MAZA JOSÉ A. 1967. Erosión del cauce de un río. México. 4V(2).
103
puede transportar.
c. Las características del material del lecho y de las márgenes.
d. La pendiente longitudinal
e. geometría de la sección transversal.
La modificación de cualquiera de estos parámetros tienen
influencia sobre los demás y cualquier alteración de uno de ellos
afectará a los demás hasta lograr alcanzar, de nuevo, la
estabilidad.
Las modificaciones hechas por el hombre son las causas
principales de la alteración de las condiciones de equilibrio de los
ríos. Entre las más importantes pueden citarse: construcción de
presas, erosión en la cuenca del río, reducción del ancho del río,
rectificación del lecho del río, construcción de carreteras
perpendiculares paralelas al eje del río, construcción de puentes
etc.
5.2.3. Clases de Estabilidad
La estabilidad de los ríos puede clasificarse en:
5.2.3.1. Estabilidad estática
Ocurre cuando el flujo no es capaz de
acarrear material del lecho y de las márgenes. Las secciones no
varían y el río no divaga lateralmente, este tipo de estabilidad se
presenta en cauces sin transporte de sedimentos y en algunos ríos
durante la estación seca.
104
5.2.3.2. Estabilidad dinámica
Se presenta en ríos con un cauce único y
definido, con transporte de sedimentos. Aún cuando la sección
transversal pueda sufrir alguna variación, su tendencia es a
mantenerse más o menos igual, en la misma época del año.
5.2.3.3. ESTABILIDAD MORFOLÓGICA
En cualquier río, la pendiente, el ancho,
tirante y el número de brazos por los que escurre el gasto dependen
del propio gasto y de su distribución anual, de las características,
del sedimento y de la calidad y cantidad del transporte de sedimento
que procede de aguas arriba o que es aportado lateralmente.
Cuando un río tiene estabilidad estática y dinámica, también
tiene estabilidad moí-fológica.
5.2.4 GRADOS DE LIBERTAD
5.2.4.1 FLUJOS CON UN GRADO DE LIBERTAD
Se presenta cuando no hay transporte del
material de fondo, el flujo pasa a través de un solo cauce y el
único factor variable es la elevación del nivel de agua, entonces se
dice que la corriente tiene un grado de libertad y una ecuación es
suficiente para determinar la profundidad de flujo.
5.2.4.2 FLUJOS CON DOS GRADOS DE LIBERTAD
Si a través del cauce entra una cierta
cantidad de material sólido, la profundidad y la pendiente se
ajustan para permitir que el caudal líquido transporte este material
sólido. En este caso se dice que el flujo tiene dos grados de
105
libertad, y por lo tanto, se hacen necesarias dos ecuaciones para
determinar estas variables una de las cuales será de resistencia al
flujo y otra de transporte de sedimentos
5.2.4.3 FLUJO CON TRES GRADOS DE LIBERTAD
Si un cauce esta formado por material
aluvial y es alimentado por una combinación de caudal líquido y de
sedimentos, ajustará su pendiente, profundidad y anchura cuando el
material transporte material sólido de manera continua y uniforme en
este caso el flujo tiene 3 grados de libertad y se requieren 3
ecuaciones para definir el estado de equilibrio donde la ecuación
adicional es la de resistencia a las márgenes
5.2.4.4 ANÁLISIS TEÓRICO DEL CAUCE DEL PROYECTO
según observaciones directas en la
quebrada se puede sintetizar que el mayor problema de arrastre de
sedimentos es en invierno, puesto que el cauce esta formado por
material aluvial, estamos hablando de un flujo con tres grados de
libertad estos son: ancho, profundidad y pendiente, que se pueden
considerar como funciones del caudal, sobre estos tres factores o
componentes se basan los cálculos tendientes a lograr una
estabilidad ya sea estática o dinámica, en la primera se suprime la
socavación y la sedimentación, y en la estabilidad dinámica hay una
circulación de material sólido pero las condiciones morfológicas
tienden a mantenerse invariables.
5.2.5. SECCIONES ESTABLES O EN RÉGIMEN
Luego de muchas hipótesis y razonamientos
lógico-matemáticos, deducidos de observaciones de campo, surge la
106
teoría del régimen, la misma que define como "Régimen" a un cauce
cuya sección y pendiente se encuentran en equilibrio con el caudal
líquido y de sedimentos que transporta". Por lo tanto, un aumento o
disminución en el caudal modifica el ancho la profundidad y
pendiente en relación a estos valores.
La expresión canal en régimen será usada en el sentido de que
el canal es capaz de adquirir el régimen, o equilibrio,
eventualmente, mediante el auto ajuste de sus contornos en un
periodo de tiempo considerable.
Muchos autores han profundizado en las condiciones de régimen,
y han desarrollado, relaciones racionales, con fundamentación
física, entre ellos: White, Bettes, Lacey, Altunin, Ramette, etc,
generalmente explican el fenómeno de la misma manera que la teoría
del Régimen.
La teoría del régimen pretende establecer las relaciones
básicas para dimensionar la geometría de la sección transversal de
un cauce, (profundidad y ancho), así como su pendiente, de tal forma
que el tramo sea estable
5.2.6. SIMPLIFICACIONES INVOLUCRADAS EN EL ANÁLISIS DE
LA ESTABILIDAD DEL CAUCE
El comportamiento del sistema real es muy
complicado, por lo tanto, para su análisis y estudio se recurre a
simplificarlo, por medio de suposiciones que expresen el
conocimiento que se tenga de la naturaleza del sistema y su
conducta, estas suposiciones están relacionadas con factores tales
como: la geometría del dominio investigado, la naturaleza de la
superficie del cauce, la del fluido involucrado, el tiperde régimen,
107
el flujo que se produce, etc.
Para el presente análisis se ha considerado el siguiente
resumen de suposiciones tomando como criterio las asumidas por otros
investigadores.
- Para discretizar el sistema, se utilizó un total de 11 secciones
transversales, localizadas a intervalos desiguales de longitudes,
denominados tramos.
- En ríos y corrientes en estado natural casi nunca se experimenta
una condición estricta de flujo uniforme, a pesar de esta desviación
de la realidad, se supone, una condición de flujo uniforme, para el
cálculo de flujo en corrientes naturales, los resultados obtenidos
de estas suposiciones son aproximados.
- La distribución de Velocidades a través de la sección del canal no
se altera dentro del tramo.
- Las pérdidas de carga a considerar serán básicamente las bebidas
a fricción.
5.2.7. VARIABLES INVOLUCRADAS
5.2.7.1. CAUDAL FORMATIVO.
Cuando se desea analizar la estabilidad
de un río, el flujo debe ser representado por un hidrograma este
flujo asociado a la estabilidad del cauce, toma diferentes
concepciones así tenemos:
a)-Caudal formativo.- se define como aquel caudal líquido que a lo
largo de todo el año forma la geometría "cauce-superficie libre"
según Leopoldo y Madok el caudal formativo para ríos de los EE.UU
108
tiene un periodo de retorno de 1.4 años.
En nuestro país no se cuenta aún con un estudió en este
sentido por lo tanto el periodo de retorno se adopta en base a otras
consideraciones.
b) Caudal dominante.-es aquel caudal que arrastra el material sólido
que el cauce puede transportar, para fines prácticos se asume el
caudal dominate como igual al caudal formativo.
En el presente proyecto se adoptó como caudal formativo al
calculado en hidrología con un período de retorno de 25 años.
5.2.7.2. SUPERFICIE LIBRE DEL AGUA
Los canales abiertos poseen una carac-
terística que dificulta su estudio: la superficie libre, límite
superior de la circulación, cuya forma es una variable adicional del
problema.
Para la determinación del perfil de la superficie libre del
agua se ha utilizado el método de Leach, se trata de un proceso
iterativo basado en el análisis de pérdidas en el tramo, es
recomendado para cuando el caudal es constante. En este método se
hace las siguientes simplificaciones:
- Se desprecian los cambios de carga de velocidad y las pérdidas por
turbulencia.
- Se sustituye la pendiente de la superficie del agpa por el
gradiñte de energía por lo tanto son paralelas.
Para el cálculo se requiere la siguiente información:
109
- El caudal para el cual se desea el perfil de flujo.
- La elevación de la superficie de agua en la sección inicial aguas
abajo de la longitud considerada.
- Datos topográficos al detalle por el eje natural del río con sus
respectivas secciones transversales en cada abscisa.
- La rugosidad del canal.
La elevación de la superficie de agua en la sección inicial,
donde debe empezar el cálculo de el perfil de flujo se determina por
medio de tanteos, puesto que Q y S se conocen:
_Q A513[5.7]
'3 n*P213
5 = pendiente del tramo
El lado izquierdo de la ecuación es conocido, pudiendo
obtenerse mediante tanteos el lado derecho, que es una expresión
dada por el factor de forma:
A513P
Se supone un nivel para la superficie del agua para la
siguiente sección aguas arriba, se calcula la capacidad de
conducción K para la sección supuesta.
K2A5t3
=
n*P213 [5.81
S = r'
2Kt
[5.10]
Se estima que la capacidad de conducción en el tramo es:
Kt = Ki+K2[5.9]
2
y la pendiente de la línea de energía es igual a:
110
Luego la pérdida de carga en el tramo será:
hf =S*L [5.11]
Elhf
E2
GRAFICO 5.1
GRÁFICO 5.1 PÉRDIDA DE CARGA EN EL TRAMO
Conocida la elevación El y considerando la línea de energía paralela
a la superficie del agua, el proceso en el tramo se concluirá al
encontrar una elevación E2 tal que se cumpla:
El =E2-hf [5.12]
111
Puesto que es un proceso iterativo se procedió ha realizar
hojas electrónicas para la resolución; el detalle de las hojas se
encuentran en el anexo 5.1, la primera parte consiste en, el cálculo
de la elevación de la superficie del agua en la sección inicial,
cuyos resultados se encuentran en el anexo 5.1 fila 1, el resto de
filas corresponde al cálculo de la capacidad de conducción aguas
Arriba.
5.3. EVALUACIÓN DE LA EROSIÓN Y SEDIMENTACIÓN EN EL CAUCE 18
Para continuar el análisis de estabilidad del cauce es
necesario determinar en forma cuantitativa la producción de
sedimentos, para cumplir con este objetivo, se realizará el análisis
por el "método de la fuerza tractiva".
5.3.1. FUERZA TRACT IVA (T).
Es el empuje del agua sobre el área mojada en
dirección del flujo. Fuerza Tractiva permisible (Tc).- es la fuerza
tractiva unitaria máxima que no causa erosión importante en el
material que forma el lecho del canal en una superficie plana, esta
fuerza se puede determinar por medios analíticos y/o análisis de
laboratorio, se conoce también como fuerza tractiva crítica.
5.3.1.1. RELACIÓN DE LA FUERZA TRACTIVA
Sobre una partícula de suelo, que
descansa en la pendiente longitudinal de un tramo de canal en el
18
COHIDRO CONSULTORES Y CAMP. DRESSER & MCKEE. 1985. Control de la erosión yescurrimiento de las laderas de Pichincha-quebrada Yacupungru.
112
cual se encuentra fluyendo agua actúan fuerzas estabilizadoras y
desentabilizadoras, que incluyen una fuerza en la dirección del
flujo debido a la fuerza del movimiento del agua llamada fuerza
tractiva, y una componente vertical debido principalmente a la
gravedad, tan pronto como se sobrepasa el valor crítico de la fuerza
tractiva en el fondo, las partículas sólidas aluviales son puestas
en movimiento, por el contrario si las fuerzas de arrastre que
originan el movimiento del agua es menor que cierta fuerza llamada
crítica, el grano en mención no se moverá.
El movimiento de las partículas en el agua esta en
interdependencia con muchos factores como por Ej.
Pesos específicos de los granos
Diámetro característico
Ancho del río
Profundidad de flujo
Viscosidad del agua
La pendiente del lecho del río, pues a mayor pendiente, hay una
mayor velocidad del agua y por lo tanto mayor fuerza de arrastre.
El análisis y cuantificación del fenómeno erosivo y de
sedimentación, en el presente proyecto, se ha realizado siguiendo la
metodología de Grishin. Este método consiste en la comparación de la
fuerza tractiva y la fuerza tractiva critica así:
En los casos que:
T>TC : fenómeno erosivo
113
T<TC : fenómeno de sedimentación
T=TC : fenómeno indeterminado
El procedimiento, las fórmulas, la designación de los términos
de las fórmulas, se encuentran en el anexo 5.2.
5.4. EVALUACIÓN DE LA SOCAVACIÓN EN EL CAUCE
Durante las crecientes, los ríos arrastran el material
del fondo, poniéndolo en movimiento, hasta profundidades
considerables, la profundidad alcanzada por el movimiento, según se
ha observado, depende fundamentalmente de la diferencia de nivel,
entre las aguas mínimas o normales y las aguas máximas, y
naturalmente también del tipo de material que forma el fondo del
río, de la pendiente de éste y de otras condiciones hidráulicas y
geológicas.
Las recomendaciones básicas para que por lo menos no se agrave
el problema son:
a) Toda condic,ión que haga aumentar el nivel de aguas máximas es
perjudicial. Por lo tanto son más própensos a socavación los sitios
angostos.
b) Nunca debe estrecharse artificialmente la sección de un río cuyo
cauce presente signos de ser propenso a socavación.
c) Los materiales más propensos a socavación son los limos, arenas
y gravas.
d) Las fundaciones deben acentarse en roca o colocarse por debajo
del nivel que pueda alcanzar la socavación. A falta de estudios
detallados, Terzaghi sugiere que esta profundidad por debajo del
h
114
lecho normal del río, se tome como cuatro veces la diferencia de
nivel entre aguas máximas y mínimas.
Para el presente proyecto la profundidad de socavación se la
calculé, mediante las expresiones de Lischetuan-Levediev, el detalle
de las fórmulas empleadas, la designación de los términos de las
mismas y los resultados, se encuentran en el anexo 5.3.
S.S. DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD
La distribución de la velocidad, en una vertical de una
sección de un río, no es uniforme, y su variación depende de algunos
factores, como: la viscosidad del agua, rugosidad del fondo, etc.
En general en una sección estable, la velocidad es mayor en la
superficie del agua y tiende a cero, hacia el fondo, las velocidades
intermedias se distribuyen en una forma similar al gráfico 5.2.
GRAFICO 5.2
GRÁFICO 5.2 DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD
Velocidad Límite superior.- La VLS, no sedimentante ni erosionante
se calcula por la siguiente expresión:
VLS = 6*Dn3"3*I116 [5.13]
Velocidad Límite de Fondo.- La VLF, no erosionante ni sedimentante
115
viene dada por la siguiente expresión:
1.25*g
h *logDm [5.14]
Donde:
q =h*Vm
q = caudal unitario
Velocidad media del tramo:
t= Q'A
En una sección estable debe cumplirse que:
VMJ/LF[5.15]
El cálculo de la VLS y VLF se encuentran en el anexo 5.5. columna 7
y 8, en donde se aprecia que: VLS < VLF.
