cali, noviembre de 1997 hidro estudiosltda.red.uao.edu.co/bitstream/10614/5105/4/d042c.pdf3....
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DEPTO. ADMINISTRATIVO DE GESTiÓN DEL MEDIO AMBIENTE-DAGMA
DISEÑO DE LAS OBRAS DE PROTECCiÓN DE LOS RIOS LlLI, MELENDEZ y CAÑAVERALEJO (CALI)
VOLUMEN 11
INFORME FINAL ANEXOS E, F, G Y H
CALI, NOVIEMBRE DE 1997
HIDRO ESTUDIOSlTDA.
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•
•
HIDRO ESTUD~ ~ lTOA.
DEPTO. ADMINISTRATIVO DE GESTiÓN DEL MEDIO AMBIENTE-DAGMA
DISEÑO DE LAS OBRAS DE PROTECCiÓN DE LOS RIOS L1L1, MELENDEZ y CAÑAVERALEJO (CAU)
VOLUMEN 11
INFORME FINAL - ANEXOS E, F, G Y H
CALI, NOVIEMBRE DE 1997
Avenida 4 Norte No. 6N~7 - Oficina 305 - Tels. 6670076-6670077~70078-FAX 6673298 - AA 5247 Email: [email protected]
CALI- COLOMBIA
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IN DICE DE ANEXOS
VOLUMEN 1:
ANEXO A HIDRAULlCA
ANEXO B CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO
ANEXO C ESPECIFICACIONES '.-ANEXO D PLANOS
VOLUMEN 11:
ANEXO E GEOMORFOlOGIA
ANEXO F MEMORIA TECNICA
ANEXO G HIDROlOGIA
ANEXO H SUELOS
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•
ANEXO E GEOMORFOLOGIA
-
RIO LILI
1. GENERALlDADES.-
El Río Lilí nace en el flanco oriental de la cordillera Occidental en las·
estribaciones medias del sector norte del Parque Nacional Natural Los'
Farallones. El río en general corre de occidente a oriente en busca de la
desembocadura actualmente sobre el Canal CVC - Sur. En la parte plana del
Valle, el río pasa por el sur de la ciudad de Cali.
En su recorrido inicial, deja las cabeceras de las montañas de los Farallones
y entra finalmente a la parte plana del valle geográfico del río Cauca en
donde se encuentra confinado por las geoformas del cono de deyección del
río Melendez sobre la margen izquierda y la formación Popayán sobre la
margen derecha. Esas unidades de geología superficial son de consistencia
dura con lo que le propician al río un cierto grado de restricción al cambio de
su curso.
De otra parte el río Lilí, en el sector urbano de Cali, no presenta problemas
por sedimentación o profundización de su cauce. El aporte de sedimentos
gruesos (tamaño máximo 10 cms) es mínimo, al punto que no hay necesidad
de extraerlo para el mantenimiento del cauce.
-
•
-e
~.
2. Geología superficial.-
La geología superficial se revisó en el informe CVC No. 71-4 e Ingeominas
No. 1568 del año 1971 titulado Hidrogeología del Valle del río Cauca entre
Santander de Quilichao y el río Sonso. Este informe se consultó en la
Biblioteca de la CVC. Ver Figura 3.
La geología superficial, que también se podría definir en este caso como la.
geomorfología del sector, permite identificar la unidades geológicas'
presentes en el área de interés. La Figura 3 indica la geología superficial del
sector de interés. Las geoformas presentes en el sector y que corresponden
al período Cuaternario de la formación del planeta son preponderantemente
de origen deposicional y están definidas así:
Cauce aluvial (Q6).
Es el depósito aluvial acumulado principalmente en la llanura y márgenes del
río. Esta geoforma, es la más inherente a la identificación del río y la más
reciente. Este río a lo largo de su recorrido esta acompañado de esta
geoforma de origen fluvial y lateralmente del cono del río Melendez. La
escasa existencia de unidades geomórficas en el sector permite asegurar la
poca dinámica que tiene en planta el río.
Cono del Río Melendez
El río Lilí no tiene propiamente cono de Deyección, sin embargo, sobre su
margen izquierda, en la parte del piedemonte se encuentra el cono del río
Melendez. Constuido por los sedimentos provenientes de la cuenca de
drenaje del río Melendez, que se depositan en el piedemonte de la cordillera, , en el sector en donde el río entra a integrarse al valle geográfico del río
Cauca. La formación de este cono, que por cierto no es pronunciada
-
•
'.
topográficamente, es la respuesta al cambio de la pendiente del río entre el
sector de montaña y el tramo del valle geográfico de menor pendiente.
En el sector de interés esta geoforma se inicia aproximadamente aguas
arriba de la confluencia de la quebrada El Burro y continua por la margen
izquierda hacia aguas abajo, cerca a la calle 5a.
Formación Popayán (TQplp)
Esta formación comprende eminentemente los inicios de las pequeñas
colinas del sector, especialmente sobre la parte más baja de las
estribaciones de la cordillera, en este caso alcanza a incluir toda parte plana
de la margen derecha del cauce del río Lilí en el sector de estudio. El origen , de esta unidad es sedimentario.
Aguas arriba, los barrancos del cauce (de 3.5 a 7 metros de altura
aproximadamente) están conformados por sedimentos finos del tipo limos-
arcillosos o arcillas-limosas de color amarillo rojizo. Por debajo de ese nivel
se encuentran bolsas de gravas redondeadas de tamaño intermedio en
medio de una matriz limo-arenosa de origen aluvial.
Para efectos de estabilidad del cauce, esta geoforma tiene muy 'buena
consistencia de tal manera que le permite al río permanecer cautivo en el
actual cauce.
