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ESTUDIO HIDROLOGICO PROYECTO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. LIBERTAD, DEL JR. 08 DE OCTUBRE, JR. PUNO Y VÍAS TRANSVERSALES DEL DISTRITO DE LIMBANI, PROVINCIA DE SANDIAPUNO
ESTUDIO HIDROLOGICO 1 .0 0
INTRODUCCIÓN 1.0 1
OBJETIVOS DEL ESTUDIO El pres presen ente te Estu Estudi dio, o, en el Capí Capítu tulo lo de Hidr Hidrol olog ogía ía,, pers persig igue ue alca alcanz nzar ar los los siguientes objetivos:
1.0 2
Evalua Evaluarr la caract caracterí erísti stica ca hidrol hidrológi ógica ca y geomor geomorfol fológ ógica ica de la cuenca cuenca que intercepta la zona del proyecto
!roponer las diversas obras de drenaje que requieran ser proyectadas de acuerdo a la evaluación y e"igencia hidrológica e hidrodin#mica del #rea del !royecto $ial, con la finalidad de garantizar su estabilidad y permanencia permanencia
UBICACIÓN DEL PROYECTO
El pres presen ente te proy proyec ecto to de inv inversi ersión ón p%bl p%blic ica a se encu encuen entr tra a loca localiliza zado do en el &epartamento de !uno, !rovincia de 'andía, &istrito (imbani )#rea urbana*, entre las cadenas occidental y oriental de los andes del sur con una altitud de +,+msnm. y coordenadas geogr#ficas /01 -23 +/-45 latitud sur y los 671 0/3 /6+75 longitud oeste, tal como se muestra en mapa a continuación
&8'989; &E (8?8
ESTUDIO HIDROLOGICO PROYECTO: MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE TRANSITABILIDAD VEHICULAR Y PEATONAL DE LA AV. LIBERTAD, DEL JR. 08 DE OCTUBRE, JR. PUNO Y VÍAS TRANSVERSALES DEL DISTRITO DE LIMBANI, PROVINCIA DE SANDIAPUNO
1.0
ACCESOS (a zona del proyecto es accesible por las siguientes rutas: CUADRO N! 01 VÍAS DE ACCESO
N °
TRAMO
1 Juliaca - Prov. Azángaro
DISTANCIA (KM) TIEMPO (MIN) TIPO DE VIA 77 Km
1 h 20 Min
Asfaltado
2 Prov. Azángaro - Dist. d Potoni !7 Km
1h "0 Min
Asfaltado
" Dist. D Potoni - Dist. #im$ani
1h 1& Min
A'rmado
%0 Km
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C"#$%& N! 02: A''()*+**$#$ # D*)%*& $( L*+#/*
Distrito de Limbani
Ciudad de Juliaca @AE?9E: cuarium P 6 102.82191 7M L&/*"$ $( # C"(/'# (ongitud de la cuenca medida desde el límite de la salida L+ 6 3.99; 7M Í/$*'( $( C&4#'*$#$ $( G%#(CA(; &E (> CA$> H8!'; *Cotas msnm --0 )/0 )30 )20 )0/0 200 -10 0 /0 )0 -0 00 (uma
)/0 )30 )20 )0/0 200 -10 0 /0 )0 -0 00 1330.)
Altura media
Altura $edia msnm -10-.00 )21-.00 )--.00 )-.00 /)-.00 --.00 -.00 03-.00 32-.00 )/-.00 0-.00 1/1-.1
Area Dren. +a -./ .2) 0-.-0 01.0) .11/.00 1--./ 1-).33 1.21 /.02 1.1) 0.-0
+,A 120/23.2 101.0 123.13)/1.1/1-20.1) 200)0.)-223.23 )3-/0. ))21/.- /33.31)21.)) -2)0.3)
)0).3/ msnm
Area Acum. +a -./ 2.20 //.0 1/.) 1--.)/ 13)).)/ 12//.22 0-).132.) 30.-) 1.2 .12
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CURVA HIPSOMETRICA 6---
? . / ) . > # * $ ( M # % " , A
--0--+----/---
--
/---
/--
---
--
A%(# A'""#$# >H#?