Lo que significa, un indicador de la erosión producida en el cauce.
5.6. CALCULO DE LA PENDIENTE, ANCHO, Y PROFUNDIDAD ESTABLES
5.6.1. OBJETIVO DEL CALCULO
El objetivo del cálculo, es lograr la estabilidad
VLF=
dinámica del cauce, es decir presencia de movimiento de agua más
material sólido, sin que se cambie la morfología del cauce, la
116
pregunta es: para un determinado caudal que transporta la quebrada,
cual es la sección y pendiente que no permite socavación ni
sedimentación ?., es decir que se mantenga estable, tres factores o
componentes entran en juego que son tres grados de libertad: Ancho,
profundidad y pendiente.
5.6.2. DATOS NECESARIOS
Los datos necesarios para el cálculo de las
condiciones estables se encuentran en el anexo S.S. y corresponden
a los obtenidos de la hidrología y del cálculo de la superficie
libre de la quebrada.
5.6.3. RESUMEN TEÓRICO DE LOS CÁLCULOS REALIZADOS
a) La pendiente estable se calculó con la fórmula de Grishin y se
comprobó con la fórmula de Sasso Marconi.
b) El ancho y la profundidad reguladas se calculó por las fórmulas
de Altunin.
c) Se comprobó que en condiciones reguladas
VLS k VLF
D) Se comprobó que la sección regulada, guarde dependencia
morfológica, con la sección en condiciones naturales.
El detalle del procedimiento, fórmulas, designación de los
términos de las mismas, y resultados, se encuentran en el anexo 5.6.
ANEXOS
2NEXO5.1. }JOJA1DE5CALCULO DEL PERFIL DE LA SUPERFICIE LIBRE DEL AGUA: DETALLE DE CALCULOSDetalle de la tabla de cálculos fila 1
VARIABLESColumna Corresponde a: FORMULA
Designación Unidades
.1 Abscisa topográfica del polígonodel eje del río.
2 Cota de fondo . m
3 Distancia entre secciones L m
4 Abscisa de la sección Xo m
5 Abscisa de la sección 1 x m
6 Altura (impuesta) Ii m
Ingreso de datos: Xl,X2,X3,Y1Cálculo, de Y2 (m) Y2 = h - Yl
Cálculo de Bo Bo = X3 - X2
Cálculo de Al Al = Bo * Yl2
Cálculo de A2 A2 = (Bo + B )Y22
14 Cálculo del área total A = Al + A2 A
15 Cálculo del perímetro (X2 - Xof ++ p m(X - X3) )+ Y2(X1-X2) +Y1) 1, +(X3 - Xl) + Y12 ) '
9 Cota de fondo más h
10 Cálculo de la capacidad Kl = A 5/3de conducción Kl (n pla)
Verificaión si se cumple donde K = dato(K = Ki) K =
'fis
ANEXO 5.1 2 DE 5
Y
X3 Y1
X
-4'xo
L(tranw)
SxL
nw
XNIXO 5.1. 3 sojA o 5CÁLCULO DEL PERFIL DE LA SUPERFICIE LIBRE DEL AGUASEGUNDA PARTE
Detalle de cálculo: de fila 2 a la última fila
columna 1
Correspondo a: FORMULA VARIABLES
Designación njdeo1 Abscisa topográfica
2 Cota de fondo por el eje del río
3 Longitud del tramo L m
4 lAbacina de la secci6n __ Xo5 Abscisa de la sección
X 1
6 JAltura li (impuesta)1
8 cota mas altura de aguaaguas abajo del tramoconsiderado zi (ni)
9 cota mas altura de aguaaguas abajo del tramoconsiderado 12 (m)
Valores de: Y2 Ii - YlXl,X2,X3, y 1 Do X3 -
7 Cálculo de la longitud de espejo( Bi - X - Xo 1 D1 1¡de aguas Bi (ni) m
Cálculo del área Al Al - Bo'Yl -
2 1 1..........Cálculo del área A2 JA2 -. (Bo+B1)yl
2
14 Cálculo del área total A - Al + A2 ni2
15 ¡Cálculo del perímetro P{[(X2-X)2 Y22 J P 1 ni1 f ((X-x3)2 Y22) +1 [(m1-x2) + Y121 + ¡ 1[3U2 + --
1
IW
ANXO .l HOJA' 4 DE 5CALCULD DE LA SUPERFICIE LIBRE DEL AGUA: SEGUNDA PARTEDETALE DE FÓRMULAS Y CALCULO
VARIABLESCorreperde a FCRMIJLA ______
Designación UnidadesT-1
j i Capciadde&de1a'sección aguas abajo (rl)
U.¡Cálculo de la capacidad de con-ducción de la sección aguasarriba (K2) -
U Calculo de la capacidad de con- Fpducción promedio en el tramo 2 J
l Calculo de las pérdidas de carga nf=por fricción en el tramo Kp'
Calculo de la caída de altura Z htVerificación de la condición El E2 hf
l Calculo de la velocidad Iv=
1 Icálculo del número de IF yFroude en el tramo (v'g(A))°-5
1B
%NEXO 3.1.ALCtJLO DE LA SUPERFICIE LIRR2 DEL AGUA
tabla de cálculoPRIMERA Y SEGUNDA ¡'ARTE
abscisa eje cota de dlat.entredel río fondo secciones Ro X h 91 11 Z2 Xl E2 sP hf A p y F
1 2 3 4 5 6 7 8 ---9--,10 11 12 13 14 13 16 171 + 648.70 1896.40 1897.27" 42.00 2.60 5.00
43.251 + 605.45 1899.20 23.10 29.20 0.84 1897.27 1900.04 42.40 42.40 42.40 2.78 2.57 4.80
44.301 4 560.95 1901.80 22.05 27.21 1.01 5.28 1900.04 1902.81 43.83 43.83 43.12 2.74 \2.84 5.36 1.23 1.743.G01 + 517.95 1504.20 21.50 21.07 0.75 1902.81 1904.95 53.13 53.13 48.48 2.17 3.21 5.9836.00
1 + 481.25 1904.80 28.50 34.80 1.30 1904.95 1905.90 77.79 77.79 65.46 0.96 4.27 6.8445.75
1 + 436.20 1907.80 14.50 18.10 0.51 1905.90 1908.31 15.98 15.98 46.88 2.38 1.32 3.9447.50 4.77 4.20 3.891 4• 38R.70 1908.90 17.90 24.20 1.20 1908.31 1910.10 94.78 94.78 55.38 1.77 4.95 7.3853.25
1 + 335.45 1912.25 23.20 26.70 0.30 1910.10 1912.55 5.68 5.68 50.23 2.42 0.72 3.9941.00
1 4 294.45 1916.50 26.30 32.50 0.68 1912.55 1917.18 57.88 57.88 31.78 4.65 3.56 6.7840.00
1 4 234.45 1917.30 23.50 29.20 1.04 5.25 1917.18 1918.34 66.58 66.38 62.23 1.18 3.48 3.21 3.70 1.0125.651 4 228.80 1318.90
20.80 27.70 0.50 1918.34 1919.40 39.05 39.05 52.82 1.05 2.88 7.21
40.50
1 + 188.50 1921.70 21.60 21.10 0.58 1919.40 1922.28 10.83 40.83 39.94 2.89 2.77 6.12
40.501 + 145.00 u24 .la 30.20 33.60 0.84 11922.20 1925.03 41.61 41.61 41.22 2.73 2.48 4.50
1 40.00 5.02 3.53 1.611 + 1C.00 1926.10 26.43 31.80 0.84 1925.01 1926.94 53.52 55.52 48.37 1.94 3.27 5.861 56.40 f
3 4 051.60 1928.90 27.70 33.50 0.65 1925.94 1929.55 43.75 43.75 49.63 2.62 2.90 6.1631.00
1 + 020.60. 1930.40 31.00 38.60 0.75 11929.55 1931.35 50.12 30.12 46.94 1.63 3.31 7.00 65.50o + 955.10 1934.50
54.5023.20 27.20 0.73 5.52 1931.15 1935.23 35.44 35.44 42.78 4.09 2.26 4.35 4.14 2.01
o + 900.60 1937.3048.00
18.60 24.50 0.72 3935.23 1938.12 59.07 59.07 47.26 2.79 3.54 6.47
o + 852.60 1940.20 21.00 26.20 0.72 1938.06 1940.75 30.28' 30.28 44.66 2.75 2.23 5.6058.50
o + 794.10 1945.10 4.70 7.40 1.03 3940.75 1946.11 40.63 40.63 35.45 5.33 2.37 4.19. 45.90 3.85 4.30 2.00o • 748.20 1949.0044.50
15.70 15.70 0.81 1946.11 1949.81 34.60 34.60 37.61 3.71 2.13 4.08
o 4 703.70 1953.30 14.70 14.70 0.69 1949.80 1953.99 35.16 35.16 34.88 419 2.29 4.730.00
o + 673.70 1955.00 13.5 13.50 1.05 3953.99 3956.06 42.05 42.05 40.61 2.06 2.45 4.2943.50 ' 4.55 3.70 2.06o + 630.25 1958.80 27.5 27.50 0.62 1956.06 1959.42 34.87 34.87 38.46 3.37 2.63 6.8285.50
o + 544.70 1964.10 23.10 23.30 0.90 1959.42 1965.00 48.57 48.57 41.72 5.62 2.88 5.205----42.05
1 4 502.65 1966.00 • 35.20 35.20 0:90 1963.00 1966.90 51.95 51.95 50.26 1.90 3.01 5.27. 37.50 4.33 3.81 1.15o + 465.15 1967.20 31.30 31.30 1.07 1966.90 1968.27 39.58 59.58 55.76 1.38 3.17 4.8761.00
o 404.15 1969.20 30.70 30.70 1.20 1968.27 1970.40 55.78 55.78 57.68 2.09 3.14 5.22-50.00
0.+'354.1539.00
1972.20 33.30 32.30 0.76 1970.40 1972.96 38.54 38.54 47.16 2.57 2.38 4.58o + 335.15 1974.60
24.0042.80 42.80 0.92 4.74 1972.96 1975.52 55.62 55.62 47.08 2.58 3.13 5.22 4.23 1.28
o + 254.05 1975.5057.10
26.30 26.30 1.00 1975.52 1976.30 49.09 49.09 52.36 2.00 3.08 6.05
o + 754.05 1979.30 23.10 23.10 0.74 1976.30 1980.04 36.89 36.89 42.99 3.54 2.61 6.15 -40.70
o + 214.35 1981.00 35.60 35.60 1.04 1980.04 1982.04 59.57 59.57 48.23 2.00 3.28 5.31. 52.501 3.67 . , 4.20 1.23o + 160.85 1985.30
39.7535.20 35.20 0.61 3982.04 1985.91 19.16 19.16 39.37 3.88 1.46 3.80
o + 121.10 1988.80 31.60 31.60'1.37 1985.91 1989.97 47.75 47.75 33.45 4.06 2.63 4.234 0.60
o 4 080.50 1990.20 23.90 23.60 1.52 3 50 1989.97 1991.72 54.96 54.96 51.35 1.76 2.05 457 3.76 1.0380.50 -
1 o + 000 1995.80 28.00 28.00 0.73 1991.72 1996.53 32.65 43.80 4.80 2.14 4.48
i.LNjiAO 5.. HOJA 1 DEEVALUACIÓN DE LA SEDIMENTACIÓN Y/O EROSIÓN EN EL CAUCEDetalle de la tabla de cálculos ANEXO 5.2.
VARIABLESColumna 1 Corresponde a: FÓRMULA ------------- —1
Designación Unidades1 Abscisa topográficas2 ICota de fondo
13 Distancia entre secciones 1 L m4 Pendiente del tramo
15 lAltura media de agua en la1 sección
hm m6 Icota del nivel de agua1 7 'radiente hidráulico
j8 Radio hidráulico ¡ R A!? A= Valor mediodel área de lasección del --
^
tramo columna14 anexo 5.1.
P= Valor medio mdel perímetrode la seccióndel tramo co-¡lumna 15anexo 5.1.