Zonas desecadas y rellenos de cauce (Q5)
Son zonas de antiguos pantanos resecados e inundados en varios'períodos
y finalmente secadas artificialmente. Los rellenos del cauce corresponden a
los depósitos de los cauces secos abandonados.
IfJf
-
•
•
•
En el sitio de estudio, esta geoforma se localiza en la parte de aguas abajo
donde el río entrega sus aguas al canal CVC Sur (ver figura 3 anexa).
3. Moñología del río Lili.-
Mediante la revisión de la morfología cronológica del río UIi en el tramo en
estudio, se lograron identificar los cambios artificiales que ha tenido el río UIí
en su recorrido a través del tiempo. Para este efecto se utilizó tanto la
topografía detallada levantada para el estudio (1994) como la cartografía
Sadec y las fotos aéreas del Igac. El caso más importante que se observa es
el corte de las curvas del río inmediatamente aguas abajo del puente de la
vía Panamericana y en las inundaciones de las oficinas actuales de
Constructora Meléndez S.A.
Del análisis morfológico se deduce que el UIí en el tramo de interés
incluyendo los cortes de las curvas ya mencionados ha sufrido cambios en
su recorrido planimétrico.
Utilizando la topografía de este año, se tomaron mediciones de longitud del
Valle y del cauce, con el propósito de determinar la sinuosidad del tramo en
estudio.
LONGITUD VALLE
(m)
4390
LONGITUD CAUCE (m)
5345
SINUOSIDAD
1.22
-
•
•
•
Cabe destacar que para el análisis de sinuosidad se abarcó el tramo del río
comprendido entre la avenida Cañasgordas y la desembocadura en el Canal
CVC.
Los valores de sinuosidad para las cartografías, no se calcularon debido a la
limitante de las escalas que no permiten tomar medidas con buen grado de
apróximación.
, En conclusión, el río históricamente ha permanecido estable y es de esperar
que así continúe, pues su poca sinuosidad elimina el problema de cortes
naturales de curvas, que son en parte los que definen la dinámica de un ría.,
4. Clasificación del Río LiIi.-
Inicialmente se puede definir el río, como un elemento del sistema de drenaje
de una cuenca, encargado de evacuar los excesos de precipitación de la
misma, así como los residuos del proceso de intemperización natural de las
rocas.
Todos los ríos se pueden clasificar de acuerdo con diversas características
como son: su libertad para ajustar su forma y su gradiente, su período de
desarrollo en el ciclo de erosión, la historia de su desarrollo sobre la
superficie de la tierra, la naturaleza de la carga de sedimentos, su caudal, su
geometría, su cantidad de cauces y su grado de estabilidad.
, El sector del río Lilí en estudio, que abarca una longitud aproximada de 5345
metros, inicialmente se puede clasificar como un cauce de tipo aluvial debido
-
•
•
•
a qu!'l tiene relativa libertad para ajustar sus dimensiones, forma y pendiente,
en respuesta a los diferentes caudales que puede aportar la cuenca y cuyo
lecho está compuesto del mismo material transportado por el río. Es de tener
en cuenta que la mayor libertad para modificar sus dimensiones está en su .
fondo o lecho ya que sus barrancos los conforman geoformas más,
consistentes y duras.
La clasificación que se utilizó para el caso del río Lilí se hizo de acuerdo a la
teoría de los cauces aluviales. En esta clasificación se utilizan las
formulaciones o ecuaciones definidas Schumm así:
F = 255 M - 1.08 F = B/y
M = 55/Qb S = Le/Lv
Donde:
F = Relación ancho/profundidad del cauce
M = Porcentaje de limo - arcilla en el perímetro del cauce B = Ancho en la superficie del cauce (m)
y = Profundidad media del cauce = AlB (m) Qb = Carga de fondo (% de la carga total)
S = Sinuosidad Lc = Longitud del cauce (m) Lv = Longitud del valle (m)
Otros parámetros
. ¡sr
-
•
•
•
Q = Caudal (m3/s) A = Area de sección mojada (m2) P = Perímetro mojado (m)
b = Ancho en la plantilla del cauce (m)
Yn = Profundidad normal (m) Rh = radio hidráulico (m) Z = Talud de los barrancos del cauce i = Pendiente promedia del río
Para efecto de aplicar esta teoría, inicialmente se dedujeron algunas
características del cauce para la sección media del río Lilí.
Para el análisis se utilizó un caudal formativo correspondiente a un período
de retorno de 1 en 2.33 años. Se utilizó este caudal porque es el que en el
supuesto de permanecer constante en el tiempo, formaría un cauce similar al
que tiene el río en la actualidad. En estas condiciones algunas características
del cauce para cada uno de los cinco tramos .en que se dividió el río,
teniendo presente los valores de F, M Y Qb, son los siguientes:
TRAMO
A B e D E
CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS DEL RIO LILI TRAMOS A, B, C, D y E
S b Yn Z F M Ob 02,33 (%) (M) (M) (%) (%) (MIS)
0.321 3.56 2.56 1.43 4.25 44.30 1.24 36.8 0.364 4.04 2.42 0.99 3.65 51.01 1.08 35.4 0.264 4.39 1.98 1.02 4.26 44.21 1.24 28.9 0.316 4.67 1.68 0.93 4.64 40.84 1.35 26.2 0.432 6.58 1.51 1.48 7.32 26.78 2.05 26.2
B (M)
10.88 8.83 8.43 7.79
11.05
-
•
•
•
Analizados los anteriores resultados y con base en la teoría de clasificación
de ríos aluviales, se puede definir al río Lilí en los siguientes términos:
Río de cauce sencillo, con transporte predominante de carga en suspensión,
( M > 20 Y Qb < 3 ), de pequeña a mediana relación ancho/profundidad ( F <
10 ), de gradiente suave a moderado, y de moderada sinuosidad (S= 1.22, S
< 2 ). Para tener en principio un cauce aluvial completamente estable debería
la sinuosidad estar en el orden de 2, pero como ya se vió, la geomorfología
del sector no le permite mayores libertades para desarrollar tortuosidad en su
recorrido. Sin embargo, las condiciones que actualmente muestra el río
permiten asegurar que el río permanece en condiciones de relativa
estabilidad lateral y de fondo .