.00 .01
ANLISIS HIDROLÓGICO INORMACIÓN BSICA (a información b#sica que se ha utilizado para la elaboración del an#lisis hidrológico es la siguiente: .01.01 INORMACIÓN CARTOGRICA 'e utilizó la siguiente información: Carta ?acional proporcionada por el 8nstituto Meogr#fico ?acional )8M?*:
(imbani /- JmBescala /:-- ---:
.01.02 INORMACIÓN PLUVIOMTRICA 'e refiere a precipitaciones m#"imas en 0 horas registradas en las estaciones pluviomDtricas cercanas a la zona de estudio, habiDndose utilizado la siguiente información:
!recipitación m#"ima en 0 horas de la Estación !luviomDtrica OCrucero5 período /760 B --4 !recipitación m#"ima en 0 horas de la Estación !luviomDtrica O(imbani5 período /760 P --4 !recipitación m#"ima en 0 horas de la Estación !luviomDtrica O>ntauta5 período /760 P --4 $er >ne"o 8
(a ubicación y características de las estaciones pluviomDtricas localizadas en la zona de estudio o cercanas a ella, se presentan a continuación en el Cuadro ?1 -6
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CUADRO N! 0; ESTACIONES PLUVIOMTRICAS EN LA ONA DE ESTUDIO !N%#DAD NO$4R! D! %#PO OP!RADO LA !(%AC#5N RA
U4#CAC#5N LA%#%UD
LON'#%UD
AL%#%UD msnm
PRO6#NC#A
R!'#5N
P!R#ODO D! R!'#(%RO
Crucero
CO
(!NA$+# 1)º17)).)8 (
30º017).38 9
)10
Carabaya
Puno
1/) : 003
Limbani
CO
(!NA$+#
1)º0/71.-8 (
/º)70.8 9
0
(andia
Puno
1/) : 003
Antauta
PLU
(!NA$+#
1);07008 (
30;-7008 9
)1-0
(. A. Putina
Puno
1/) : 003
En el cuadro ?1 -4 se presentan las series históricas de precipitaciones totales mensuales CUADRO N! 0=
'E8E H8'9Q8 C> &E !EC8!8 9>C8;? E' (E ' )mm* P E'9>C8 ;?E': CACE ;, >?>?E> , >?9>A9 > * CRUC!RO L#$4AN#
1/) 1/1/ 1/3 1/2 1// 1/30 1/31 1/3 1/3 1/3) 1/31/3
/.)).) --. 3).0 31.2.0 )/3. -/0.0 ))1.) )-.3 )1. 3. )-.3
-.-.) -.1 --2.0 -2. -3./ )/.)1. 2.) -3.0 . 3. -/.
AN%AU%A
)). 0.)/.2 2--.) 1&-. 1&). 31.31/.) )2.3 33.) 3-.2 -). /.2
ACU$ULADO ACU$ULADO
/.)2 2-./ 10/1. 1-.13.31 03).3) -31./ 11./ 0.2 )0-.0 ))/. )2.2 -3.0
-.-0 112-./0 13.00 20.00 212.0 2.10 )0-.0 )33.0 -0-.0 -232.0 -00.20 313).00 3330.0
ACU$ULADO
)).0 13).30 1203.10 -3.0 3./0 )1).30 )3).0 --1.10 )1.30 3001.30 3---.30 21-.-0 2-0).00
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1/33 1/32 1/3/ 1/20 1/21 1/2 1/2 1/2) 1/21/2 1/23 1/22 1/2/ 1//0 1//1 1// 1// 1//) 1//1// 1//3 1//2 1/// 000 001 00 00 00) 0000 003
))-. 31.0 -20. ).).0 )33.3 0-.0 2./ 2-.3 2. 2). -1. 23. /./0.2 1.) )/). 3-.1 )1-. 3. 302.) -.2 21.) /)./ -2.21 -3. 1).3 --0.1 )).) /-. /.0
0.0 3. /.0 0-./ 2/. 3-2. )23. 21.) 2/.0 213. 3/.1 -30.0 .3 2. -.3 -. .30.2 -1/.).3 10.0 --1.0 1).10 -3.10 -/0.0 3-.-0 -//.0 -/./0 -).0 .00 -3.-0
-).) -).1 --/.) 30. --).1 300.)/. )/.) )./ 313.2 0-.) -30./ 30. 3-0. 200.-02.) -)-.1 -)1. /).1 --.) --/.30 30.30 .0 30-.10 ).30 0).20 -/.0 )-.30 30.-0 12./0 --/.10
)3.20 ./
-).20
-313.2 22.3/ //.10 3/1.0 20). 2-1. 2313. /-)0.3 10-./) 112.111.0 11/.13 1-1.31/10.2 101.0 11.)1)103.3 1)32.2/ 1-1/2.1) 1---.3 1)).12 1-3/.- 1/0.20 13--.1/ 13/).01 12)-1.3 1/0-.) 1/1.00-2.2 0)-).01 02)3.03
23.0 /0)-.)0 /32.)0 10)).0 111.-0 11/3.10 1)-/.)0 10.20 1)12/.20 1-003.)0 1-3.-0 10.-0 1/0.0 131.20 121-0.-0 122.20 1/)-.0 00)/.10 0-2.0 101.0 1)1.-0 1/.20 20./0 2.00 /3.0 ))/.10 -)2.0 -2).0 22.20 3011.20 3-2).0
@AE?9E: 'E?> *" ? 12203.33 2/0.2) 30))01./3 3)200.3
* 130-/00 131-00 13-00 --//-000.000
" 0)-/.1 2)/2.3121 ))).23/ 101/--.3
>ltitud m* 0-044 msnm CUADRO N! 13 CALCULO DE PRECIPITACION ANUAL
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Alt itud msnm
Preci=itacion $edia Annual
Preci= itacion Corre@ida
>"?