T= Fuerza traci kg/m2ti va
5= Peso unita- kg/m3rio delagua
jTcr= Fuerza 1 kg/m2tractivacrítica
Ss= Peso unita kg/m3rio de lossólidos
f= Coef. de 1 m
fricción1
interna(0.707)
Dm= Diámetro mmedio
9 ICálculo de la fuerza1 tractiva o de arrastre T = RJ
lo l Fuerza tractiva crítica Tcr= (6s-5) (f - I)Dm
14 Cálculo del área total15 Cálculo del perímetro
11
Análisis:
T < Tcr sedimentaciónT > Tcr erosión
00+7.124,2 -
Ocr
10 11
£18031 OH
13.32 ERCS108EROS106
14.08 0801120EROSICH
12.95 660510710605106
13.07 EROSICO6905000
13.91 0805008£905508
53.39 66051006000000
14.00 EROS106ER0S100
12.07 ER0SIONEROS SON
13.53 060S108EROSION
14.10 EROSIONEROSICN
14.12 EROSIOsJEROSICN
13.85 EROSICI16601108
13.49 0805108£605106
12.97 EROS108EROS100
13.62 £605108EROS ION
12.76 EROSI0N0805008
13.00 £605106EROS ION
13.03 00011071ER051CN
13.53 ERCSIONEROS ION
13.72 EROS100£605006
13.47 EROSIONEROS 1018
13.78 EPOSICN£600108
13.74 £600105EROSI 05
13.78 £900106EROS ION
13.53 £905108£000006
13.34 £805106£803105
13.49 £905106EROSICN
14.39 EROS108090SION
54,31 EROSIONEROS106
13.47 EROSIONEROSICH
14.30 EROSIO11EROSION
13.41 EROSIONEROSI 015
14.45 £800108EROS ION
13.62 EROSION£805006
13.57 EROSIONEROSI 08
13.68 EROSI0N£805108
.7
0.050
0.043
0.102
0.074
0.049
0.062
0.041
0.135
0.051
0.035
0.037
0.045
0.065
0.077
0.069
0.094
0.081
0.080
0.064
0.0511
0.062
0.052
0.046
0.048
0,067
0.071
0.041
0.029
0.113
0.046
0.038
0.053
0.032
0.045
0.062
0.053
9
8
0.70
0.63
0.50
0.30
0.52
0.47
0.56
0.56
0.56
0.62
0.61
0.56
0.47
0.53
0.57
0.50
0.55
0.48
0.47
0.53
0.49
0.47
0.52
0.55
.50
0.43
0.54
0.6
0.35
0.42
0.50
0.48
0.58
0.51
0.51
0.51
T
33 .60
27.09
51.00
3
25.48
29.14
22.96
75.6
28.56
21.7
22.57
25 .2
30.55
40.81
39.30
47.00
44.50
42 .72
30.08
27.08
20.76
24.40
23.92
26.4
33.50
00.50
22.14
17.4
39.50
19.32
19.00
25.40
18.56
22.95
31.62
27.29
Z VALUACION DE LA SEDITACION Y/O EROSION DEL CAUCE
Tabla de caleulos anexo 3.2nivel
abscis aCase g0" [ [' hz
[ de aqua
1 2 r 3 6o + 000 o • 000.00 1995.80 •-:-T-;--- 1996.53
80.50 0.070o 080 0 080.30 1990.20 1.517 1991.72
40.60 0.034O ..0 0 121.10 1988.30 1.170 1989.97
O + 160 0 160.85 1985.339.75 0.088
0 0.614 1985.910 220 0
52.30 0.082213.35 1981.00 1.040 1982.04
0 260 040.70 0.042
254.05 7979.30 0.736 1980.040 355.45 0
57.10 0.067311.15 1975.70 1.00 1976.50
o 24.00 0.030+ 332 0 . 335.15 1974.60 0.916 1975.52
O + 350 019.00 0.130
354.15 0972.20 0.757 1972.96o 400 0 404.15 1969.2
50.00 0.0600 1.200 1970.40
o 460 0 . 4561.00 0.033
3.15 1967.20 1.07 1968.27o 4 500 O 502.65 1966.00
37.50 0.0320.90 1966.90
540 0 * 544.70 1964.1042.05 0.045
0.90 1965.00o 620 0 630.2
85.50 0.06201958.80 0.62 1959.42
43.30 0.087o 4 664.80 0 • 673.70 1955.00 1.06 1936.006O + 652 O 703.70 1953.30
30.00 0.0560.695 1953.99
o 733 0 + 741.20 1049.0044.50 0.097
0.81 1949.6171.66 0 4-
45.90 0.065794.10 1945.10 1.015 1946.11
O • 82. 059.0a7 0.084
852.60 1040.20 0.72 1940.92970 O
49.00 0.060900.60 1537.30 0.72 1938.02
54.50 0.071o 925.58 0 • 955.10 1934.50 0.73 1935.23
65.50 0.063o 900 1 020.60 1930.40 0.75 1931.15
31.00 0.0481 4 \014 1 • 051.60 1928.90 0.65 1929.55
56 . 40 0.0501 4 070 1 • 108.00 1926.10 0.84 1926.94
40.00 0.0481 110 1 148.00 1924.18 0.84 1923.02
40.70 0.0601 + 150 1 4. 180.50 1921.70 0.58 1922.28
40.30 0.0691 190 1 • 228.80 118.90 0.70 1919.40
25.65 0.0621 + 220 1 254.45 1317.30 1.04 1918.34
40.00 0.021 260 1 • 294.45 1316.50 0.68 1917.18
41.00 0.0191 297.9 1 33..45 1912.25 0.30 1912.35
53.27 0.0631 4 350 1 • 388.70 1908.90 1.20 1910.10
47.50 0.0231 397.4 1 436.20 1907.80 0.51 1908.31
45.75 0.0661 445 1 • 481.95 1904.80 1.10 1905.90
36.00 0.0161 + 480 1 • 517.95 1904.20 0.75 1904.75
43.00 0.0561 4 320 1 560.95 1901.80 1.01 1902.81
44.50 0.0581 4 560 1 • 605.45 1899.20 0.84 1900.04
43.25 0.0531 4 600 1 648.70 1896.90 0.87 1807.77
nw
ANEXO 53. HOJA 1 DE 2CÁLCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN
Detalle de los cálculos.
Columna 1 corresponde a: FORMULA
1 Abscisa por el eje del rÍo
2 Ancho medio del espejo de agua(tomado del anexo 5.1 columna 7)
3 Area hidráulica media del tramo(tomado del anexo 5.1 columna
14)
4 Tirante medio del tramo Hm = A
•1
5 Tirante máximo del tramo, (toma-do del anexo 5.1 columna 6)
6cálculo de la expresión a.a =
1 7 cálculo del desnivel entre la
superficie del agua y el fondoerosionado
8 cálculo de la protunciloan nc nc = n - ni
Isocavación
VARIABLES
Designación Unidades
B
1A
1Hm
Q = caudal dediseño
u = coeficien-.te depende dela contraccióndel cauce seasume igual a1
Dm = diámetro 1
medior_s = 0.845 coeftabla 5.1Y = 1.27 coeftabla 5.2X = 0.335coeftabla 5.3
Ht
m
m
m
M3/5
mm
m
1(1+x) 1
H2 = [_a Hl 16.68 Dm 0 'IIY
ANEXO 5.3 HOJA 2 DE 2
CÁLCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN
(socavación general)
Tabla de cálculos.
3 4 5 6 7 8
abscisas por el eje ancho lArea hid. Tirante Tirante Desnivel H T
del río medio del¡ media imedio Imáximo 1 aespejo delagua
inicia l 1 final Bl A Hm Hl H2 fH2 - Hl
1 (m) (m') (m) (m) (m)
O + 000.00 10 + 121.100 + 121.10 0 + 254.050 + 254.05 10 + 404150 404.15 10 + 544.700 + 544.70 10 + 703.70o + 703.70 1 0 + 852.60o + 852.60 11 + 051.601 + 051.60 11 + 188.501 + 188.50 11 + 335451 + 335.45 11 + 481.951 + 481.95 11 + 648.70
3.50 2.57 0.82
3.67 2.50 0.68
4.74 2.87 1 0.61
4 , 3\3 3.05 0.70
4.55 2.60 0.57
3.85 2.26 0.59
5.52 2.85 1 0.521 5.02 2.86 1 0.57
1 5.25 2.68 0.52
1 4.77 / 2.82 0.59.
1 5.28 3.10 1 0.59
-11.20 4.26 2.77 1.57
0.89 5.54 2.31 1.420.92 5.15 2.29 1.371.02 4.48 2.35 1.330.82 6.00 2.22 1.400.81 6.70 2.38 1.570.72 5.76 i .83 1.11.0.73. 5.44 . 1.79 '1.060.75 6.06 200 1.250.78 . 5.40 1.93 1 1.150.91 4.88 2.17 1.26
ANEXO S. S.HOJA 1 DE 2DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD DEL CAUCE
Detalle de.la tabla de cálculos
VARIABLESjCz ¡Lumnal Corresponde a: FORMULA
Designación Unidades-_1 EN: ancho natural de la quebrada
(m)EN rn
HN: Profundidad natural delagua (m)
1 EN m
: VM: Velocidad media del 1agua
vi m/s
Q: Cau.iai t:imat_ iv:m3 / s
¡n: 2ceficjente de ruj:sidad-.n
Cicuio del caudal unitario 1 EN * VMi
la velocidad límite\ TLS = 6 Dm' H / 6
la v'locidad límite iIvLF=------------------
HN*LCG {6.l5*HN]
Dm-
.1. .... _9 Relación de la velocidad media Iv = V a la vel. límite de fondo VLF' -
1) Velocidad límiteVP 1.40 tomado como próme-permitida . dio de los valores recomen-
dados en la tabla 5.4
Cálculo desuperior
dedef cnd:
ANEXO 5.5HOJA 2 DE 2
DATOS NECE$ARIOS PARA EL CALCULO DE LA ESTABILIDAD DEL CAUCE
1 - 1 11
TRAMO BM 1 HM 'M n q 1 VLS VLF y..
...,2 3 4 5 6 7 8 1 9 io
1..14 3.76 10.7 0.04 4.29 1.43 1.7j 2.20 1.40
3.6 v 0.89 4.2) 10.7u 0.04 3.74 1.37 1.994 ¿1 1.40
. 74 0.92 4.23 10.70 1 0.04 3.89 1.38 1.99 2.12 1.40
4 ¡ 4.33 1.02 3.81 10.70 1 0.04 3.69 1.40 1 1.77 2.15 1.40
5 4.55 0.82 3.70 10.70 1 0.04 3.03 1.35 1.78 2.08 1.40
6 3.85 0.81 4.30 10.70 0.04 3.48 1.35 2.07 2.07 1.40
7 1 5.52 0.72 4.14 10.70. 0.04 2.59 1.32 1:4 2.04 1.401 8 5.02 0.73 3.55 10.70 0.04 2.59 1.32 1 1.74 2.04 1.40¡ 3 5.25 0.75 3.70 10.70 0.04 2.78 1.33 1.80 2.05 1 1.40¡ 10 4.77 0.78 J 4.20 1 10.70 0.04 2.28 1.34 2.03 2.06 1.40¡ 11 0.91 1 4.23 10.70 0.04 3.85 1.37 2.00 1 2.11 1.40
-1 1 .\,.
IR,
AMLt) i.6HOJA 1 DE 2
CALCULO DE ¡A PENDIENTE ANCHO Y PHOEUNOIDAD'ESTABLES
Detalle de la tabla de f6rmuiru
---------- -.------ ----- --- -- 11
1 •- . VARTAOE.EIcolumnal Corresponde i FORMIJL.A ----. l)'?nigrl.cióji 1 Unid;1¡cálculo d p La pendiente Ps 11,1' Din (61 )f ó'í- 2.í
por l il fórmula dr, (R11IIF4 L1- -----------/ I011/1fl3 p'?()+.q/M31 (q-?f ( j J- iC(i /'tl 'H - Ó*II1I ($1)eCtf ico (1(kue lo (o.707) : 1111 - prof. la capa supe-del agua 1 . rior del suelo¡granular
-6 1.0ron/m 3 peso 1 kg1m3específico de
- ¡del agua1 -f coeficjen
te de fricción 1I-del suelo(0.707)
1-11 prefundjdad del agua
2 1 Cálculo del ancho requ]adr, 1 A * - trn 1 m(BR) PR -A parámetroj1 110.2 ¡de comprob.-
- ci6n del caucejreguladoA 1 tabla ¡
¡5.5 .---- 1 - ------------------- -- -----------.--..- --..---
3 ¡cálculo de la profundidad Q * n 1Iregulada (¡IR) ¡IlE - (........) O -6j 1 - mBR*(I1)Y2 1
4 lCálCU10 de la velocidad media QIcalculada (Vtiç) 1 vuc-
BR*ILR .1 ------ ........------1 --------.--.-------. .-.----.- ___
5 Icálculo del caudal ul)itrioIIR * VMC/ rn2/s¡(regulado) q 11
6 ¡Velocidad límite de fondo 1.25 * q(regulado ) ( vis) IVLF
r misPR * WC [6.l5*l1Rj" 1Dm
7 I veilocidad límite superior(regulada) (VLs) V1.5 6 Dm h/3 PR''6 "
1 m/s
8¡Cálculo de la pendiente estable ((V.vF)10/3)*p4/3j i
1(12) con la fórmula de SArSO .................................1(MARCONNr o 4/3
- ----. -- - ---
------------- ____9 ¡Cálculo de la dependencia mor IDR' 1< * PR ¡m - 0.8¡fológica¡k 101 ¡ ¡m,k, coef, ¡1¡para comproba- 1
¡¡
. ¡fación del ¡¡cauce reguladoj¡tabla 5.5_____ - --.-----.--- 1 -110 lPendiente estable adoptadaI ¡
ANEXO 5.6HOJA 2 DE 2
CÁLCULO DE LA PENDIENTE, ANCHO Y PROFUNDIDAD ESTABLES
Tabla de resultados
1 DEPENDENC. PENDIEN-IPENDIEN-
TRAMO Ii BR HR VMC 1 q IVLF (R) VLS (R)1 12 MOR FOLO. 1 TE ESTA- TE1 1 1 ER = K IBLE ADOPINATURAL11 * HMR ITADA(J' 1 ___ __
___'E 1
1 2 3 4 5 1 6 1 7 9 1 10 11 0.013k i 7.7 3 k- 1 0.65k 2.13 1.38X 1. 07kl 1.30 5.136.50 0.015 0.0522 0.017 7.35 0.62 2.34 1.46 1.18 1.29 0.01415.00 6.20 J 0.017 0.0703 0.016 7.40 0.62 2.32 1.45 1.17 1.29 0.02 15.00 6.20 J 0.02 0.0734 0.014 7.60 0.64 2.22 1.42 1.11 1.29 0-01915.10 6.40 0.019 0.0375 0.018 7.20 0.61 2.42 1.48 1.22 1.29 0.01814.90 6.10 0.018 0.0696 0.018 7.20 0.61 2.42 1.48 1.22 1.29 0.01814.90 6.10 0.018 0.0897 0.018 7.20 1 0.61 2.43 1.48 1.23 1 1.29 0.01414 -90 6.10 0.018 0.0558 0.020 7.10 0.60 2.53 1.51 1.28 1 1.28 0.019 4.806.00 1 0.020 0.0539 0.020 7.10 0.60 2.50 1 1.51 1.27 1.28 0.02014 .130
6 ..00 0.020 0.0641 10 0.020 7.20 0.60 ¡ 2.46 1 1.49 1.25 1.28 0.019 14.90 6.00 1 0.020 0.0551 11 1 0. 01601 7.40 1 0.60 1 2.32 ¡ 1.45 1.17 1.29 0.02015 .0 6.00 1 0.020 0.049
(•) )
/
TABLA 5.1 VALOR DE :S EN FUNCION DE LA PROBABILIDADDE QUE PUEDA PRESENTARSE EL CAUDAL DE DISEÑO
PROBABILIDAD EN % DE QUEIT PERIODO DE RETORNOICOEFICIENTEjSE PRESENTE EL CAUDAL 1DE DISEÑO j
100 1 0.77
50 2 1 0.82
20 5 0.86
10 10 0.90F f
5 20 0.94
2 . 1 50 •0.97F 1
1 1 100 1 1.00
0.3 330 1.03
10.2 500 1.05
0.1 1000 . 1.07
1.50
2.50
4.00
6.00
8.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0.39
0.38
\Q.37
0.36
0.35
0.34
1 0.33
1 0.32
1 0.31
TABLA 5.2 VALORES DEL Y COEFICIENTE EN FUNCIÓNDEL PESO UNITARIO DE LA MEZCLA AGUA-SEDIMENTO
15 MEZCLA 1 1.051 1.101 1.151 1.201 1.251 1.301 1.3511.40
1 1.061 1 . 131 1.201 1.271 1.341 1.421 1.501 1.60J
TABLA 5.3. VALORES DE X PARA SUELOS NO COHESIVOS
j Dm (mm) XE E
0.05 1 0.43
p.15 1.42
0.50 0.41
1 1.00 1 0.40
1 1/(1+X) 1 Dm (mm)
1 0.70 40.00E1 0.70 60.00
0.71 90.00
0.71 1 140.00
0.72 .190.00
0.72 250.00
0.73 310.00
0.74 1 370.00
0.74 1• 450.00
1 0.75 1 570.00
0.75 1 750.00
0.76 11000.00
1 0.76 • l 40.00
x 1/(1+x)
0.30 0.77
0.39 0.78 1
0.28 1 0.78 1
0.27 0.79
0.26 0.79
0.25 0.80
0.24 1 0.81
0.23 0.,81
0.22 . 0.83
0.21 0.83
0.20 j 0.83
0.19 0.84
TABLA 5.4
VELOCIDADES MÁXIMAS RECOMENDADAS POR FORTIER Y SCOBEY'
SUELO Agua limpia Agua con sedimentos(m/seg) (m/seg)
Arena fina 0.45 0.76¡suelo arenoso
1 0.53 0.764Limo aluvial
1 0.60 1.06-Ceniza volcánica 0.76 1.06Arcilla dura 1.14
1 1.52lLutitas
1 1.821 1.82
Grava fina 1 0.761
¡Grava gruesa1 l.22-J
1
¡cantos 1.52' 1.67
II
/
b. tu'i i
DISEÑO 1W OliDAS DE CO1iltLCCJIN
138
6. DISEÑO DE OBRAS DE CORRECCIÓN
6.1. INTRODUCCIÓN
Los trabajos de corrección de torrentes en el fondo del
cauce fluvial, de manera general consisten en:
La consolidación del lecho, y
La consolidación de las laderas, mediante la protección del
pie de las mismas.