Respecto al rango de modelos de cauces, el tramo de estudio presenta
características similares al modelo 12 presenta una estabilidad lateral media
. a alta.
Esta clasificación
condiciones de
desbordamientos .
permite inferir .que el río Lilí ofrece en general buenas ,
estabilidad para concebir obras de control de
-
•
•
•
RIO MELENDEZ
1. GENERALlDADES.-
Para efecto de este diseño se hizo un análisis del comportamiento histórico
del cauce del río Meléndez en el tramo indicado anteriormente, para este fin
se contó con la siguiente información:
DESCRIPCION ESCALA FUENTE AÑO
Cartografía 1:10000 IGAC 1954
Cartografía 1:10000 IGAC 1976
Fotografías aéreas 1:36000 IGAC 1957
Topografía 1:1000 MELENDEZ SA 1994
En la figura 1 se encuentra la superposición de los alineamientos del 98uce
del río Meléndez, correspondientes a las dos cartografías y a la topografía,
se descartó el correspondiente a las fotografías aéreas por tener
aproximadamente la misma fecha de la primera cartografía.
Utilizando la topografía de este año, se tomaron mediciones de longitud del
valle y del cauce, con el propósito de determinar la sinuosidad de el tramo en
estudio, los valores encontrados para el año 1994 son:
Longitud del valle= 3835 m
Longitud del cauce= 5647 m
-
••
•
Sinuosidad= Lc/L v= 1.47
Los valores de la sinuosidad para los años 1954 y 1976, no se calcularon,
debido a que las escalas en que se encuentran las cartografías disponibles
no permiten medir con buena aproximación la longitud del cauce.
2. CLASIFICACiÓN DEL Río MELÉNDEZ.-
Inicialmente se puede definir río como un elemento del sistema de drenaje de
una cuenca, encargado de evacuar los excesos de precipitación de la misma,
así como los residuos del proceso de intemperización natural de las rocas.
Todos los ríos se pueden clasificar de acuerdo a diversas características
como son: Su libertad para ajustar su forma y su gradiente, su período de
desarrollo en el ciclo de erosión, la historia de su desarrollo sobre la
superficie de la tierra, la naturaleza de la carga de sedimentos, su caudal, su
geometría, su cantidad de cauces y su grado de estabilidad.
El tramo del río Meléndez en estudio que abarca una longitud actual,
aproximada de 5600 metros, inicialmente se puede clasificar como un cauce
de tipo aluvial debido a que tiene relativa libertad para ajustar sus
dimensiones, forma y pendiente en respuesta a los diferentes caudales que
puede aportar la cuenca y cuyo lecho y bancas (pata de barranco) están
compuestos del mismo material transportado por el río .
-
•
•
•
La clasificación que se utiliza para el caso del río Meléndez se hace de
acuerdo a la propuesta por Schumm (1968), la cual tiene en cuenta el tipo de
carga de sedimento y las observaciones de campo.
La clasificación propuesta por Schumm se fundamenta en las siguientes
ecuaciones:
F=255M-1.08
F= B/y
M= 55/Qb
S= Le/Lv
Donde:
F = Relación ancho/profundidad del cauce
M = Porcentaje de limo-arcilla en el perímetro del cauce
B = Ancho en la superficie del cauce (m)
y = Profundidad media del cauce (m)
Qb= Carga de fondo (% de la carga total)
S = Sinuosidad
Lc= Longitud del cauce (m)
Lv= Longitud del valle (m)
Otros parámetros
Q = Caucal (m3/seg)
A = Area de la sección mojada (m2)
P = Perímetro mojado (m)
b = Ancho en la plantilla del cauce (m)
Yn= Profundidad normal (m)
-
•
•
Rh= Radio hidráulico
Z = Talud de los barrancos del cauce
t = Pendiente promedio del río
Para este análisis se utilizó un caudal formativo correspondiente a una
frecuencia de 2,33 años (ver cuadro anexo).
A continuación se resumen las características del cauce para todos y cada
uno de los 3 tramos en que se dividió el río.
Los valores encontrados para estas características del río Meléndez, son las
siguientes:
o CARACTERíSTICAS MORFOLÓGICAS DEL Río MELÉNDEZ.-
B(m)= 11.56
y(m)= 1.82
F =6.35
M(%)= 30.55
Lc(m)= 5647
Lv(m)= 3835
S = 1.47 Qb(%)= 1.80
Los valores de B y Y, fueron calculados con la sección media de todo el
tramo, de acuerdo a la información indicada en el cuadro 2 (b= 7.19m
z=1.20, s= 0.0057 y n= 0.035) y con el valor del caudal para un período
de retorno de 2.33 años en la Calle 5a. el cual tiene un valor de 44.2
m3/s.
Analizados los anteriores valores con base en el Cuadro 1 y en las
Figuras 4, 5 Y 6 Y la teoría de clasificación de ríos propuesta por SChumm,
se puede definir el río Meléndez en los siguientes términos:
-
•
•
•
El río Meléndez tiene un cauce sencillo, con transporte predominante de
carga en suspensión de mediana sinuosidad (S
-
•
RIO CAÑAVERALEJO
1. GENERALlDADES.-
El área en estudio se encuentra ubicado en las estribaciones de la cordillera
occidental, presenta geoformas erosionales debidas a agentes atmosféricos.