"BE*
Crucero
> *? ? )10
)-.12311
-)2.3//3-
Limbani
0
0.)02-)/ )1-0 -1.1)1100 13)./
).-20/1/ --1.-/2 1-.3)10-)
Nombre !stacion
Antauta (uma
Preci=itacion media anual -11.)3012 mm
.2.0 TIEMPO DE COCENTRACION El tiempo de concentración es el tiempo requerido para que el agua llegue al punto de interDs desde el punto hidr#ulicamente m#s distante !ara la obtención de estos par#metros se utilizaron diversos formulas y criterios, siendo el valor tomado el correspondiente al promedio de los valores m#s pró"imos entre sí como se detallan en los c#lculos .2.1SOIL CONCERVATION SERVICE CALIORNIA 0.77
Tc= 0.0195∗
&onde: ( (ongitud &el ecorrido En lcantarillas, cunetas, etc &efensa riberea
RIESGO ADMISIBLE
VIDA TIL
PERÍODO DE RETORNO
-,
- aos
-0 aos
-,+7
aos
7 aos
-,60
aos
6 aos
-
aos
/- aos
)S* B !ara la obtención de la luz y nivel de aguas m#"imas e"traordinarias B 'e recomienda un periodo de retorno 9 de -- aos para el c#lculo de socavación
!ara fines de c#lculo de los caudales de diseo de las estructuras de drenaje a proyectar en el presente Estudio, se ha establecido adoptar como período de retorno de dichas estructuras los valores que se muestran a continuación en el Cuadro ?1 +0 de acuerdo a los criterios anteriormente e"puestos CUADRO N! 1=
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PRECIPITACIÓN MIMA PARA DIERENTES PERIODOS DE RETORNO PERÍODO DE RETORNO
P4 >?
Estructuras mayores )puentes*
-- aos
6-0
Estructuras medias >lcantarillas, cunetas, etc
/-- aos
42
- aos
-2
&efensa riberea
/-- aos
42
'ocavación puentes
-- aos
6+2-
socavación defensa riberea
-- aos
6-0
DESCRIPCIÓN
E"isten muchas situaciones para las cuales se requiere conocer la probabilidad de ocurrencia de una creciente durante un intervalo de tiempo específico, para lo cual recurrimos a la siguiente e"presión 1
1 − P &onde: 9 !eriodo &e etorno P =( 1− " ) n ¿ ¿ En Cualquier >o &e (a $ida Ttil &el ! !robabilidad &e Nue El 'uceso ?o ;curra T =¿ ¿ !royecto L !robabilidad &e Nue El 'uceso ;curra En Cualquier !eriodo &e ? >os &urante El !eriodo &e etorno ? $ida Ttil &e (a Estructura 1
>sumiendo: L -- F ? - >os CUADRO N! 18 PROBABILIDAD PARA PERIODOS DE RETORNO 6ida Util
Probabilidad
Ries@o de Falla
10 10 0 3 -0 100 1-0 00 -0
0./)) 0./3 0./21 0./2 0.//0 0.// 0.//) 0.//3 0.//2 0./// 0.///
0.0- 0.02 0.01/ 0.01) 0.010 0.002 0.00 0.00 0.00 0.001 0.001
%iem=o de Retorno 12 - 30 101/ 13) )2 - / 230
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00 )00 -00
0./// 0./// 0.///
Probabilidad de no ocurrencia
0.001 0.001 0.001
10) 1/1 13/
//.)I
El proyecto es un sistema menor, que, sin embargo, se articula a un sistema mayor e"istente en la ciudad, por lo tanto, seg%n las recomendaciones del ?E, se tomara un periodo de retorno para un sistema mayor de evacuación, con periodo de retorno de - aos . .00
INTENSIDADES DE LLUVIA
(as intensidades disponibles en la zona no cuentan con información referida a las intensidades registradas en la cuenca en estudio !ara su determinación se ha de utilizar la propuesta generada para la sierra sur del país y e"presado por: I = 0 . 4 6 02∗ P
&onde: 8
0 . 8 75
max
8ntensidad en mmUh
! !recipitación m#"ima en 0 horas CUADRO N! 19 CALCULO DE INTENSIDAD MIMA PARA RECUENCIAS DE OCURRENCIA Y DURACIÓN DE LA TORMENTA >LIMBANI?