La consolidación del cauce en el control de torrentes, tiene
por objeto, la creación de un lecho adecuado, protegiéndolo contra
las profundizaciones.
Para lograr este objetivo se tienen dos posibilidades
practicadas frecuentemente:
a) Protección continua del cauce
b) Protección intermitentre o por tramos
La protección continua consiste en realizar un reemplazo de suelo a
lo largo de todo el cauce, generalmente con empedrado de material
del sector, se debe calcular de manera que el material utilizado
tenga un tamaño que no sea arrastrado.
La protección intermitente o por tramos consiste en disminuir
la pendiente, mediante la pendiente de compensación, la misma que se
calculó, en el capítulo V. el procedimiento constructivo más simple,
para disminuir la pendiente y de mayor aplicación en la corrección
de torrentes es el dique, en caso de cauces en etapa de excavación,
los diques al colmarse, reducen la pendiente longitudinal, con la
S2
139
consiguiente disminución de la velocidad y de la energía cinética de
la corriente, además refuerza las riberas brindándoles sostén al pie
de las mismas.19
Así en la figura 6.1., la línea de máxima pendiente RS, de las
laderas queda sustituida por R'S y por lo tanto más estable.
FIG. 6.1. Levantamiento del fondo del cauce por medio de diques de consolidación.
En estos casos los diques actúan sobre las causas inmediatas
ASSOCIAZIONE ITALIANA DE HIDRONOMIA AIDI. 1983.Manual para el diseño de diques decorreciónde torrentes. Roma. Instituto Italo latinoamericano.
140
del desequilibrio y se denominan "diques de consolidación".
6.2. ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO
El análisis técnico económico de los materiales de
construcción a emplear, esta siempre presente en todo proyecto; para
esto se ha realizado los siguientes planteamientos a analizar:
OBRAS DE INFRAESTRUCTURA
ALTERNATIVA 1 PLANTEAMIENTO
1 ¡ Cajonetas de madera llenas de piedra
II Diques de manpostería gavionada
No se han considerado otras alternativas como es construcción
de obras de hormigón armado o concreto debido a que estas no son
procedentes en este tipo de obras, primeramente por el elevado
costo de los materiales y en segundo lugar por su restringida
inserci4n en el paisaje negando definitivamente la recuperación
natural de las áreas afectadas por la implantación de obras.
6.2.1. ANÁLISIS TÉCNICO
6.2.1.1 CAJONETAS DE MADERA LLENAS DE PIEDRA
Es utilizada en control de torrentes
a nivel de cauces, l la principal desventaja es el problema del
aprovisionamiento de la madera, no existen especies vegetales
apropiadas tales como el romerillo, palton, higueron, etc. que
previo un tratamiento que va desde el embebibo de la madera en
kerex, al embredado resisten de 4 a 10 años en el agua, luego la
madera es susceptible a la pudrefación.
141
6.2.1.2 DIQUES DE MAMPOSTERÍA GAVIONADA
Este tipo de obras tiene la ventaja de
contar en la zona con el aprovicionamiento del material pétreo, la
desventaja de este tipo de obras es de tener una baja resistencia a
los impactos, producidos por el arrastre de material sólido,
pudiendo optimizar su uso en obras transversales, con una cubierta
de hormigón en la creta para resistir los impactos y el desgaste,
como la rigidez del concreto no es consistente con la flexibilidad
del gavión, debe proveerse juntas en la cubierta de concreto.
6.2.2. ANÁLISIS DE COSTOS
Este análisis se ha realizado utilizando
cantidades y análisis de precios unitarios reales del proyecto, se
calcula el costo por m 2/m1 de dique transversal de: cajonetas de
madera, y diques de gaviones.
PRECIO POR m2/m
ALTERNATIVA PLANTEAMIENTO
1 Diques de material pétreo y madera: 755.116
II Diques de manpostería gabionada: 768562
6.2.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Debido a que en la corrección de torrentes de montaña,
el acceso es difícil como en el presente caso, los materiales
utilizados en las obras se ha considerado que sean típicos del
lugar, los dique construidos con madera y piedra resultan
ligeramente más económicos que los contruidos con malla de gaviones
pero desde el punto de vista técnico los gaviones tienen más
142
posibilidades de éxito, e incluso según experiencias de
constructores éstos bien construidos y aplomados pueden superar el
tiempo de vida útil previsto, por el contrario debido a que la
madera es susceptible a la pudrefacción la misma que corre el
riesgo de suceder antes de la consolidación del dique provocando la
disgregación y consecuentemente la pérdida de la obra, tomando en
cuenta estos criterios se ha optado emplear diques de mampostería
gavionada con una cubierta de concreto provista de juntas, para
evitar la pérdida de la malla de la cresta debido al desgaste e
impactos.
Puede darse el caso que el curso de agua acarree grandes
cantidades de pesada carga de fondo, por lo que es necesario para
los primeros meses proteger la malla del paramento aguas arriba de
la forma más barata y fácil mediante troncos y palos, aprovechando
que este material esta disponible en el sitio y puede ser llevado
tan pronto como la estructura principal este completa, esta
protección hace que el vaso del dique se llene parcialmente y los
materiales arrastrados por la corriente no impacten en el paramento
aguas arriba y pasen directo por la cubeta o vertedero.
6.3. CRITERIOS PARA LA ELECCIÓN DE LA ALTURA Y PERFIL DEL
DIQUE 20
Se utilizará diques bajos, menores de 2 metros para no
disturbar el cauce, además los daños en caso de rotura de uno de
ellos será menor que si se tratara de un dique alto.
S. LÓPEZ CADENAS DE LLANO. 1988. Corrección de torrentes y estabilizaciónde cauces. Roma, Italia. FAO.
:;
Otra razón para imponer limitación en la altur del GE
pretende no sumergir con el aterramiento terrenos productivos.
En el presente proyecto se ha adoptado diques de 2, 1.5 y 1
metro de altura, con el paramento aguas arriba vetical y paramento
aguas abajo con escalonamiento progresivo hacia la base, lo cual
permite distribuir el peso en una superficie mayor.
Para mantener el caudal de diseño en el centro del río se
adaptará al dique una cubeta o vertedero. Fig. 6.2.
144
ZO
Df
hl
H
Df
Ii e24+
Li4
L2
Lg
115%
Fig. 6.2 Sección y perfil del dique tipo
145
Donde en la fig. 6.2:
Zo (m) = Elevación de la superficie del agua sobre un nivel de referencia, medido
aguas arriba de la cresta. a una distancia donde los efectos de la contracción de la
superficie no tiene influencia
h2 (m) = Altura de la lámina de agua sobre la cresta del vertedero
H (m) = Altura de la cresta o altura útil"
Df (m) = Profundidad de la cimentación
hl = Altura de la cubeta o vertedero
E (m) = Ancho de la base del dique
(Lo + Li) (m) = Longitud del zampeado
L2 (m) = Longitud del enrocado
Lg (m) = Ancho de la cubeta o vertedero
el, e2, e3 (m) Espesor del zampeado
Valores de 'e" recomendados por Lopez C. de Llano
0..5 5 el :5 Im
e2 = 0.5m
e3 k 2e2 ; e = espesor de la corona : e :5 2 m
6.4. CRITERIOS PARA EL EMPLAZAMIENTO DE LOS DIQUES
Se ha elegido una altura y un emplazamiento, de tal
forma que se permita aprovechar al máximo las características
topográficas y de retención de sedimentos, para esto se ha utilizado
el perfil longitudinal, planta y sección del cauce, como
instrumentos para elegir el emplazamiento más conveniente.
En cuanto a los aterramientos en forma de escalones; cuyas
huellas son dichos aterramientos o cuñas y las contrahuellas los
diques, por norma general se deben ubicar en forma tal que cubran
con la pendiente de compensación, desde la corona de un dique hasta
el pie del dique aguas arriba.
El procedimiento empleado para el emplazamiento de las obras
se describe a continuación, tomando como ejemplo el tramo número
dos.fig. 6.3 y 6.4, y las absicisas escojidas se encuentran
tabuladas en el anexo 6.2
L= 132.95
L*1c ()
E= 8 m
TRAME # E
1 989
1 988
1 987
1 986
1 985
1 984
1 983
1982
1 981
1 980
1 979
Ic Pendiente de coip . sc-t &O?
Elevcicion del 0do roo.co E
EF L*(Ir'edIcx Ic)
EF= 132.95*(0.070 -
Er= 7rn (si la soeci, wo c.
el 0.07 de penc.el
cono lo solero €
obtenido lo penc
tramo con und uvjo to4
diques Igual
AB,LDEF = cu..
E21 p)edIcl= U.U/U
ABSCISA
CEJIA
Li./J 1U,LJi
CD
CqODOD
Nw
a' a'
LcUJ I=U.Ubd
CqLo
Q
CD COU)
a' a'
L4UIU; 1U,U4c
CD Lo(V)
tf (5CD —Cu Cu (U
CDCD
OD(U —
CO CO
a' a' a'
Cu
('1a'N.a'
FIGURA 6,3 COLOCACION DE EBRAS DE CONTROL EN UN TRAME]
Escala¡ 1— 100
SECCIDN 0+254051 9831 TRAMO # 2
1 982
1 981
1 980
h= 1 ri
1 979
IC) N (U (U (U (U (U
1+ + + + + + + +BSCISAl
8(UCOTA CD CD co N N N CD CD
al
Escala: 1 IOC
FIGURA 6.4, SECCIONES TRANSVERSALES DE UN TRAME] CORREGIDO
148
6.5. DISEÑO HIDRÁULICO
a. DISEÑO DE LA CRESTA O VERTEDERO
El ancho de la cubeta esta condicionado, por el ancho
del cauce aguas abajo; en el presente proyecto el ancho esta
comprendido entre (3.5 y 6) m. (anexo 5.5 hoja 2 de 2, columna 1);
por seguridad para el diseño hidráulico se ha considerado el valor
de 3.5 debido a que este valor formará un espesor de lámina mayor
sobre el vertedero.
Una cresta rectangular puede ser diseñada con la fórmula [6.1]
de Sasso Marconi.
Q = u*J*[Zof[2*g(Zon)j05[6.1]
Q = valor de la descarga asumida para el diseño (m3 /S)
U = coeficiente de descarga, varia de 0.385 hasta 0.6, mientras menor sea el valor
de la velocidad aguas arriba del dique, menor sera u.
g aceleración de la gravedad (m/s2)
Luego de 6.1 se despeja Zo.
Datos:
U = 0.5
1.5m)
Lg. = 3.Sm
Reemplazando en: [6.1]
149
Za = 3.44 m para H = 2.0 m;" h2 1.44 m->'
Zo2.94m para Hl.5m;/ h2=1.44m..>'
Zo=2.44ni para H = 1.0m; Jh21.44m>('
El valor de la altura de la lámina de agua sobre la cresta del
vertedero igual a 1.44, comparada con los valores, de h calculados en
el anexo 5.1 columna 6 (cálculo de la superficie libre del agua)
guardan similitud por lo tanto los datos de la ecuación 6.1 se los
ha aceptado.
b. DISEÑO DEL ZAMPEADO
Lo = [6.2]
Lo =2*2*1.44^1.442
Lo = 2.80 m - para H = 2.0 m
Lo2. 53mK para Hl.5rn
Lo = 2.23 m para II = 1.0 m
L1 =J]°,5*J2z [6.3]
L1 = v2*l. 44 /
Li=2m Para
H=2m
Li = 1.76m Para
H = 1.5 m
150
Li 1. 44 ParS
H = 1.0 m
LT = L0 +L1 [6.4]
LT = 2.80 + 2.00
LT = 4.80 m Para H = 2.0 M. LT = 3 m desde el borde de la base aguas abajo
LT = 4.30 fil Para H 1.5 M. Lt = 2.5 m desde el borde de la base aguas abajo
LT = 3.70 m Para H = 1.0 M. Lt = 2 m desde el borde de la base aguas abajo
C. CÁLCULO DE LA LONGITUD MÍNIMA DEL ENROCADO
EMÍN = [1.5 a 21*HT
LkN = 1-.75*HT
Nr::: (CV1L oe ^c'c-
ctYa 53[6.5]
L'¿1/1 -
D. CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LAS PIEDRAS DE PROTECCIÓN 21
y2
[6.6]
- d2*2
Donde:
0 = diámetro de las piedras de proteción en m.
V = velocidad media de la corriente, para el presente caso:
V = 4 m/s
d = parámetro igual a 1.20 para roca bien trabada.
ENRIQUE JESÚS DOWNING LARRIVA. 1990. Desarrollo de una metodología para
evaluar riesgos,orientada al mantenimiento de estructuras hidráulicasviales y estudio alternativo para la toma de decisiones. Tesis Mg. Ing.Civil. Mérida Venezuela. CIDIAT.