Se presenta una morfología de cerros suavemente angulares, con drenaje
dendrítico, es decir se desarrolla en áreas sin control estructural ni litológico: .
el área drenada se asemeja a los ramales de un árbol, con corrientes cuyo
curso es irregular y sus tributarios fluyen sobre los principales desde
cualquier ángulo. Las corrientes que definen el modelo son de tipo
insecuente (siguen un curso aparentemente no controlado).
Los procesos de degradación crecen geoformas erosiona les, las cuales
mediante acumulación en un proceso constructivo, crecen las geoformas
deposicionales.
En el área en estudio, asociada al río Cañaveralejo, se ha cartografiado la
geoforma 06, la cual se describe como cauce aluvial ó depósito aluvial
acumulado en las llanuras y márgenes de los ríos y arroyos.
Al rededor de esta geoforma (06), afloran rocas clasificadas en el grupo
"dolerítico con intercalaciones sedimentarias" (KsDs). Estas rocas forman
parte del flanco oriental de la cordillera Occidental.
-
•
•
Su textura es afanítica, fanerítica de color gris azuloso o verde oscuro
cuando están frescas. Una vez descompuestas forman suelos rojos
lateríticos de varios metros de espesor. Por su litología, pueden descartarse
como acuíferos.
2. DINAMICA DEL CAUCE.-
Según la definición geomorfológica del área en estudio, es de esperarse que
el río Cañaveralejo sufra en su dinámica cambios en su recorrido a través
del tiempo, los cuales estarían asociados con agentes atmosféricos y •
agentes externos a la dinámica natural del río, tales como invasión del cauce,
cambio premeditado de su cauce, bote de escombros, etc.
Según la superposición de las cartografías de IGAC (restitución de 1976) y la I
reciente restitución de Catastro Municipal (1995) en el sector de interés la
Quebrada Cañaveralejo ha sufrido modificación en su cauce haciendo más
pronunciadas sus curvas con el peligro evidente de interceptar las vías que lo I
circundan con las 2 márgenes. Este fenómeno está siendo agravado por el
actual bote de escombros sobre el cauce de la quebrada, en este sector.
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-
..
ANEXOF MEMORIA TECNICA
-
]:q.Cf
LiIi-M1
•• Ea = : 'Ka '§ '(Ho+H+h2+h3)'2 = 4.5578 Ton Eav = Ea * sen (11) = O Ton Eah = Ea 'cos (11) = 4.5578 Ton
Epv = 1/2 "Kp *§ *(h6+h2)A2 = 2.7108 Ton Epd = 1/2 *Kp '§ '(h6+h2+H5)A2 = 2.7108 Ton
MOMENTOS ESTABIUZANTES
ELEMENTO F Wg(peso) Brazo Momento (ton) (ton) (m) (t'm/m)
Epv 2.711 0.333 0.904 Eav 0.000 1.070 0.000
1 1.584 0.970 1.536 2 0.673 0.813 0.548 3 0.000 1.070 0.000 4 0.672 0.350 0.235 5 0.355 0.885 0.314 6 1.229 1.710 2.101 7 0.000 0.000 0.000 8 0.000 0.970 0.000 9 0.000 2.350 0.000
10 0.798 0.350 0.279 11 8.026 1.710 13.724 • w= 13.337 Me= 19.641
MOMENTOS DESESTABIUZANTES
Md= Eah * hl = 5.62124 ton*m/m
FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.v= Me/Md= 3.4942 >=1.5 U.K.!
F.S.d= (¡.¡*Wg+Epd)/Ea= 1.6189 >=1.50.K.!
CHEQUEO PRESIONES
XA=(Me-Md)/Wg= 1.05125 m B/3= 0.7833 B/3
-
•
•
•
PROTECCIÓN CONTRA INUNDACIONES DEL RÍO LILI BARRIO VALLE DEL LILI - CAU
CHEQUEO MUROS PROTECCIÓN .INUNDACIOl\'ES - TIPO 1
TODO DE RANKINE .--.
~ Ho c
11
H Eav Ea
10 l~Eah . -
6 Ep~ h1
h
2 1 :3 Epd
1 ~ a, id j ' . ---- ___ o _____ ._~_. __ ,
4 5 6 h2
_____ .0 ___ o ._.-
if···· ··th'f7 ----- - '-f\: ......... 7 9 h3
I h5 f C.~I k I m
B
DISEÑO GEOMETRlCO (mts)
a= 0.000 H- 2.150 c= 0.200 Ho = 0.000 •• d= 0.000 h1 = 0.833 •• e= 0.000 h2 = 0.350 f= 0.000 h3 = 0.000 g= 0.000 h4= 0.000 1= 0.400 h5 = 0.000 j = 0.400 h6= 0.600 k= 0.000 m= 0.000 DIENTE= 0.000 ** B= 1.000
Diente = al mayor valor entre h3,h4 y h5 usado para Epd ** = Calculados por el programa
I
I L--
~ PARAMETROS GEOFIslCOS
I Peso Unlt.suelo § -f\ng. fricción inl. 1; =
1;= Coefic. rozam. >J =
Capae. portante qa = B
-
1.'%
Lili-inund1
•• Ea = ~ 'Ka '§ '(Ho+H+h2+h3)'2 = 2.0808 Ton Eav= Ea • sen (1)) = O Ton Eah = Ea ° ces (1)) = 2.0808 Ton Epv = 1/2 'Kp *§ O(h6+h2)'2 = 2.4465 Ton Epd = 1/2 *Kp o§ O(h6+h2+H5)'2 = 2.4465 Ton
MOMENTOS ESTABIUZANTES
ELEMENTO F Wg(peso) Brazo Momento (ton) (ton) (m) (t°m/m)
Epv 2.447 0.317 0.775 Eav 0.000 0.600 0.000
1 1.032 0.500 0.516 2 0.000 0.400 0.000 3 0.000 0.600 0.000 4 0.336 0.200 0.067 5 0.168 0.500 0.084 6 0.336 0.800 0.269 7 0.000 0.000 0.000 8 0.000 0.500 0.000 9 0.000 1.000 0.000
10 0.456 0.200 0.091 11 1.634 0.800 1.307 • w= 3.962 Me= 3.109
MOMENTOS DESESTABIUZANTES
Md= Eah ° hl = 1.73399 tonOm/m
FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.v= Me/Md= 1.793 >=1.5 U-K.!