1 ) 3 2 / 10 11 1 1 1) 11 13 12 1/
1/) 1/1/ 1/3 1/2 1// 1/30 1/31 1/3 1/3 1/3) 1/31/3 1/33 1/32 1/3/ 1/20 1/21 1/2
1.-0 1.20 12./0 .00 2.00 0.0 -.0 -).0 .10 3./0 )1./0 -.30 )-.0 ).)0 ).0 -).0 )-.)0 ).30 3.20
/.) /.-0 .0 .22 11.10 /.02 10.2 1-.13 10.1 1/. 1.0/ 3.22 1./ 10.13 1.) 1-.1) 1./3 1./ 11.0-
0.0 0.0-1 0.033 0.10 0.12 0.1-) 0.13/ 0.00.1 0.- 0.2 0.02 0. 0.-/ 0.20.)10 0.) 0.) 0.)23
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0 1 ) 3 2 / 0 1 ) 3 2 / )0 )1 ) ) )) PRO$!D#O D!(6. !(%AND.
.01
1/2 1/2) 1/21/2 1/23 1/22 1/2/ 1//0 1//1 1// 1// 1//) 1//1// 1//3 1//2 1/// 000 001 00 00 00) 0000 003
/.0 .00 -1.10 -1.00 /.10 3.)0 )-.0 )-.00 2.30 30.30 ).00 -.0 3.-0 0.10 -.00 ).20 31.0 12.-0 1.30 3.20 .00 -.00 .00 2.00 2.00
11.) 10.-/ 1).2 1). 11.2 10./) 1./ 1.23 11.2 1/.11 3.) 1).2 10./3 /.010. 10.2 1/.-./1 /.)3 11.0/.-3./ 3./ 2.-0 2.-0 11. .0
0.-1 0.-2 0.-) 0.-/0 0.10.)1 0.3 0./ 0.312 0.3)) 0.3/ 0.3/0.21 0.2) 0.23 0.2/3 0./ 0./)/ 0./3) 1.000 1.0 1.0-1 1.033 1.10 1.12
LEY DE GUMBEL Considerando que los valores e"tremos son cantidades m#"imas y mínimas seleccionadas de una base de datos, que conforman un conjunto de valores e"tremos los que pueden analizarse estadísticamente, en el caso de los fenómenos hidrológicos, la distribución que m#s se ajusta al fenómeno es la del 9ipo 8 )ley de gumbel* el cual esta e"presados por las siguientes ecuaciones
&onde:
T =−
It @actor de @recuencia
√ 6 π
[
0.5772
+ Ln ( Ln
T ) T −1
Vi : Krea de la cuenca )Jm* 8 8ntensidad en mmUhora Vt precipitación para el periodo de retorno N caudal en ltUseg CUADRO N! 22 CALCULO DE CAUDALES MAIMOS METODO MAC-MATH
10 10 0 3 -0 100 1-0 00 -0
3.02
-)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0). -)0).
0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.- 0.-
1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0 1.-0
1.-3 1-.)) 1.-0 13.) 12.3 12.3 12.21 1/.-3 1.1 . .0.1
1/313.2)).1 /3/.3 -0--.)2 --2.2 --2.2 31./) 2)2.0/ 0/3.22 )-0./3 )/2.) )10.)