2 K(, w
[6.7]
= viene dado por la relación:
151
Donde:
Ws = es el peso específico de la roca: p = 2660 Kg/m3
W = es el peso específico del agua: p = 1000 kg/m3
g = es la asceleracjón de la gravedad : g = 9.81 m/s2
Remplazando en 6.7
K2 = 2*9. 81. 2660 -1000 32.571000
Remplazando en 6.6
1.22*32570.34m
6.6. CALCULO DE LA ESTABILIDÁD DEL DIQUE
Etapas de funcionamiento del dique:
En el funcionamiento del dique se deben distinguir tres
etapas: la primera de colmatación, la segunda durante e
inmediatamente después del aterramiento, la última cuando el cauce
del torrente es prácticamente impermeable.
152
Durante la primera etapa actúa aguas arriba, el empuje
hidrostático, carga repartida de forma trapezoidal o triangular,
según si la altura de la lámina de agua sobre el vertedero sea mayor
o igual a cero.
Durante la etapa de colmatación del vaso del dique, el
peligro que el terreno sumergido produzca un empuje elevado, viene
atenuado por la presencia de la porosidad de la manpostería
gavionada que permite el flujo de agua.
En la segunda etapa se tiene sobre el paramento de aguas
arriba un empuje de intensidad igual al empuje hidrostático,
repartido de la siguiente manera:
- Empuje del terreno con un valor igual a 0.3 veces el empuje
hidrostático
- Empuje provocado por las corrientes filtrantes igual a 0.7 veces
el empuje hidrostático.
En la tercera etapa, el empuje hidrostático actúa solamente sobre
las alas del dique, estando sometido el resto de la obra al empuje
de la tierra saturada. del análisis de los empujes hidrostáticos y
de las tierras se establece que el primero es siempre superior al
segundo, por lo tanto el cálculo de la estabilidad se ha realizado
para este sistema de cargas.
6.6.1 CALCULO DE LA ESTABILIDAD DEL DIQUE TIPO 1
154
t05
P3
HG 63. DIQUE TIPO 1, DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
4.0 3.0
1.0
H
1.0
Df 1.0
Zo
155
6.6.1.1. DATOS GENERALES
yw Peso específico del agua : 1000 Kg/m3
ys = Peso específico de los sólidos : 2660 Kg/m3
e = índice de espacios vacíos : 0.3
O = Ángulo de fricción entre el suelo y los gaviones : 350
ver ANEXO 6.1
Df = Profundidad de la cimentación : im
h2 = Altura de agua sobre la cresta : 1.44m
a = Capacidad portante del suelo : 10 Ton/m2 [tomado de la tesis
Cueva Ortega Jorge. 1992 . Proyecto de agua potable para los
barrios Virgenpaniba-Chingujlanchj. U.T.P.L.] ,-
Datos para el dique tipo 1
H = 3.44 ¡II
CÁLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD
Fig. A Xmed. Ymed. Axined. Aymed.
1 4.00 2.00 0.50 8.00 2.00
2 3.00 2.50 1.50 7:50 4.50
3 2.00 3.00 2.50 6.00 5.00
9.00 j 21.50 11.50
156
Vol = A*lml
Vol = 9*1 = m3
Xmed. 21.50/9 2.39
Ymed. 11.50/9 = 1.28 m
X - 3Hh-2h21 - 3[2*H-h]
X = [3*3.44*2] _[2*221' 3[2*3.44-2.0}
[6.8]
Xl = 0.86 e
1. FUERZAS VERTICALES
a. Peso muerto de la estructura Wi
= Vol *y [ 6.9]1 1+e
TL. - 9 *2660- 1+0.3
Wi = 18415 Kg
Mi = Wi*Xmed. [6.10]
Mi = 18415 Kg * 2.39 m
Mi 44012 Kg.m
b. FUERZA DEL AGUA SOBRE LA CRESTA Y ESCALONES W2(Kg/m)
y*B*[H+DfJ *e[6.11]
1 +e
000 *4 *f 3. 44 ±11 *0.31+0.3
157
W2 = 4098 Kg/m.
M2 W2 * B/2
M2 = 8196 kg.m
C. SUBPREsIÓN P3
P3 - yB*[H+Df]
2
[6.12]
[6.13]
£3 = 1000 *4*(3. 44+1)
2
P3 8880 Kg/m.
M3 = (P3*1m) (2/3)B
M3 = 23680 kg.m
[6.14]
2. FUERZAS HORIZONTALES
a. empuje del agua en el paramento aguas arriba P4
= y,*[H*h -0. 5 *h 21
[6.15]
= 1000 *(3. 44*2_0.5*22)
P4 = 4880 Kg/m.
158
A' =P4*[+DfJ [6.16]
= 4880 *(Ø. 86m+lm)
M4 = 9077 Kg.m
3. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
Factor de seguridad al deslizamiento:
F.S.D. EFvert *TgO [6.17]
EFhorz
F. S. D = 18415+4098 +88804880
tg350
F.S.D = 1.96 > 1.5 no se desliza 0KV
4. RESISTENCIA AL VOLCAMIENTO
F. S. y = MestbfrEMvok
F.S.V=
F. S. y = 44012 +819623680 +9077
[6.18]
159
F.S.V 1.59 > 1.5=-no se vuelca 0KV'
S. CALCULO DE LA EXCENTRICIDAD
-
e 2 N
4 52208 -32757
e = 13633
e = 0.57 m.
e S B/6
0.57 < 0.66 0KV'
6. CALCULO DE LOS ESFUERZOS EN LA BASE
• Nr 6*ea= -p ±[6.20]
G1 6.32 ton/m2 < 10 ton/m2
02 = 0.50 ton/m2 < 10 ton/m2 ok."
[6.19]
zo___
Ir
05
Df
1.0 + +4
D 0.5____ 1 t0.5
35 2.5
6.62 CALCULO DE LA ESTABILIDAD DEL DIQUE TIPO II
4W2
P3
160
P10 6.6. DIQUE TIPO II, DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
Datos:
H=2.94
CALCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD
161
Fig. A
Xmed. Xmed. Axnied. Aymei.1
3.50
1 .75
0.50
6.125
1.75
2 2.50
2.25
1.50
5.625
3.75
3
0.75
2.75
2.25
2.062
1.69
6.7513.812
7.19
Vol = A * 1 ml
Vol = 6.75 m
Xmed. = 2m
Ymed. = 1.07 m
X, 3Hh-2h2
1 3[2*H-h]
=J3*2. 94*1.51 -[2*1. 5213[2*2. 94-1.5]
Xl = 0.66 m
1. FUERZAS VERTICALES
a. Peso muerto de la estructura wi
= Vol *y1 1+e
- 6. 75 *2660W, - 1+0.3
Wi = 13811.5 Kg.
Mi = Wi*Xmed.
Mi = 13811 Kg * 2 ifi
Mi = 27623 Kg.m
b. PESO DEL AGUA SOBRE LA CRESTA W2
yB*[H+Df}= 1+e
= 1000 *3. 5 *(2. 94 +1) *0. 3(1+0.3)
W2 = 3182 Kg/m
M2 = W2* B/2
M2 5569 Kg.m
c. SUBPRESIÓN P3
- yB*[H+Df]2
1000 *3. 5*(2. 94+1)P3=2
162
P3 = 6895 Kg/m.
M3 = (P3*1m)*(2/3)B
M3 = 16088 Kg.m
2. FUERZAS HORIZONTALES
a. Empuje del agua en el paramento aguas arriba P4
P4 = y[H*h_0.5*h21
= 1000 *(2. 94 *1.50.5*1. 52)
P4 = 3285 Kg/in.
M =F4*[x1-Df]
= 3285 *(0. 66m+lm)
M4 = 5453 Kg.m
3. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
Factor de seguridad al deslizamiento:
F.S.D. = >. Fvert *TgO
Fho,z
F.S.D= 13812 +3182 +6895 tg 3503285
163
F.S.D = 2.15 > 1.5 no se desliza 0KV'
4. RESISTENCIA AL VOLCAMIENTO
F.S.V=MestbL
Mvok
+
27623 +5569F.S.V=16088 +5453
F.S.V 1.54 > 1.5 no se vuelca 0KV'
S. CALCULO DE LA EXCENTRICIDAD
BMe 2 N
- 3. 5 - 33192 -21541e - 2 10099
e = 0.58 m.
e :5 B/6
0.57 < 0.58 0KV'
6. CALCULO DE LOS ESFUERZOS EN LA BASE
N 6*ea= —[1+
BtB
i 5.70 ton/m2 < 10 ton/m2 ok.v'
164
= 0.02 ton/m2 < 10 ton/m2 ok.V'
165
6.6.3. CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD DEL DIQUE TIPO III
h2Zo
Df
12O
____________ t
'.°
o.5
t L J3.0
2.0
6.6.3 CÁLCULO DE LA ESTABILIDAD DEL DIQUE TIPO III
W2
P3
FIG 6.7. DIQUE TIPO ifi, DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
166
Datos:
H = 2.44 m
CALCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD
Fig. A y Ax Ay
1 3.00 1.50 0.50 4.50 1.50
2 2.00 2.00 1.50 4.00 3.00
5.00 8.50 4.50
Vol = A*lml
Vol = 5m
Xmed. 1.70 m
Ymed. = 0.90 e
X - 3Hh-2h21 - 3[2*H-h]
[3*2.44*11 _[2*12]3[2*2. 44-1]
Xl = 0.46 m
1. FUERZAS VERTICALES
a. Peso muerto de la estructura Wi
- Vol *y1 +e
- 5*26601 - 1+0.3
Wi = 10231 Kg.m
Mi = Wi*x
Mi = 10231 Kg * 1.70 m
Mi = 17393 Kg.m
b. PESO DEL AGUA SOBRE LA CRESTA Y LOS ESCALONES W2
= y,*B[ H+Df] 'e1 -'-e
= 1000 *3 *(2. 44 +1) *0. 3(1+0.3)
W2 = 2382 kg
M2 = W2*B/2
M2 = 2382*2/3
M2 = 3573 Kg.m
c. SUBPRESIÓN P3
y ,tB[ H+Df]3- 2
167
= 1000 *3 *(2. 44+1)3 2
P3 = 5160 Kg.
M3 P3*(2/3)B
M3 10320 Kg.m
2. FUERZAS HORIZONTALES
a. Empuje del agua en el paramento aguas arriba P4
P4 = y[H*h-0.5*h2]
= 1000 *(2.44*1_0.5*12)
P4 = 1940 Kg.
=P4*[X1+Df]
= 1940 *(0. 46m+1m)
M4 = 2832 Kg.m
3. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
Factor de seguridad al deslizamiento:
F.S.D. >Fvert *TgO
LFhorz
F.S.D 10231 +2382 +5160 tg 35=1940
168
169
F.S.D = 2.70 > 1.5 no se desliza OK\'
4. RESISTENCIA AL VOLCAMIENTO
F.S.V= >MestbkMvok
M'+F. 1
ly4 +A4
17393 +3573F.S.V=
10320 +2832
F.S.V = 1.59 > 1.50= no se vuelca 0KV'
S. CÁLCULO DE LA EXCENTRICIDAD
- Bk'e 2 N
e3 20966 -13152-
7453
e = 0.45 m
e :5 B/6
0.45 = 0.50 0Kv'
170
- N *3°Bt1
B1
al = 4.7 ton/n(2 < 10 ton/m2
al = 0.25 ton/m2 < tom/m'2
6.6.3 PROTECCIÓN DE LA CRESTA
El objetivo de la protección de la cresta es
evitar el rompimiento de la malla por el desgaste causado por el
rozamiento del material sólido que transporta el agua. Según
folletos de la fábrica Maccaferri recomienda utilizar una capa de
concreto de 10 a 20 cm de espesor dependiendo de la importancia de
la obra.
Se ha optado un espesor de la capa de hormigón 10 cm con
una cuantía de acero mínima dada por la siguiente fórmula:
pmín = 14/fy = 14/4200 = 0.0033
que representa un área de acero:
As = Çinín*b*d
As = 0.0033*100*10
As = 3.3 cm2
El área de la varilla de acero de 8mm es: A = 0.50cm2
Luego:
CP
#var. = As/A
#var. 3.3/0.50
#var. = 6.6 7
Se ha adoptado varillas electrosoldadas tejidas tres en
sentido longitudinal y cuatro en sentido transversal, como se
detalla en el plano de Plantas y detalles.
171
175
6.7. PROTECCIÓN DE ORILLAS
En obras fluviales, además de obras a nivel del cauce se
emplean en gran escala elementos vivos, con poder negativo, que al
arraigar consolidan las obras con sus raices.
Conviene utilizar las especies vegetales que se producen en la
zona; en el presente caso se ha constatado que las especies
vegetales existentes en la zona son:
PASTO: Alfalfa, raygras, sigsal.
ARBUSTOS Y ARBOLES: penco, aliso, molle, capulí, mora, chilca.
FRUTALES: Granadilla, tomate de árbol, durazno, limones.
Para la protección de márgenes y orillas técnicamente es
recomendable la siembra de césped. Se lo calcula 50 Kg. de semilla
de césped por héctarea, y se lo siembra en época de verano.
La siembra solo se debe efectuar en aquellas zonas de los taludes
que, según toda probalidad, no seran alcanzadas por las crecidas, ya
que esta forma de césped, solo al cabo de dos años puede
resistirlas.
En los taludes a ser alcanzados por las crecidas, se necesita
sembrar en verano, los «tepes» que son panes cuadrados de césped que
se arrancan de los prados, de 0.3 a 0.33 de lado y de 0.08 a 0.15m.
de grueso, los tepes se fijan con pequeñas estacas de madera que
sirven para impedir el arrastre de césped por las crecidas antes de
arraigarse.
\(20a25)cm
(0.08 a 0.15)m
176
FIG. 6.8. tepes o panículos de césped
El tiempo necesario para la fijación o arraigo de las raices
del tepe al talud es de 3 a 5 meses, al cabo de los cuales puede
resistir una fuerza de arrastre de 2 a 3 Kg/cm 2.
Es conveniente una aociación de césped con la siembra de árboles,
estos últimos tiene la siguiente ventaja:
a. Protejen el pasto y así se obtiene un mayor rendimiento-en la
producción del mismo.
b. Los árboles mejoran el microclima, y frenan la velocidad
viento.
C. Sirven de cercos, para delimitar entre la quebrada y los
terrenos productivos.
d. Amortiguan la caída de las gotas de agua al suelo.
En una forma didáctica, las zonas de vegetación de más
importancia para la protección de riberas puede distribuirse
como se muestra en el siguiente perfil transversal.
¡1
177
FIG. 6.9. Sección del torrente implantada las obras biológicas
A: Siembra de pasto (en sus distintas variedades)
B: Hilera de árboles
C: Tepes de pastos
D: Tepes de pastos
E: Hilera de árboles
N.M.A. Nivel medio de aguas
N.M.C. Nivel de máxima crecida.