F.S.d= (~*Wg+Epd)/Ea= 1.8422 >=1.50.K.!
CHEQUEO PRESIONES
XA = (Me - Md)1 Wg = 0.34708 m B/3= 0.3333 B/3
-
•• ..
••
•
MuroM1
PROTECCIÓN CONTRA INUNDACIONES DEL RÍo MELÉNDEZ BARRIO LA PLAYA CON CALLE 5 - CALI
Mi: TODO DE RANKINE
[
10 6 h EP\
I Epd
~
4
--.-.- , ..... 7
I h5 (~
P m DISEÑO GEOMETRICO (mts)
a= 0.000 H-c= 0.200 Ho= d= 0.150 h1 = e= 0.000 h2 = f= 0.000 h3= g= 0.000 h4= 1= 0.000 h5 = j = 1.650 h6= k= 0.000 m= 0.000 DIENTE= B= 2.000
MUROS TIPO MI --~ Ha c ,
11
H Eav Ea
l~Eah .. -h1
2 1 [3
a id j .-._-.-~ ._----~-----
5 6 h2
·····-8-····· ·rfi4/ ----- . - ¡-9 h3
f
k
B
3.000 0.000 -1.117 -0.350 0.000 0.000 0.000 0.000
0.000 ••
,
I -
~ PARAMETROS GEOF{SICOS
I peso umr.suelo ~ng. fricción inl.
~
c;:= c;:=
Coefic. rozam. ¡J = Capac. portante qa =
11
-
MuroM1
-. Ea =: "Ka "§ "(Ho+H+h2+h3)A2 = 3.5538 Ton Eav = Ea 'sen (11) = O Ton Eah = Ea*cos (11) = 3.5538 Ton
Epv = 1/2 *Kp *§ '(h6+h2)A2 = 0.3491 Ton Epd = 1/2 'Kp *§ *(h6+h2+H5)A2 = 0.3491 Ton
MOMENTOS ESTABILlZANTES
ELEMENTO F Wg(peso) Brazo Momento (ton) (ton) (m) (t*m/m)
Epv 0.349 0.117 0.041 Eav 0.000 0.300 0.000
1 1.440 0.100 0.144 2 0.000 0.000 0.000 3 0.540 0.250 0.135 4 0.000 0.000 0.000 5 0.294 0.175 0.051 6 1.386 1.175 1.629 7 0.000 0.000 0.000 8 0.000 0.100 0.000 9 0.000 2.000 0.000
10 0.000 0.000 0.000 11 9.405 1.175 11.051
w= 13.065 Me= 13.051
MOMENTOS DESESTABILlZANTES
Md= Eah * h1 = 3.9684 ton*m/m
FACTORES DE SEGURIDAD
F.~.v= Me/Md= 3.2886 >=1.5 U.K.!
F.S.d= (iJ*Wg+Epd)/Ea= 1.7526 >=1.50.K.!
CHEQUEO PRESIONES
XA=(Me-Md)/Wg= 0.69516 m B/3= 0.6667 B/3
-
>.
•
PROTECCIÓN CONTRA INUNDACIONES DEL RíO MELÉNDEZ BARRIO LA PLAYA CON CALLE 5 - CALI
MUROS TIPO M2
TODO DE RANKINE --- -~: MÉ Ho e
11
H Eav Ea
: l~Eah 10 . -
6 Ep\. h1
h
2 1 3
I Epd • a: id j
, ' -------,-- ---.~--.-- : :
4 5 6 h2 , ,
1\.: .. ,. .... L,.,.···,.s,. .. ···L lh4] - ---.--- ----- -7 9 h3
I h5 f (1)..-
P k m B DISENO GEOMETRICO (mts)
a- 0.000 H= 3.510 e= 0.200 Ho= 0.000 .. d= 0.175 h1 = 1.320 .. e= 0.000 h2 = 0.450 f= 0.000 h3 = 0.000 g= 0.000 h4= 0.000 1= 0.000 h5 = 0.000 j = 1.875 h6 = 0.000 k= 0.000 m= 0.000 DIENTE= 0.000 .. B= 2.250
Dtente = al mayor valor entre h3,h4 y h5 usado para Epd •• = Calculados por el programa
I -
~ PARAMETROS GEoFfslCOS
Peso UnII.suelo Ang. fricción inl.
§-y= c=
Coefie. rozam. ~ = Capae. portante qa =
r..
-
MuroM2
• Ea = : *Ka *§ *(Ho+H+h2+h3)"2 = 4.9658 Ton Eav = Ea * sen (11) = O Ton Eah = Ea * ces (11) = 4.9658 Ton Epv = 1/2 *Kp *§ *(h6+h2)"2 = 0.5771 Ton Epd = 1/2 *Kp *§ *(h6+h2+H5)"2 = 0.5771 Ton
MOMENTOS ESTABIUZANTES
ELEMENTO F Wg(peso) Brazo Momento (ton) (ton) (m) (t*m/m)
Epv 0.577 0.150 0.087 Eav 0.000 0.317 0.000
1 1.685 0.100 0.168 2 0.000 0.000 0.000 3 0.737 0.258 0.190 4 0.000 0.000 0.000 5 0.405 0.188 0.076 6 2.025 1.313 2.658 7 0.000 0.000 0.000 8 0.000 0.100 0.000 9 0.000 2.250 0.000
10 0.000 0.000 0.000 11 12.504 1.313 16.412 • w= 17.356 Me= 19.591
MOMENTOS DESESTABIUZANTES
Md= Eah * h1 = 6.55491 ton*mlm
FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.v= Me/Md= 2.9888 >=1.50.K.!