1/.312 .)) ./3/ -.0-.--/ .--/ 3. 2.)2 0./3 .)-1 .)/2 ).10
MTODO RACIONAL (a descarga m#"ima de diseo, seg%n esta metodología, se obtiene a partir de la siguiente e"presión: % #=0.278
∑ C − A
$ = I
$
$
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#=
CIA
3.6 &ónde: N:&escarga m#"ima de diseo )m +Us* C: Coeficiente de escorrentía 8: 8ntensidad de precipitación m#"ima horaria )mmUh* >: Krea de la cuenca )Jm* m ?ro de sub cuencas drenadas
> 8 9c Ce C );'B-6-*
0-0++/ Im /76477 mmUhr /646/+07 min -+06/0 -06---CIA = #/-/-/-+ m+Useg
C>A&>( !8C; !8?C8!>(
3.6
319.29 F)( ;.00
COEICIENTE DE ESCORRENTIA (a escorrentía superficial es la que resulta de una lluvia que ha de generar un flujo de agua en la cuenca en estudio E)'&%%(/# S"4(%5*'*# @; &E LA'98? E Ce= ∗100 R
∗S0 . 1 5 5∗ R 2 E= 160 + 9∗T 0.185
&ónde: E Escorrentía determinada en la cuenca en mm 9 9emperatura media de la cuenca !romedio anual de precipitaciones ' !endiente de la cuenca Ce Coeficiente de escorrentía &e los c#lculos: 9 //1C // mm ' /F
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E
/++ mm C( 6 0.2;
'EMA? E( 98!; &E C;=E9A> En general la cuenca analizada posee una superficie y pendientes similares en toda su e"tensión por lo tanto la adopción de un coeficiente a travDs de la caracterización de su cobertura es una opción que se consideró en el proceso, los cuadros y c#lculos se muestran en los c#lculos siguientes
CUADRO N! 2 COEICIENTE DE ESCORRENTIA SEGN EL TIPO DE SUELO
AsFaltico Concreto %ecKo
0.3 0.3-
0.33 0.20
0.21 0.2
0.2 0.22
0./0 0./
0./0./3
0. 0.3 0.)0
0.) 0.)0 0.)
0.3 0.) 0.)-
0.)0 0.) 0.)/
0.)) 0.)/ 0.-
0.)3 0.- 0.--
0.0. 0.3
0.2 0. 0.)0
0.0 0.2 0.)
0.) 0.) 0.)
0.3 0.)0.)/
0.)1 0.)/ 0.-
0.1
0.
0.-
0./
0.
0.
Promedio& :3I
0./
0.
0.-
0./
0.)
0.)
(u=erior al 3I
0.)
0.3
0.)0
0.))
0.)3
0.-1
Condicion =obre >cubierta =asto T al -0I del Area? Plano& 0:I Promedio& :3I (u=erior al 3I Condicion =romedio >cubierta de =asto -0:3-I del Area? Plano& 0:I Promedio& :3I (u=erior al 3I Condicion buena >cubierta de =asto 3-:100I del Area? Plano& 0:I
Coeficiente de escorrentía G9ipo se 'uelo G -0 Coeficiente de escorrentía promedio -++
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El valor del coeficiente de escorrentía se ha establecido de acuerdo a las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas cuyos cursos interceptan el alineamiento de la carretera En virtud a ello, los coeficientes de escorrentía variar#n seg%n dichas características
=.00
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El rDgimen de precipitaciones pluviales en la zona es relativamente moderado. principalmente durante los meses de octubre B mayo, para fines del presente Estudio, se han utilizado los registros históricos referentes a precipitación total mensual, registrados en las estaciones de (imbani, puesto q est# en el proyecto y las estaciones de Crucero y >ntauta siendo las m#s cercanas a la ubicación del !royecto
(a fase de reconocimiento de campo permitió efectuar una evaluación integral del sistema de drenaje e"istente de las vías, en regular estado y cuyas capacidades hidr#ulicas son insuficientes !or la categoría de las vías a proyectarse, se determina el reemplazo de las mismas por estructuras de concreto tipo marco así garantizar el sistema de drenaje conforme a la demanda hidrológica y características geomorfológicas de la zona de estudio
(as descargas m#"imas de diseo de las obras de drenaje propuestas, fueron estimadas de acuerdo a la precipitación m#"ima de la zona para periodos de retorno de - aos y una vida %til de aos
El sistema de drenaje trasversal propuesto para las vías est# constituido por obras de !uentes vehiculares y drenaje longitudinal y transversal )cunetas
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laterales* y sistema de drenaje pluvial )sumideros, pavimentos, tuberías de evacuación y adoquinado*
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