ANIXDS
ANEXO 6.1 Ángulo de fricción entre el suelo y los gaviones.
TIPO DE TERRENO 1 ømáx. 1 Ocrít.
arena y grava densa bien graduada, 550 350
con ángulos vivos.
Arena uniforme, densidad media, 400 320con granos redondeados
Limo-arenoso, denso,con escaso 470 32°contenido de arcilla
Arcilla limo-arenoso 350 30°(glacial)
Ardua25° 15°
ANEXO 6.2 abscisa correspondiente a la ob71o hoja 1 de 2Abcisado
Políg.base LECHO NATURAL HO PROYECTAD Abcisado Cota de Datos por Cota de Cota de Datos por(a escala) Fondo Tramosla) Fondo Proyecto Tramos0+0000+000 1995.80 Q10.7m31s 0+000 Br=7.7Orn
0+020 0+020 1994.50 L21.10m 0+020 1995.80 1r0.015
LO+040 0+040 1993.50 Vm=4.23m/s 0+040 1995.50 1993.50T3 Hmáx=1.30070 0+074 1991.80 lm=0.052 0+074
0+080 0+80.50 1990.20 0+80.50 1993.30 1990.80 T2100 0+101 1990.18 0+101 120 0+121.10 1988.80 0+121.101 1990.3 1987.8T20+1400+141.00 1987.10 0+141.00 1988.601986.10120+160 0+160.85 1985.30 Q10.7m31s 0+160.85 Br=7.40m0+180 0+181.35 1985.40 L132.95m 0+181.35 lr=0.0170+200 0+194.00 1984.00 Vm = 4.20 m/s 0+194.00 1985.00 1983T3 Hmáx = 1 m0+210 0+205 1982.40 lm=0.070 0+205 1983.90 1981.4120+220 0+213.35 1981.00 0+213.35 1981.90 1979.40120+240 0+ 233.65 1980.40 0 + 233.65 1980.300+260 0+ 254.05 1979.30 10+254.05 1978.30 T30+280 0 + 274.05 1977.80 0 + 274.05 1978.80 1976.80 T30+300 0+294.05 1976.70 010.7m3/s 0+294.05 Br7.40m0+315.45 0+311.15 1975.50 L150.10 0+311.15 1977.50 lr0.020+333 0 + 335.15 1974.60 Vm = 3.70 mis 0+335.15 1975.60 1973.60 T3 Hmáx = 1 m0+350 0+354.15 1972.20 1m0.037 0+354.15 1974.20 1971.20T10+380 0+384.15 1970.50 10+384.15 1971.50 1969.50T30+400 0+404.15 1969.20 0+404.15 1970.20 1968.20730+420 0+ 424.15 1969.10 0+ 424.150+440 0+444.15 1968.50 Q = 10.7 m3Is 1 0+444 .15 Br =7.60 m0+460 0+465.15 1967.20 L = 140.55m 0+465.15 1r0.0190+480 0+485.15 1966.80 Vm = 3.55 m/s 0+485.15 Hmáx = 1 m0+500 0+ 502.85 1966.00 Im = 0.037 0+502.850+520 0+522.10 1964.50 0+522.10 1966.00 1963.50120+540 0+544.701 1964.10 0+544.70 1965.10 1963.10T30+560 0+ 564.70 1962.80 0 + 564.700+580 0+585.45 1961.60 Q10.7m3/s 0+585.45 1963.10 1960.60T2 Br7.20m0+600 0+607.45 1959.80 L159m 0+607.45 1961.30 1958.8012 lr0.0180+620 0+630.20 1958.80 Vm = 4.14 m/s 0+630.20 1959.80 1957.80T3 Hmáx = 1 m0+640. 0+650.70 1956.50 1m0.069 0+650.70 1958.50 1955.50T10+664.8 0+673.70 1955.00 0+673.70 1956.00 1954730+692 0+ 703.70 1953.30 10+703.70 1954.30 1952.30 T20+710 0+721.70 1952.80 0+721.700+733 0+733.0 1951.30 Q = 10.7 m3/s 0+733.0 1952.80 1950.3012 Br =7.20 ni0+750 0+748.20 1949.00 L148.90m 0+748.20 1951.00 1948T1 lr0.0180+760 0+766.20 1947.20 Vm = 4.30 m/s 0+766.20 1948.70 1946.20 T2 Hmáx = 1 m0+771.66 0+794.10 1945.10 ¡m 0.089 0+794.10 1946.60 1944.10T20+800 0+ 829.20 1942.40 0+829.20 1944.40 1940.4012
ANEXO 6.2 abscisa corre spondiente a la obra implantada hoja 2 de 2
0+822 0+852.601 1940.20 0+852.601 1942.20 1939.20T10+830 0+860.60 1939.50 0+860.600+850 0 1938.00 Q = 10.7 m3/s 0+880.60 1939.50 1937 T2 Br =7.20 m0+870 0+900.60 1937.30 L = 199 m 0+900.60 Ir = 0.0180+890 0+920.60 1936.50 Vm = 3.70 mIs 0+920.60 Hmáx = 1 m0+910 0+941.10 1935.50 1m0.055 0+941.100+925.58 0+955.10 1934.30 0+955.10 1936.00 1933.50T20+950 0+979.60 1933.60 0+979.60 1934.60 1932.6 T30+970 0+999.60 1932.20 0+999.60 1933.60 1931.20 T30+990 1+020.60 1930.40 1+020.60 1931.901929.40T21+014 1+051.60 1928.90___ 1+051.60 1929.90 1927.90T31+030 1 +068.10 1928.00 1 +068.101+050 1 +088.60 1926.70 Q = 10.7 m3/s 1 +088.60 1928.20 1925.70 T2 Br 7.10 m1+070 1+108.00 1926.10L136.90m 1+108.00 Ir=0.0201+090 1+128 1924.20 Vm=3.81 mIs 1+128 Hmáx=1 m1+110 1+148 1924.18Im0.053 1+148 1925.68 1923.18 T31+130 1 +168.5 1922.201 1+168.5 ____1+150 1+188.5 1921.70 1+188.5 1923.201920.20T21+170 1+208.8 1919.80 1+208.8 1921.30 1918.80T21+190 1+228.80 1918.90 Q = 10.7 m3/s 1+228.80 Br =7.10 m1+205 1+238.80 1917.80 L = 146.95 m 1 +238.80 1919.30 1916.80 T2 Ir = 0.0201 +220 1+254.45 1917.30 Vm = 4.23 m/s 1+254.45 Hmáx 1 m1 +240 1+274.45 1916.60 Im = 0.064 1 +274.451+260 1+303.0 19t5.00 1+303.0 1916.50 1914T21+280 1+310.15 1913.70 1+310.15 1914701912.70T31+297.9 1+335.45 1912.25 1+335.45 1913.25 1911.25T31+310 1+347.95 1911.00 1+347.95 1912.001910T31 +330 1 +368.70 1909.80 Q = 10.7 m3/s 1 +368.70 Br =7.20 m1+350 1+388.70 1908.90 L146.50m 1+388.70 1910.40 1907.90T2 Ir0.0201+370 1+408.70 1908.40 Vm4.20mJs 1+408.70 Hmáx= 1.20n1+397.4 1+436.20 1907.80 Im = 0.055 1+436.201+410 1+448.70 1906.8011 +448.70 1907.80 1905.8 T31+430 1+469.70 1906.20 1+469.701+445 1+481.95 1904.80 1+481.95 1906.30 1903.80T2 11 +460 1 +496.95 1904.50 1 +496.951+480 1+517.95 1904.20 Q10.7m3/s 1+517.95 Br7.40m1 +500 1+538.95 1902.50 L = 166.75 m 1+538.95 1903.50 1901.50 T3 Ir = 0.0201+520 1+560.95 1901.80 Vm=3.76m/s 1+560.95 Hmáx1.10r1 +540 1 +580.95 1900.30 Im 0.049 1+580.95 1901.80 1999.30 731+560 1+605.45 1899.20 1+605.45 1900.20 1998.20T31+580 1+627.45 1897.80 1+627.45 1898.80 1996.8OT31+600 1+648.70 1996.90j 1+648.701 1879.90 1995.90T3
C. v--wt[
FFI:(TOS A GVIS A.IUiHL Y AGIAs AUlO
182
7. EFECTOS AGUAS ARRIBA Y AGUAS /TSP
7.1. PERFIL HIDRÁULICO
El problema de la determinación de la curva del perfil
antes y después de una modificación del lecho mediante la
implementación de obras inertes, es importante porque nos dará una
respuesta anticipada de las posibles consecuencias de la
construcción de los diques en la solera del cauce.
El perfil hidráulico antes de colocar las obras consiste en el
cálculo de los niveles de agua para la crecida máxima de la
microcuenca, éste permite obtener las características morfológicas
del tramo y sus subtramos como son: área, perímetro, calado, etc.
que son datos básicos paraC el cálculo de la pendiente de
compensación.
El método utilizado para calcularla superficie libre del agua
antes de colocadas las obras es el de Leach, éste fue explicado a
detalle en el capítulo y apartado 5.2.7.2.
De igual forma el perfil hidráulico después de colocadas las
obras ha sido obtenido con el cálculo de las condiciones de
estabilidad del cauce regulado, explicado en el capítulo y acápite
5.6. este perfil sirvió para el dimensionamiento de los elementos
inertes ubicados transversalmente al eje de la quebrada.
Los perfiles antes y después de colocadas las obras en el
lecho del cauce pueden verse en la lámina 8.
En el siguiente cuadro 7.1. se resume el perfil hidráulico
calculado para las condiciones antes y después de implantadas las
obras en los tramos a controlar.
CUADRO 7.1.
183
ABSCISA POR EL EJE DE PERFIL HIDRAULICO
LA QUEBRADA¡ANTES
o + 020.00O + 080.50O + 121.10o + 140.85o + 192.00o + 210.00O + 233.65O + 254.05o + 274.05o + 311.15o + 335.16o + 354.16o + 384.15o + 404.15o + 522.95o + 544.70o + 585.75o + 607.45o + 630.20o + 650.70o + 673.70o + 703.70o + 733.70o + 748.20o + 765.20O + 794.10o + 829.10o + 852.60o + 880.60o + 955.10o + 979.60o + 999.601 + 030.661 + 051.601 + 088.601 + 148.01 + 188.501 + 208.801 + 238.801 + 304.451 + 311.451 + 335.451 + 347.951 + 388.701 + 448.701 + 481.951 + 538.95
1994.501990.201988. 801987.001984.401984. 401980. 501979.301977.801975.501974.601972.201970.501969.201965.101964.101961.601959.801958.801956.501955.001953.301951.301949.001947.201946.101942.401940.201938.001934.501933.601932.201930.401928.901926.701924.181921.701919.801917.801915.101913.601912.251911.001908.901906.801904.801902.50
DES PUES
1995.501991.701990.801988.501985.901985.901982.001980.301978.80
• 1977.501975.601974.201971.501970.201966.601965.101963.101961.301959.801958.501956.001954.801952.801951.001948.701947.601944.401942.201939.501936.001934.601933.201931.901929.901928.201925.681923.201921.301919.301916.61914.601913.251912.001910.401907.801906.301903.50
1 + 580.95 1900.30
1 + 605.95 1899.000iEiffz 1901.80
1 + 648.70 1900.001896.40 1897 so
184
7. 2. ALTERACIONES DEL CAUCE
"Los torrentes son el origen principal de donde
provienen los acarreos de los ríos", efectivamente en el tramo en
estudio se puede observar, erosión de las márgenes, descenso del
lecho, todo lo cual se traduce en una generación masiva de
sedimentos que finalmente va ha parar en la zona de depósito del
torrente que comprende los poblados de Virgenpamba y Amable María.
Con el proyecto "Control de torrentes en la quebrada la
Chorrera, se pretende mantener el recorrido actual de la quebrada,
técnicamente cuando el lecho se ha profundizado y la protección de
los pies de las laderas exige un ensanchamiento del lecho para
consolidarse, generalmente se levanta el fondo por medio de presas,
azudes, (diques vertederos), entonces el fondo se hace escalonado y
así la pendiente eficáz para el arrastre de los acarreos disminuye,
bajo estos criterios se ha actuado en el estudio, determinando la
pendiente de compensación la que permitirá tener una sección estable
única y definida con tendencia a mantenerse igual en la misma época
del año.
7.3. CONCLUSIONES
De acuerdo a los perfiles de la superficie libre del agua
antes y después de implantadas las obras, nos permiten observar que
no se va ha alterar radicalmente el mismo, no se va ha producir
aterramientos de terrenos productivos, etc, por lo tanto de acuerdo
a este aspecto se puede continuar con el estudio. De no haber sido
así tendría que haberse reconsiderarse el diseño.
CAPITTLO VIII
EST1TIO #L tMC7O AMWENT%i
185
8. IMPACTO AMBIENTAL
8.1. INTRODUCCIÓN
De modo general en Estudio de Impacto Ambiental (EIA),
Puede definirse como un proceso de investigación, predicción,
interpretación y comunicación de los posibles efectos que un
determinado proyecto puede tener en el medio ambiente, de hecho un
proyecto que haya contemplado la variable ambiental con todos sus
pasos necesarios, tiene mayores perspectivas y posibilidades de
funcionar adecuada y eficientemente a largo plazo.
En vista de la amplia cobertura de los impactos ambientales
sobre el aire, el agua, los suelos, la economía y la sociedad, el
análisis es eminentemente multidiciplinario, es decir en el EIA
participan un conjunto muy amplio de disciplinas científicas y
técnicas que cubren el estudio de todo el espectro de la
problemática ambiental originada por las actividades de los
proyectos que se piensan realizar, definitivamente lo ideal es
realizar el EIA antes de la fase de construcción de la
infraestructura, de manera que los proyectos puedan ser
dimensionados y diseñados ambientalmente, con todas las seguridades
y controles del caso.
8.2. DEFINICIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL
Un impacto ambiental puede definirse como una acción o
actividad que produce una o más alteraciones en el medio o en alguno
de los componentes del medio. Estas alteraciones bien pueden ser
positivas o negativas, por lo que puede hablarse de impactos
ambientales positivos y negativos. Entonces un impacto ambientales
cualquier cambio físico-químico, biológico, cultural y/o
186
socioeconómico, que se puede atribuir al as actividades humanas con
la ejecución de un proyecto.
8.3. CLASIFICACIÓN AMBIENTAL DE PROYECTOS22
CATEGORIA I.
Proyectos Beneficiosos, que producirán una franca mejora al
medio ambiente, por lo que no requieren de un estudio de impacto
ambiental.
CATEGORIA II.