F.S.d= (~*Wg+Epd)/Ea= 1.689 >=1.50.K.!
CHEQUEO PRESIONES
XA= (Me - Md)/ Wg = 0.7511 m B13= 0.75 BI3
-
•
•
MuroM3
PROTECCIÓN CONTRA INUNDACIONES DEL RíO MELÉNDEZ BARRIO ,LA PLAYA CON CALLE 5 - CALI
MUROS TIPO M3
MÉTODO DE RANK1NE
:
10 h6
4
Epd ..
e
5
~ -; Ho
__ B,\
11
H Eav Ea
l~Eah ... --h1
6 h2
...... r-r---"i"\... ...... i ........... ij ...... ·rfi47',-----,····· . --7 h5 J f I I ~ ~_ (~I k I m
B
DISENO GEOMETRICO (mts)
a- 0.000 H- 4.200 e= 0.200 Ho= 0.000 .. d= 0.210 h1 = 1.567 .. e= 0.000 h2 = 0.500 f= 0.000 h3= 0.000 g= 0.000 h4= 0.000 1= 0.000 h5= 0.000 j = 2.290 h6= 0.000 k= 0.000 m= 0.000 DIENTE= 0.000 .. B= 2.700
Diente = al mayor valor entre h3,M y h5 usado para Epd ... = Calculados por el programa
PARAMETROS GEOFlSICOS
I t-'eso unll.suelO ~ng. fricción inl.
Coefie. rozam. Capae. portante
Coefie. activo Coefie. pasivo
Peso unil.concr
ll- 1.~U t;:= 30.00 c= 0.52 IJ= 0.45
qa = 2.50 B
-
MuroM3
• Ea =: "Ka "§ "(Ho+H+h2+h3)h2 = 6.9952 Ton Eav= Ea " sen (11) = O Ton Eah = Ea * ces (11) = 6.9952 Ton Epv= 1/2 *Kp *§ *(h6+h2)h2 = 0.7125 Ton Epd = 1/2 *Kp *§ *(h6+h2+H5)'2 = 0.7125 Ton
MOMENTOS ESTABIUZANTES
ELEMENTO F Wg(peso) Brazo Momento (ton) (ton) (m) (I*m/m)
Epv 0.713 0.167 0.119 Eav 0.000 0.340 0.000
1 2.016 0.100 0.202 2 0.000 0.000 0.000 3 1.058 0.270 0.286 . 4 0.000 0.000 0.000 5 0.492 0.205 0.101 6 2.748 1.555 4.273 7 0.000 0.000 0.000 8 0.000 0.100 0.000 9 0.000 2.700 0.000
10 0.000 0.000 0.000 11 18.274 1.555 28.416 • w= 24.589 Me= 33.396
MOMENTOS DESESTABILIZANTES
Md = Eah * h1 = 10.9591 lon*m/m
FACTORES DE SEGURIDAD
F.S.v= Me/Md= 3.0474 >=1.50.K.!
F.S.d= (~*Wg+Epd)/Ea= 1.6836 >=1.50.K.!
CHEQUEO PRESIONES
XA=(Me-Md)/Wg= 0.91251 m B/3= 0.9 BI3
-
•
•
A.A: 5247 Call ESCALA: HOJA:
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PROYECTO: _R_/::....O -::/""r,te""!~"'-'l-'Jt[ d.~t'~' 2__ EJECUTO: /N? IJISr;ÑO M,,1Zo ,.j1 'D '7 REVISO: VL c;. FECHA: ~crI9't
HIDROESTUDIOS LTDA. CONTIENE:
A,A: 5247 Call CLIENTE: , ESCALA: HOJA:
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• HIDROESTUDIOS LTDA. A.A: 5247 Call
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EJECUTO: FHI>
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HIDROESTUDIOS LTDA. .R.I O "fil:~~ EJECUTO: PI/' PROYECTO: ...:::::...::......::,..,~~=:..::....:::;-;;-_
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HIDROESTUDIOS LTDA. A,A: 5247 Call
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HOJA:
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1-+1 -+-+-t--+-J--r-+--+-+-+-+-1-I----t-t-t---+-+-l-+-t-+-H-+--+-+-H-+--t- 1-1-----Tt- - --- -1--- ----+-;! -+I-+-+--t--t-¡ +-H-+-t-+-I-I~I-------I-+--I--+--+_It__+-l HIDROESTUDIOS L TOA. PROYECTO:
CONTIENE: A.A: 5247 Call
CLIENTE:
_______ EJECUTO: __
_______ REVISO: __
ESCALA:
FECHA: __
HOJA:
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el ¡.da de
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DESCRIPClON DE UBICACION DE PUNTOS TOPOGRAACOS,
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n ........... , ...... .. -M ATERIALlZADO No
DESCRITO POR
COORDENADAS' ' I NORTE I 100.755.38 ESTE I 112,155,01'
CMT-027'
EULISES SALCEDO
COTA 968 27
Dislancias y direcciones a la señal de azimut,referenclas y objetos sobresalientes que puedan observarse desde el vertlce. '
N
O S'JET,O
CM'T'-016
.. .. .. .. ... ¡., .. ' .. e ::¡
AZIMUT CARTOGRAFICO
331 51 10.203
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\:" ' \~ "
..l,' ,\ ' ,-
t, ': ~ .
