ESTUDIO HIDROLOGICO

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EXPEDIENTE TECNICO PARA EL MEJORAMIENTO DE LA VIA DE INGRESO MO-100 PUENTE EL CHORRO – QUINISTAQUILLAS, DISTRITO DE QUINISTAQUILLAS – PROVINCIA GENERAL SANCHEZ CERRO - MOQUEGUA

TRAMO: KM. 00+000 AL KM. 06+500

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EXPEDIENTE TECNICO: “MEJORAMIENTO DE LA VIA DE INGRESO MO-100 PUENTE EL CHORRO – QUINISTAQUILLAS, DISTRITO DE QUINISTAQUILLAS – PROVINCIA GENERAL SANCHEZ CERRO – MOQUEGUA” KM 0+000 AL KM. 06+500

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ESTUDIO DE HIDROLOGIA E HIDRÁULICA 1. Generalidades

El objetivo del Estudio de Hidrológico es la elaboración del Expediente Técnico para el Mejoramiento de la Vía de Ingreso MO-100 Puente el Chorro – Quinistaquillas, Distrito de Quinistaquillas – Provincia General Sánchez Cerro – Moquegua Km. 00+000 al Km. 06+500

1.1. Ubicación y descripción del área de trabajo El tramo de carretera en estudio se ubica íntegramente en la Región Moquegua. Se inicia en la provincia de Mariscal Nieto, en el kilómetro 75+950 (cruce al Distrito de Quinistaquillas) de la carretera Moquegua – Arequipa,

con una

longitud total de 6.5 Km.

Coordenadas de Inicio y Fin

Inicio

:

E 300350.57 N 8124766.79

Fin

:

E 266965.50

:

N 8161244.72

Figura N° 01: Mapa de ubicación del proyecto

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1.2.

Área de influencia

El área total del proyecto contempla trabajos en 6.5 Km. de carretera, el presente informe Hidrológico en su contenido tendrá los cálculos hidrológicos para dicha área de influencia.

1.3.

Información meteorológica

Para realizar el estudio Hidrológico del sistema de drenaje se acudió a registros de precipitación que deben ser lo suficientemente extensos, por lo menos 10 años, que permitan confiar en los cálculos de caudales que cruzan la carretera, haciendo que este flujo circule adecuadamente a través de las estructuras del sistema de drenaje.

Para el tramo MO-100: Distrito de Quinistaquillas existe una estación controlada por SENAMHI, para su elección se tuvo en consideración la influencia que ejercen sobre la carretera en estudio La ubicación de las estaciones climatológica, utilizadas en el estudio Hidrológico, se muestran el Cuadro N°1. Cuadro N°01: Estaciones Meteorológicas N° Estación 1 La Pampilla 2 Yacango 3 Puquina 4 Coalaque 5 Quinistaquillas 6 Omate 7 Carumas 8 Ichuña 9 Imata 10 Socabaya

Latitud 16°25' 17°05' 16°38' 16°39' 16°45' 16°41' 16°48' 16°08' 15°50' 16°28'

Longitud 71°31' 70°51' 71°10' 71°01' 70°53' 70°59' 70°41' 70°32' 71°05' 71°32'

Altura (m) 2035 2191 2992 3600 1765 2166 2976 3792 4445 2277

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2. Objetivos  Revisar, analizar y evaluar la operatividad de un eficiente sistema de drenaje, desde su construcción, identificando los posibles orígenes de las fallas que se observen, proponiendo las mejoras que se requieran para su buen funcionamiento.  Ubicar e identificar los lugares de la carretera que tienen obras mayores, como badenes, analizando lo que requieren para la operación segura y eficiente de la vía, garantizando las condiciones futuras del tránsito en el área del proyecto.  Analizar y cuantificar los fenómenos concurrentes que afectan las obras de drenaje, para que se consideren en los diseño de las nuevas obras del sistema de drenaje a implementarse, incluyendo las obras de protección que fueran necesarias para el adecuado funcionamiento de la vía.

3. Análisis de la información meteorológica 3.1.

Análisis de la precipitación máxima en 24 horas En el tramo en estudio no existen estaciones de aforo que permitan estimar directamente los caudales, estas fueron calculadas en base a la información de lluvias máximas registradas en las estaciones ubicadas en el ámbito de la zona de estudio. Se analizó la información de lluvias máximas diarias registradas en la estación de Quinistaquillas, En el cuadro Nº 3 se presentan los valores registrados por el SENAMHI de esta estación.

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ESTUDIO HIDROLÓGICO Cuadro N° 03: Datos Estación Quinistaquillas Año Senamhi Weiss 2003 2.5 2.825 1991 3.1 3.503 1987 3.4 3.842 1995 4.2 4.746 1992 5.4 6.102 2009 5.4 6.102 2007 5.9 6.667 1996 6 6.78 1993 8.3 9.379 2010 8.5 9.605 1990 9.7 10.961 1998 10 11.3 1994 11.3 12.769 1999 11.3 12.769 1988 13.9 15.707 2006 15 16.95 2000 17.1 19.323 2011 17.5 19.775 2012 19.1 21.583 1989 23 25.99 2004 24.6 27.798 2002 25.8 29.154 2008 26.2 29.606 1997 27.5 31.075 2005 29.3 33.109 2001 54 61.02

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3.2.