Proyectos Neutrales, que no afectan al medio ambiente, ni directa ni
indirectamente, y que tampoco requieren de un estudio de impacto
ambiental.
CATEGORIA III.
Proyectos Moderados, que pueden afectar moderadamente al medio
ambiente, y cuyos impactos ambientales negativos tienen soluciones
bien conocidas y fácilmente ap licables. Estos proyectos, si
requieren de un estudio de impacto ambiental.
CATEGORIA IV.
Impactos de consideración, son proyectos que pueden impactar
negativa y si gnificativamente en -el medio ambiente, incluyendo
poblaciones y grupos vulnerables en el área de influencia. Requieren
de estudios de impacto ambiental más complejos.
El proyecto "Control de torrentes en la quebrada la Chorrera"
22JUAN CARLOS PAEZ. 1991. Método de evaluación de impactos ambientales. Fundación
Natura. Quito Ecuador.
187
se lo ha ubicado en tercera categoría, debido a que las obras a
realizarse pueden afectar moderadamente al medio ambiente, por lo
que se va ha proseguir con el estudio de impactos ambientales.
8.4. METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES.
Matrices Causa-Efecto (Sistemas de Leopoid, Moore)
Las matrices causa-efecto son, sobre todo, métodos de justificación
Y valoración que pueden ser ajustados a las distintas fases del
proyecto, realizando un análisis de las relaciones de causalidad
entre una acción dada y sus posibles efectos en el medio. De éstas
metodologías la que más se destaca es la de Leopold.
8.4.1. MATRIZ DE LEOPOLD.
La base del sistema es una matriz en que las
columnas contienen una lista de actividades a ser generadas por el
proyecto y que pueden alterar el medio ambiente, y las filas que
están conformadas por listas de las características del medio (o
factores ambientales) que pueden ser alterados. De este modo se
definen las relaciones existentes.
El número de acciones o actividades que figuran en la matriz
son 100, y 88 el de efectos ambientales, por lo tanto, existen 8.800i nteracciones posibles; además, en cada celda se colocan dos números
en un rango de 1 al 10, en la que el 10 corresponde a la alteración
máxima provocada en el medio ambiente y 1 a la mínima. El primer
número ubicado en la parte inferior derecha de la celda indica la
importancia del impacto en relación a la magnitud del proyecto, y el
segundo número ubicado en la parte superior izquierda indica la
magnitud del impacto, precedidos de un signo (+) o (-) según se
188
trate de efectos en provecho o desmedro del ambiente,
respectivamente.
No todas las acciones se aplican en todos los proyectos, por
lo que la matriz de interacción se reduce no tablemente al punto de
permitir que la información sea manejable.
8.4.1.1. PASOS A SEGUIRSE EN LA ELABORACIÓN DE LA
MATRIZ DE LEOPOLD PARA EL PROYECTO.
1.- Delimitación del área que será evaluada.- en el presente
proyecto el área a evaluarse será el cauce y contornos de la
quebrada específicamente y de manera general toda la microcuenca.
2.- Determinación de las actividades que e j ercerá el proyecto sobre
el área.- para el presente caso se ha utilizado el anexo 8.1. en la
que se nomina a las .actividades de conformidad con la matriz de
Leopold.
De esta forma las actividades a realizarse directa o
indirectamente son:
- Alteración de la cubierta vegetal.
- Levantamiento topográfico.
- Préstamo de materiales para la conformación de los diques.
- Excavación superficial
- Construcción de diques
- Modificación del Hábitat
- Control de la erosión
189
- Protección de orillas
- Modificación y control de la cuenca hidrográfica.
3.- Determinación en cada acción que factor ambiental se afecta.- en
el caso que se esta analizando, se supone que los parámetros
ambientales afectados por las acciones son:
- Vegetación
- Características del cauce
- Uso de la tierra
- Características del suelo
- Sólidos disueltos y turbiedad del agua
- Ganadería y animals domésticos
- Salud y seguridad
- Bienestar social y trabajo
- Vectores de enfermedad.
Las interacciones entre cada acción y parámetro ambiental se
pueden apreciar en la matriz que se presenta a continuación.
d o- ciu'Lflcs a) - ci
- L3 0) - - U) -f-
u o t - .0 10)CI a) (s- cio -p L+ ci —
E- ci - >
41 u U
C -a) C ci)
E o 2 2 jci E'- U U
ci .p cici ci (5C +'L > >
0)0) > 0)QJ U U Oa) X X O O L 00)
<> _J Q..-, Li LI x U CL
2 /// >/i ++8
++5/8
8 3 %5
^2 3 ~2 -8
1 ;/1 /^/6 +' 1 ^/6
- 1 ;^/ +7 +l +6
0/
^/5^3/+9/
r2 1
7
6/3/9/9/5
/L7/7%/7 ^/3
;^/17/Z ^/5
Vegetacion
Carac-ter-isticas del cause
Uso de lo. tierra
Caracteristicas del suelo
Solidos disueltos y turbiedaddel agua
Ganaderia y animales.j domesticos
Li Salud y seguridad
' Trabajo y BienestarSocio.(
uVectores de, enfermedad
Promedio (+)Promedio (-)Promedio o.rltmetico
Forma como c:::.. - ':crafectado por 0:
Promedio (+)
4 j
4
3 3 70
3 4 7c)
5 o 221
2 1 12
5 0 71
^/4
-11 -2 -10 -40 17 309 151 212 Surnat + 572
Pm r m n e- mmm e- e, rl e, n re- n n e, -Por + e," _..._ __..•
191
8.4.1.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA MATRIZ DE
LEOPOLD.
En el caso particular de las acciones:
Alteración de la cubierta vegetal (-5)
Préstamo de material (-4)
Excavación superficial (-4)
Construcción de diques (-4)
Son consideradas negativas para el medio ambiental, puesto que su
promedio negativo esta entre (4 y 5 ), mientras que las acciones:
Control de la erosión (+6)
Protección de orillas (+7)
Modificación y control de la cuenca hidrográfica (+8) medio
positivo esta entre (6 y 8)
De conformidad con el medio aritmético obtenido, la acción más
beneficiosa es el control de la erosión y la más detrirnental es la
de préstamo de materiales para conformación de los gaviones.
Finalmente la suma por separado de los promedios aritméticos
tanto para las acciones (columnas) y los factores ambientales
(filas), éste debe coincidir como en el presente, puesto que nos da
una magnitud con signo positivo significa que toda la etapa del
proyecto producirá un beneficio ambiental, si el signo hubiese sido
negativo, el proyecto será detrimental y, de ser necesario su
ejecución se deberá tomar las respectivas medidas tanto de
mitigación como de corrección y control.
192
8.5. MEDIDAS DE MITIGACIÓN O PREVENCIÓN.
Las medidas de mitigación, son el conjunto de obras
físicas, planes, proyectos o componentes específicos del sistema,
que se deben construir o materializar para reducir al mínimo, o
eliminar totalmente, los impactos negativos del proyecto en el
ecosistema comprendido dentro de la zona de influencia de aquel,
estas medidas son consideradas y establecidas en la fase de
localización y diseño del proyecto.
En el caso puntual del presente proyecto los impactos
negativos a los que se le va ha tomar medidas son:
- Alteración de la cubierta vegetal
- Préstamo de materiales para la construcción de los diques y,
- Excavación superficial.
Para esto se ha considerado las medidas generales aplicadas en
todo proyecto esto es:
- Un plan de reforestación y,
- Un programa de educación ambiental a los moradores del sector.
8.6. CONCLUSIÓN.
Como conclusión se puede anotar que desde el punto de vista
ambiental el proyecto es altamente beneficioso principalmente por el
control de la erosión del cauce y de la microcuenca, por lo tanto
bajo esta consideración el proyecto puede-ser realizado.
1
t4t,
IAPITUL IX
III:SIJIPIJF:S1.O PROGRAMACIÓNui LA OUIU Y ESTUDIO lflF4WflJøLiDAl »EL PROYECTO
193
9. PRESUPUESTO,PROGRAMACIÓN DE LA OBRA Y ESTUDIO DE
FACTIBILIDAD DEL PROYECTO.
9.1. PRESUPUESTO.
9.1.1. GENERALIDADES.
Para la elaboración del presupuesto referencial
de la obra civil del presente proyecto, además de estimar las
cantidades de la obra, es necesario realizar el análisis de los
precios unitarios de cada uno de los rubros, tomando en cuenta la
incidencia tanto de los materiales, los equipos y la mano de obra en
el costo por unidad de medición. Los análisis de precios unitarios
se han realizado recopilando información y estudiando diversos
presupuestos de obras de control de torrentes presentadas por
empresas contratistas especializadas.
Los precios y salarios son los aprobados por la contraloría y
vigentes al mes de enero de 1996,los rubros para la presente obra
civil son lo siguientes:
1 Replanteo (km)
2 Desbroce limpieza y remoción (m2)
3 Excavación suelo normal clase A en seco (m3)
4 Excavación suelo normal clase A en agua (m3)
5 Excavación en conglomerado clase B en seco (m3)
6 Excavación en conglomerado clase B en agua (m3)
7 Diques de gaviones tipo 1 (mi)
194
8 Zampeado tipo 1 (u)
9 Dique tipo II (mi)
10 Zampeado tipo II (u)
11 Dique tipo III (mi)
12 Zampeado tipo III (u)
13 Hormigón simple F'c 180 Kg/cm2, para protección crestas (m3)
En cada rubro se ha analizado los siguientes costos:
9.1.2. COSTOS DIRECTOS.- Se relacionan a:
- Costo de los materiales de construcción.
- Costos del equipo y maquinaria de Construcción y su costo
horario.
- Costos de los salarios al personal de construcción.
La sumatoria de estos costos •viene a constituir lo que se denomina
costos directos, que no es otra cosa que la suma de los costos de
material, mano de obra y equipo que se requiere para la ejecución de
una determinada actividad, de conformidad a la unidad de medida que
se utilice.
9.1.3. COSTOS INDIRECTOS.-Se denominan así a los
siguientes:
- Costos generales del contratista
- Imprevistos
- Utilidades
195
Los costos indirectos para el presente proyecto se han considerado
el 25% del costo directo.
9.1.4. PRESUPUESTO TOTAL.
El presupuesto de la obra es el resultado de la sumatoria de los
precios unitarios de los rubros multiplicados por las cantidades
estimadas de cada rubro.
El análisis detallado de cada rubro y su debido presupuesto se
presenta en los anexos.
9.2 PROGRAMACIÓN DE LA OBRA
9.2.1. GENERALIDADES
Un proceso de programación comprende la
organización de taréas y su forma de ejecución, permitiendo el
ordenamiento en que serán realizadas, contempla la planeación de
tiempos y de recursos físicos, humanos y financieros, cualquier
sistema de programación de proyectos indica únicamente precedencias
secuencias, constituyéndose en un esquema y/o crongrama de trabajo
del proyecto u obra a desarrollar.
9.2.2. MÉTODO GRÁFICO O DIAGRAMA DE GANNT
Existen varios métodos para la
programación de proyectos, para el presente se va utilizar el método
de "programación gráfica" denominado diagrama de gannt.
Este método usa barras o columnas horizontales que muestran
cantidades o tareas de un proyecto con sus respectivas duraciones,
indicando también las fechas referidas al calendario de manera que
permite comparar las previsiones con las realidades
196
9.2.3. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN DE OBRAS PARA
EL PROYECTO
Para la preparación del cronograma se
han presentado las siguientes exigencias fundamentales:
- Ejecutar la obras para la regulación del cauce solamente en
época de verano, esto es en los meses de: julio, agosto,
septiembre, octubre, noviembre.
- Se construirán en forma paralela todos los diques comprendidos
en un tramo que signifique dar solución parcial al proyecto.
- Es recomendable iniciar lo más próximo posible los trabajos de
reforestación y protección de taludes.
- La secuencia a seguir en la construcción del dique será:
Replanteo
Limpieza y desbroce
Excavación a cielo abierto
Conformación del dique
Conformación del zampeado
Protección de la cresta con H°S
Para cubrir con estas exigencias se ha considerado conveniente
cuatro frentes de trabajo, los cuales los analizaremos a
continuación, pero antes se debe indicar que primeramente y en forma
general para los cuatro frentes de trabajo, se desarrollará una
actividad que es el replanteo.
197
Actividades a desarrollarse para cada frente de trabajo:
- Tres de los cuatro frentes estarán destinados a realizar las
actividades necesarias para la conformación de tres diques
respectivamente esto es:
Limpieza, desbroce y remoción
Excavación
Conformación del dique y zampeado
El cuarto frente se concretará a fabricar el hormigón para la
protección de los diques ya acabados.
El cronograma de trabajos a realizarce se encuentra en los
anexos del presente capítulo.
198
9.3. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO
Este estudio se realizará mediante la técnica de evaluación de
proyectos de inversión. La evaluación de inversiones refleja la
comparación de ventajas y desventajas de asignar los recursos
requeridos para su realización, estos beneficios y costos se miden
con relación a los objetivos del proyecto, así se pueden distinguir
las siguientes evaluaciones:
9.3.1. EVALUACIÓN FINANCIERA.
Intenta medir el efecto del proyecto desde el
punto de vista de la empresa, responde a la pregunta: ¿Vale la pena
la inversión de hoy a cambio de los flujos de beneficios de los años
venideros?, es decir mide efectos desde el punto de vista de un
subgrupo de la población del país (evaluación microeconómica),
valorando costos .e ingresos.
9.3.2. EVALUACIÓN ECONÓMICA.
La evaluación macroeconómica, considera el punto
de vista de la economía en su totalidad, es decir que computa los
beneficios y costos que afectan a todos los residentes de un país
para determinar si el proyecto mejora el nivel de bienestar
económico de dichos residentes en su conjunto, se parte de la
información desarrollada en la' evaluación microeconómica o
financiera.
9.3.3. EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL
Busca medir el impacto que una determinada
199
inversión tendrá sobre el bienestar de la Comunidad, se intenta
cuantificar los Costos y beneficios sociales directos, indirectos e
i ntangibles, además de las externalidades que el proyecto puedegenerar.
9.3.3.1. BENEFICIOS SOCIALES INDIRECTOS
INTANGIÉLES
Son aquellos beneficios en que la
valoración monetaria se hace difícil o imposible como ejemplo
tenemos los de impacto ecológico, incremento del nivel de salubridad
o biesnestar, etc., pero no por ello dejan de considerarse en la
evaluación económica del proyecto de desarrollo local. Deberán
introducirse en el análisis mediante consideraciones cualitativas de
tal manera que se sumen a otros elementos de juicio para la decisión
final, por lo tanto ".no podemos eliminar lo cualitativo de nuestros
planes y disociarlo de lo cuantitativo con el pretesto de que lo no
medible no influye, los procesos sociales, como procesos humanos
ricos y complejos, están muy lejos de poder ser precisados y
explicados con variables numéricas".