Q
\ 15
DISTANCIA Ms
J .. -e .. {,)
It) ,ti! .. .. .. {,)
I
184.346
DIRECCIONES (2)
00 00 0000
!
' ... r-.. ......... ... calrada retorno
PERFIL
DESCRIPCION: En la zona urbana de Ca1io 'Pasando el puente de la Cra. 100 con ~v. Simón Bo1ivar en el separador triangular del retorno a la ~vda. Simón Bolivar, antes de llegar al Río Lili. Mojón de concreto de 0.25' X 0.25 Mts, con placa de 'bronce incrustada y marcada como CATASTRO MUNICIPAL CALI. CMT-027 GEOCAT 1993. '
FECHA: 16 de Noyiembre 1993
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• ••••• •••• ••
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CATASTRO CALI': . -~- ".
DESeR1PCION DE. U81CAC10N DE PUNTOS TOPOGRAFlCOS
I ....... ........ CII
••••• M ATERIALIZADO No
O~SCRITO POR
COORDENADAS
CMT-005,
ORLANDO BARRERA
I NORTE I 102 071 . 38 ESTE I 110 155 71 COTA 987 55 Distancies y direcciones a lo señol de azlmut,reterenclaS y ObJeTos sObrasolleotes. que puecan observase desde el verilee. . ".
08JETO AZIMUT
CARTOGRAFICO
(MI'-004 151 41 29.345
\
N
DISTANCIA Ms
195.060
OIRECCIONES (2)
00 00 00
Barcinda Puente CMT-005 Rlo Meléndel
PERFIL
DESCRIPCICN: Por la Ccalle 5) Cra .100 a zona aproximada al sur . . de' plJente sobre el B.Íe> Me' endez en el separadOr 5Ur ferente'a1 iive~o. Moj6n de concreto de 0.25XO.25 Mts,
con placa incrustada y marcada. c?mo CATASTRO MUNICIPAL CALI-CMT-OOS,' GEOCAT 1993.
" = FECHA: 10 d. Noviembre 1993
6
-
• • ••••• •••• . :: • ••• ••••• '.' , CATA'TRO AAU ---
bEScRlPCION, DE UBlCACION DE PUNTOS' TOPOGRAFlCOS
'. lO.:"·
'; ::,t.1ATERiAUZAOO Ne , DESCRITOFOR
;:oro{· > ": ~
.' ' COORDENADAS
O.fl' 126,
GUSTAVO'CABRERA
, ,1 NORTE I ' '103.326.76 , lESTE.!' :112;016;70 I COTA 962.66
•
,
Distancias y direcciones o lo lIeñol de ozl!nut.re.f~I"'''''''SY objetos sobresoU,entes quepuedon o observase desde el vertlce. 1, " ',' ", ,',' " " " " ' " ,
,
N
! AZIMUT·;; ; :,~ " , OBJETO C ARTOGR,AFICO
CM1'-12
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• ••••• •••• •• ••• •••• ••••• • CATA.IRQ PAU ---
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DESCRIPClON DE UBlCACION DE PUNTOS TOPOGRAFlCOS
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D .......... ¡ ..... " '--M ATERIAUZADO Ne
DESCRITO POR
COORDENADAS 1 NORTE 1 103.104.72 ESTE 1112.058.95 '
,-------'-:
COTA 1963.05
Distancias y direcciones a lo señal de ozlmut,reterenclOs y Objetos sobresalientes que pue,oon observase desde el vertlce, ,
AZIMUT OBJETO CARTOGRAFICO DISTANCIA M. DIRECCIONES (2)
l?¡; hdQ '1'\ ~n.240 226.026 00 00 00 "
"
~ \ \ \ \ 1 I
"" BarriO .1 Inge,slo
! í ~ B I . • ¡tI " , . ./ ~, 1"
Cr. ea 8 j.r • '1 l ~ ; / CNT 127
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CUT 127 '~I 1 v,. ,
1:. • • N r!
.. • ... ~ , , 8 Qilil ~ A CR PERFIL
DESCRIPCION:' El Q!I'-J27 se a"Ol31tIa lili.o;i.b a1 la :a:na ~, e;g.rire ce 1, Cta. B3 By la ell. 25, tao:io El ~o, cm Ul ázinut na;rétiCD dal nojfu al au ele 72°, distan:::ia i3fJD'. 40 m, I:l; Ul cro]::n de ~ x 0.25 da arti'o p:r O.6511B da alto, a1 la !:as;! a.p=rior cm tm plaal irc:usta::1a re l::I:gJ;E, U'fl!W"\;J crop.sJR) MNTCrf'N, Q'\[,T-
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DESeRl PClCN DE . U81CACICN DE PUNTOS TOPOGRAFlCCS
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D 1Ii' I ... ,** .... .... -M ATERIAUZADO No CMT-013
DESCRITO POR ORLANDO BARRERA
COORDENADAS I NORTE I 106.085.58 ESTE I lQ2.2ail.21 COTA 962.6] l Distancies y direcciones o lo senol de azlmut,referenclas y objetos sobresalientes que puecan cbs ervorse desde el vertlce. . ..".
OBJETO ~ZIMUT
DIRECCIONES (2) CARTOGRAFICO DISTANCIA Ms
CMI'-012 175 26 48.477 467.839 . 00 00 . 00 .,
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EESUtiEN r.ENSUAL tlL~ .. TIA~P.)A:. Ct¡J1X'U~S ~1!:',X H;k]~¡ EN 1-\3IS.