Análisis de frecuencia de la precipitación máxima diaria. El análisis de frecuencia es una herramienta utilizada para, predecir el comportamiento futuro de las precipitaciones en un sitio de interés, a partir de la información histórica de precipitaciones. Es un método basado en procedimientos estadísticos que permite calcular la magnitud de la precipitación asociado a un período de retorno. Su confiabilidad depende de la longitud y calidad de la serie histórica, además de la incertidumbre propia de la distribución de probabilidades seleccionada. Cuando se pretende realizar extrapolaciones, período de retorno mayor que la longitud de la serie disponible, el error relativo asociado a la distribución de probabilidades utilizada es más importante, mientras que en interpolaciones la incertidumbre está asociada principalmente a la calidad de los datos a modelar; en ambos casos la incertidumbre es alta dependiendo de la cantidad de datos disponibles (Ashkar, et al. 1994). La extrapolación de frecuencias extremas en una distribución empírica de crecientes es extremadamente riesgosa (Garcon, 1994).

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El análisis de frecuencia consiste en determinar los parámetros de las distribuciones de probabilidad y determinar con el factor de frecuencia la magnitud del evento para un período de retorno dado. a. DISTRIBUCION NORMAL La distribución normal es una distribución simétrica en forma de campana, también conocida como Campana de Gauss. Aunque muchas veces no se ajusta a los datos hidrológicos tiene amplia aplicación por ejemplo a los datos transformados que siguen la distribución normal. Función de densidad : f x  

1  2



e

x   2 2 2

,   x  

Los dos parámetros de la distribución son: la media  y desviación estándar  para los cuales x (media) y s (desviación estándar) son derivados de los datos. Estimación de parámetros:

1 x n

 1  xi , s    n  1 i 1 n



n

2 

 xi  x  

1 2



i 1

Factor de frecuencia: Si se trabaja con los X sin transformar el KT se calcula como factor es el mismo de la variable normal estándar

KT 

XT   

, este

1  K T  F 1 1   Tr  

b. DISTRIBUCION LOGNORMAL DE DOS PARAMETROS Si los logaritmos Y de una variable aleatoria X se distribuyen normalmente se dice que X se distribuye normalmente. Esta distribución es muy usada para el cálculo de valores extremos. Tiene la ventaja que X>0 y que la transformación log tiende a reducir la asimetría positiva ya que al sacar logaritmos se reducen en mayor proporción los datos mayores que los menores. Limitaciones: tiene solamente dos parámetros, y requiere que los logaritmos de las variables estén centrados en la media

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Función de densidad: f x  



1 x 2

e

x   y 2 2 y

2

, y = ln x, x  

Donde: y : media de los logaritmos de la población (parámetro escalar), estimado y y : desviación estándar de los logaritmos de la población, estimado sy. Estimación de parámetros:

1 y n

 1  lnxi  , s    n  1 i 1 n



2 

n

 lnx   y   i

i 1

1 2



Factor de frecuencia: Si se trabaja con los X sin transformar el K T se calcula como



 

2   KT  ln 1  Cv 2  ln 1  Cv  2 KT   Cv

  1  

s x es el KT es la variable normal estandarizada para el TR dado, coeficiente de variación, x media de los datos originales y s desviación estándar de los datos originales. Cv 

c. DISTRIBUCION GUMBEL O EXTREMA TIPO I Una familia importante de distribuciones usadas en el análisis de frecuencia hidrológico es la distribución general de valores extremos, la cual ha sido ampliamente utilizada para representar el comportamiento de crecientes y sequías (máximos y mínimos). Función de densidad: f x  

 x    1  x exp    exp        

  

En donde  y  son los parámetros de la distribución.

  x F ( x )  f x   dx  exp  exp    



Estimación de parámetros:  

   

6 s ,   x  0.5772 

donde: x y s son la media y la desviación estándar estimadas con la muestra. EXPEDIENTE TECNICO: “MEJORAMIENTO DE LA VIA DE INGRESO MO-100 PUENTE EL CHORRO – QUINISTAQUILLAS, DISTRITO DE QUINISTAQUILLAS – PROVINCIA GENERAL SANCHEZ CERRO – MOQUEGUA” KM 0+000 AL KM. 06+500

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Factor de frecuencia: KT  

6 

   T r     0.5772  lnln    T r  1  

Donde: Tr es el periodo de retorno.

Para el cálculo de las distribuciones de frecuencia en el presente estudio se empleó el software Hidroesta. A continuación se presenta un resumen en los cuadros N°05 y N°06 EL CALCULO DE PRECIPITACION MAXIMA CON DISTRIBUCIONES DE FRECUENCIA Y PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE SMIRNOV KOLMOGOROV ESTACION QUINISTAQUILLAS E

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ESTUDIO HIDROLÓGICO CUADRO N° 05: CALCULO DE PRECIPITACION MAXIMA CON DISTRIBUCIONES DE FRECUENCIA Y PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE SMIRNOV KOLMOGOROV ESTACION QUINISTAQUILLAS NORMAL

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