9.3.3.2. EXTERNALIDES
Son las repercusiones que el proyecto causa en otros entes
económicos o grupos sociales distintos de los usuarios, por ejemplo:
deterioro ambiental y contaminación.
9 . 3.4.CRIRIOS PARA LA EVALUACIÓN
Los costos y beneficios de los proyectos con
objeto financiero, económico, económico-social, ocurre en diferentes
momentos a lo largo del tiempo por lo tanto los criterios a utilizar
para la evaluación toman en cuenta este punto pudiendo anotarse
200
entre estos:
- Valor actual neto (VAN)
- Tasa interna de retorno (TIR)
- Relación beneficio costo (B/C)
- Análisis de sensibilidad, etc.
Todos estos métodos toman en cuenta el valor del dinero en el
tiempo.
9.3.5. EVALUACIÓN ECONÓMICA-SOCIAL DEL PROYECTO "CONTROL
DE TORRENTES EN LA QUEBRADA LA CHORRERA"
Puesto que el objetivo principal del proyecto
es:"Controlar la erosión de la microcuenca, para permitir que la
población del sector utilice la tierra como recurso productivo", nos
encontramos frente a un objetivo social es decir sin ningún fin
financiero, debido a esto la evaluación se enmarcará en el análisis
de costos y beneficios netamente sociales que incluyen los
beneficios intangibles (beneficios ecológicos, medio ambiente,
etc.).
9.3.6. ESTIMACIÓN DE COSTOS Y BENEFICIOS SOCIALES
Dentro de los costos tenemos:
a) Costos directos.- Son los vinculados con la ejecución de obras
para la puesta en marcha del proyecto, este dato se tomo del
presupuesto y suma: 234'537.921 millones de sucres.
Los beneficios denominados intangibles cuyo concepto se
expresó en el apartado 9.3.3.1., para el presente proyecto estos
201
son:
- Control de la calidad de vida de los habitantes del sector.
- Obtencion de la tierra para la producción agrícola.
- Me j oramiento del paisaje, entre otros; pudiéndose sintetizar comoun proyecto de desarrollo del medio ambiente.
Uno de los criterios para la evaluación cuando se trata de
estos beneficios, es ubicar el proyecto dentro del ranking de
prioridades del país y por ende la vialidad de recursos que se
asignan a dichos proyectos.
En el país se ha priorjzado los recursos y se ha destinado
principalmente a otras áreas no menos importantes como son salud,
vivienda, educación, etc., en cuanto a la asignación de recursos
Para proyectos de desarrollo ecológico y ambiental se lo ha asignado
a los sectores de explotación petrolera preferentemente, por su alta
incidencia en el medio ambiente.
9.3.7. CONCLUSIÓN.
Debido a que los beneficios del proyecto en
términos económicos se denominan i ntangibles y que para su
evaluación ha sido necesario ubicarlo dentro de las prioridades del
país, bajo este punto de vista el proyecto no es factible puesto que
sus objetivos no están dentro de las prioridades o necesidades de
primer orden del país.
202
9.4. PRESUPUESTO APROXIMADO PARA LA OBRA BIOLÓGICA
Adicionalmente a las obras civiles se realizará
actividades concernientes a la protección de orillas estas son:
1) Fajas biológicas en taludes
2) Reforestación en orillas
Como primer punto analizaremos las fajas biológicas en taludes
que consiste en la siembra de tepes o panes de césped extraídos de
las laderas explicado con más detalle en el capitulo VI apartado
6.7, puesto que según algunos autores estos desalojos de césped en
las laderas deben ser repuestos, el área a reponer será igual al
área a proteger esto es:
A = 2(6x1600) = 19200 m2: 2 hectáreas aproximadamente es decir 6
metros de talud a cada margen con una longitud igual a 1600 metros.
Considerando un rendimiento de la semilla de
50 Kg/hectárea, y adoptando el precio del Kg de semilla de césped en
12.500 sucres dato dado •por empleados de Predesur en el vivero de
Jipiro, el costo total sería de 1'250.000 sucres.
Como segundo punto analizará la reforestación en orillas, que
consiste en la siembra de árboles principalmente del sauce por su
adaptación y consolidación de sus raíces a los terrenos de orillas,
se ha considerado sembrar 20m a cada lado de las márgenes que da un
total de superficie a sembrar igual:
A = 2(6x1600) = 64000 m2: 6.4 hectáreas aproximadamente.
La densidad de árboles por superficie de orilla recomendada
203
por expertos es de: 1600 árboles/hectárea, que multiplicada por la
superficie a sembrar da un total de 10240 árboles, el costo de un
árbol de sauce es de 100 sucres dato obtenido en el vivero de
Predesur en Jipiro, que multiplicando por el total de árboles
necesarios nos da un total de 1'024.000 sucres necesarios para la
adquisición de los árboles para la reforestación. Sumando los costos
de la adquisición de semillas y árboles nos da un resultado igual a
2'214.000 sucres, necesarios para la adquisición del material
biológico necesario.
De manera general se estima que siembra de árboles y semillas
tiene un costo de 200% de la adquisición de los mismos esto da un
total de 4'548.000 sucres, que sumado al costo de adquisicion de
árboles y semillas nos dan un presupuesto aproximado de obra
biológica igual a 6'822.000 sucres.
A1'IXOS
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UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA - FACULTAD DE INCENIERIA CIVIL.ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOSPROYECTO DE TESIS: CONTROL DE TORRENTES DE LA QUEBRADA LA CHORRERASECTOR :VIRGENPAMBARUBRO No.4 CONCEPTO: EXCAVAC ION MANUAL SUELO NORMAL UNIDAD.
CLASE AENAGUA. M3(A)MATERIALES. UNIDAD 11 CANTIDAD PRECIO COSTO
DESCRIPCION. IDE MEDID UNITARIO TOTAL
TOTAL (A) 0.00
(B)MANO DE OBRA. NUMERO SALARIO SALARIO IRENDIMIEN1 COSTOHDESCRIPCION. PERSON BASICO REAL, UÍH TOTAL
1 IMAESTRO ESTRUCTURAS MAYOR 1 0.10 31,014641 3.876.83 1 0.601 646.1421PEON CAT. 1 1.00 26,367.04 3,295.881 0.551 5.992.51
TOTAL (B). 6,638.65(C)EQUIPO. POTENCIJJ NUMERO COSTO RENDIMIEN COSTO
DESCRIPCION. HP IDE UNIDADI1 HORARIO POR HORA TOTAL1 HERRAMIENTAS MANUALES (5% MO) 331.932 BOMBA DE AGUA DE 2" 1.00 5,000,00 0.60 8.333.33
TOTAL (C). , 8,665.27
(D)TRANSPORTE. DISTANCIA11 CANTIDAD I C.UNITARIO COSTODESCRIPCION. KM POR KM 1 TOTAL
TOTAL (D). 0.00
(E) COSTO UNITARIO DIRECTO F(A) +(B) +(C) +(D)] 15,303.91(F) GASTOS GENERALES 10% x (E) 1,530.39
COSTOS (G) IMPREVISTOS 2% x [(E)+(F)] 306.08(H) UTILIDADES 10% x [(E)+(F)+(G)1 1,530.39
INDIRECTOS (1) GASTOS FINANCIAMIENTO Y CONTRATUALE3% x [(E)+(F)+(G)+(H)] 459.12(J) OTROS.
TOTAL DE COSTOS INDIRECTOS: 25% 3.825.98HOJA: 4 DE: 13 PRECIO UNITARIO TOTAL: 5/. 19,129.89ELABORO: EGDA. MERECEDES ROJAS J. 11 PRECIO UNITARIO ADOPTADO: 5/. 19,130.00FECHA: LOJA, FEBRERO DE 1996
REPRESENTANTE LEGAL U OFERENTE
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA - FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL.ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOSPROYECTO DE TESIS CONTROL DE TORRENTES DE LA QUEBRADA LA CHORRERA
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UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA - FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL -ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOSPROYECTO DE TESIS: CONTROL DE TORRENTES DE LA QUEBRADA LA CHORRERA
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA - FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL -PRESUPUESTO DE OBRA CIVILPROYECTO DE TESIS CONTROL DE TORRENTES DE LA QUEBRADA LA CHORRERASECTOR : VIRGENPAMBA
Limpieza, desbroce y remocionReplanteo y ubicación de obraExcavación suelo normal manual clase A en secoExcavación suelo normal manual clase A en aguaExcavación en conglomerado clase B en secoExcavación en conglomerado clase B en aguaDique de gaviones tipo 1Zampeado dique tipo 1Dique de gaviones tipo IIzampeado dique tipo IIDique tipo IIIZampeado dique tipo IIIHormigón: protección de crestaTOTAL:
P.
1,747.0094,855.007,937.00
19,130.009,500.00
23,131.00821,963.00646,626.00768,562.00528,856.00553,392.00429,825.00597,332.00
TOTA
2,271,100.00156,387.44748,855.95
3,525,659.00896,325.00
17,047,547.0016,044,717.762,586,504.00
84,157,539.0012,163,688.0061,094,476.809,885,975.00
23,773,813.60
12345678910111213
Ti
m2 ,300.00km. 1 65m3
94.35m3
184.30m3
94.35m3
737.00ml
19.52u 4.00
ml
109.50u 23.00
ml
110.40u 23.00
m3
39.80
0.97 i. 4
2,586,50400 E84 ,157,53900 112,163,6880061,094,476809,885,97500
23,773,8136034 352 589.00
2271,10000156,38744748,85595
3,525,65900896,32500
17,047,547.00o
1.1035.91
4.2210.14
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CRONOGRAMA DE TRABAJOSP ROYECTO DE TESIS: CONTROL DE TORRENTES DE LA QU EBRADA LA CHORRERA - SECTOR VIRGEN PAMBA
1 ¡Limpieza desbr-oce y remoción2 ¡Replanteo y ubicación de obra3 ¡Excavación suelo normal manual clase A en s4 ¡ Excavación suelo normal manual clase A en ac5 ¡ Excavación en conglomerado clase B en seco6 1 Excavación en conglomerado clase B en agua71¡ique de gviones tipot --8 ¡Zampeado dique tipo 19 ¡Dique de gaviones tipo II10 ¡zampeado dique tipo II11 ¡ Dique ljpoijj12 Zampeado dique tipo III13 1 Hormión 2tecdónde cresta
/00 •/..
90
80
70
60
50
40
30
20
/00
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJAFACULTAD DE INGENIERJA CIVILCRONOGRAMA VAL ORADO DE TRABAJO
PROYECTO DE TESIS: CONTROL DE TORRENTES DE LA QUEBRADA LA CHORRERA-SECTOR VIRGEN PAMPA
CAPITVL4 X
C4NCtUSIOjES YIIftMEFDACJftLS
220
10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
10.1. CONCLUSIONES
Las conclusiones se pueden resumir en los siguientes
literales:
10.1.1. La mayor parte de la cuenca se encuentra
desprovista de una buena cobertura
vegetal protectora, lo que impide la infiltración por percolación
del agua pluvial y por el contrario tiende a favorecer la
escorrentía y con ello el proceso ascelerado de erosión.
¡ 10.1.2. Los eventos extraordinarios en el tiempo
y en el espacio, se han agrabado por el
mal manejo de las laderas de la Chorrera y curso de la quebrada
(deforestación, cultivos no apropiados. etc.)
10.1.3. El control de torrentes con obras
civiles permiten corregir los perfiles
hídricos correspondientes, disminuye su pendiente como tambien la
velocidad del agua en el cauce, cuya consecuencia incide
directamente en la reducción de la erosión de fondo como también de
la erosión lateral.
10.1.4. El mayor problema urbano esta directamente
relacionado con el reemplazo del sistema
natural de drenaje de las' quebradas por una red de alcantarillas que
no son técnicamente dimensionadas para evacuar las crecidas
violentas de los torrentes
10.1.5. Del análisis de factibilidad ecónomica
del proyecto se desprende que: el
221
proyecto no efactible puesto que el mismo no se ubica dentro de
las necesidade?s de primer orden enlistadas en el plan de acción del
gobierno.
10.1.6. Tomando en cuenta el apartado
anterior se puede adoptar como solución
un proceso natural de recuperación, que se lo puede ascelerar con
una campaña de forestación.
10.1.7. Como conclusión general, se 'puede
indicar qie los objetivos planteados han
sido cumplidos en toda su extensión, durante la realización de la'
presente tésis. -
10.2. RECOMENDÁCIONES
Entre las principales recomendaciones se pueden citar-
las siguientes:
10.2.1. Reimplantar arbustos'yótra
vegetación de, protección preferentemente
autóctona junto a las orillas de la quebrada.
10.2.2. Tratar de eliminar los cultivos o
cambiar los sistemas-de labramza, situados en
los bordes de la quebrada, en especial dé aquellos tramos de
pendiente muy fuerte.
10.2.3. Por el relieve mismo de la quebrada se
debe propender a favorecer la generación de la
vegetación 'natural en sitios ocupados por la influencia humana, así
222
como dar reforestación, pues esta zona esta destinada exclusivamente
a la agricultura y debe constituir un verdadero cordón verde que
desempeñe un papel purificador ambiental del aire, el cual esta'
sujeto cada vez a una mayor conformación por efecto del crecimiento
urbanístico e industrial.
10.2.3. Realizar la construcción de diques de control
torrencial para fijar el lecho de la quebrada, así como los taludes
y evitar una socavación permanente en las épocas de mayor
precipitación.
10.2.4. Es interesante considerar la posibilidad de
poder utilizar las aguas de las crecientes de la quebrada para el
riego de las zonas de Chinguilanchi, Amable María, Virgenpamba.qiie
actualmentre son zonas secas, pero que podrían producir frutas y-.
hortalizas para el con sumo de la ciudad. '.
Para esto sería neceSaricÇ construir un reservorio a fin de
almacenar y regular estos cudales que snrnuyvariables.
10.2.5. Para apreciar-méjor 'las relacioñs ente las
características físicas de la zona, las lluvias
y la escorrentía, es necesario equipar la cuenca de Loja con una red
pluviométreca de mayor densidad de tal forma de llevar a buen
término los estudios hidrológicos que se realicen para diversos
fines.
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PLANOS
índice lámina
-Topografía e implantación
1/8
-Topográfía e implantación
2/8
-Topografía e implantación
3/8
-Topografía e implantación
4/8
-Detalle de diques tipo, secciones transversales,
detalle del armado de la malla electrasoldada 5/8
-Perfiles transversales
6/8
-Perfiles transversales
7/8
-Perfiles longitudinales 8/8