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-
,",e
HIDROLOGIA RIO MELENDEZ
1. OBJETO.-
El objeto del presente estudio es determinar para el sitio dé interés, los
caudales máximos esperados por escurrimiento debidos a las lluvias de
varias probabilidades de ocurrencia.
2. LOCALlZACION.-
La zona de estudio se localiza en el Municipio de Cali, capital del
Departamento del Valle del Cauca, en el sector sur-occidental de la ciudad,
zona de rápido crecimiento urbanístico en los últimos años y una alta
demanda en servicios públicos e infraestructura vial. (Figura 1 l.
3. DESCRIPCION FISICA y MORFOMETRICA DE LA
CUENCA.-
Para definir las características morfométricas de la cuenca fueron empleadas
como base catográfica las planchas IGAC.
-
•
•
•
2
No. 299-II-D-4, 299-III-D-2, 3.o.o-I-C-1, 3.o.o-I-C-3, escala
1:25 . .0.0.0, años 198.0 a 1984 (Ver anexo 1).
El nacimiento del río Meléndez tiene lugar'en la Cordillera
Occidental aproximadamente en la cota 28.0.0 m.s.n.m.,
mientras que su entrega al Canal Nápoles se dá
aproximadamente en la cota 955 m.s.n.m. (Sistema IGAC).
La superficie de la cuenca hasta la estación hidrométrica
Calle Quinta es de 39 Km'. A 'esta área se le anexaron 1. 39
Km2 correspondiente al sector de Unicentro, y de los nuevos
desarrollos urbanísticos tales como las urbanizaciones
Multicentros.
Para la presente revisión de la hidrología del río
Meléndez, entre la estación hidrométrica Calle Quinta y el
sitio de entrega del canal 'Nápoles, no se consideró un área
aportante de 4.72 Km', correspondiente al Canal Nápoles.
La longitud del cauce principal es de 21.15 Km .
-
3 • La cuenca del río Meléndez tiene un 65% de un área por debajo de la cota ,1200 y tomado el 5% de su superficie está
por encima de la cota 2000 (ver curva hipsométrica, Cuadro
1 Y Figura 2). La distribución del perfil longitudinal de.l
cauce principal nos confirma'quela cuenca del río Meléndez
es una cuenca de baja pendiente (Cuadro 2, Figura 3) .
La pendiente media ponderada de la cuenca es del orden del
4.79% según el método de Taylor-Shcwarz (Ver Cuadro 3) .
• 3.1 Uso del Suelo, Cobertura Vegetal y Clasificación Hidrológica
Para cuantificar las áreas de cada unidad según el uso del
suelo, cobertura vegetal y tipo hidrológico de suelo se
tomó la información de los planos CvC No. 722-12-02 "Uso
'. Actual 1990" y CVC No. 722-12-3 "Estudio General Unificado
de suelos UMC Pance-Meléndez-Cali-Aguacatal escala 1:50000.
Son suelos tipo B los provenientes de las Asociaciones
• Fraile, Asociación Cali, Grupo Popayán, Cono de Meléndez.
-
4 • Se toma como suelos tipo C los provenientes de la Asociación Munchique, Asociación Villa Colombia y
Asociación Liberia.
En general los suelos tipo B son de profundidad media, el
grupo contiene en conjunto una infiltración media superior
después de haberse mojado completamente.
Se considera a los suelos del grupo C, como suelos poco
profundos con presencia de arcillas y coloides. El grupo
• tiene una infiltración menor que la media después de la presaturación.
Se considera a los suelos del grupo D como suelos poco
profundos con subhorizontes casi impermeables cerca de la
superficie.
3.2 Número de Curva CN
Los valores de CN aplicados a cada unidad son los
• correspondientes a la Condición de Humedad Antecedente 11.
-
•
•
•
5
Se considera a la Condición de Humedad Antecedente 11 como
la condición promedia de saturación de las cuencas que han
precedido a la ocurrencia de ias avenidas máximas anuales.
El Soil Conservation Service estima que valores acumulados
de precipitación de los 5 días que preceden a ;la avenida
máxima anual que oscilen entre 35.6 mm y 53.3 mm son los
que corresponden a una Condición de Humedad Antecedente 11.
El presente estudio adoptó'valores del CN para cada unidad
de suelo y se calcularon valores ponderados por franjas de
nivel y finalmente se calculó uno ponderado para toda la
cuenca y cuyo valor se estimó en 74. El cuadro 4 muestra
los valores adoptados.
4.
4.1
CLlMATOLOGIA
Red Pluviométrica
La red pluviométrica esta compuesta por las estaciones
Corea, Alto Iglesias, .La Fonda, Univalle, La Ladrillera,
Las Brisas y Cañaveralejo
-
• 6 4.2 Descripción Climática
La cuenca del Río Meléndez tiene tres zonas climáticas
bien definidas, una variación. anual de precipitación de
3781 mm en la cota 2600 m .. s.n.m, 2219 mm en la cota 1705
m.s.n.m, 2006 mm en la cota 1300 m.s.n.m y 1427 mm en la
cota 970 m.s.n.m, concentrándose el mayor número de días al
año de precipitación por. encima de la cota 1700 m.s.n.m,
mientras que la mayor cantidad de lluvia se concentra en la
• franja entre los 1200 y 2000 m.s.n.m. (Cuadros 5 al 11 ) En las tres zonas se distinguen claramente en el año dos
épocas de invierno en los meses Marzo-Abril-Mayo y Octubre-
Noviembre y dos épocas secas en los meses Diciembre-Enero-
Febrero y Junio-Julio-Agosto-Septiembre.
La clasificación ~limática de Holdridge es la siguiente:
Bosque húmedo subtropical bh-ST con temperaturas entre
18°C 26°C Y rango de altura entre 900 y 1500 m.s.n.m.
-
•
•
•
4.3
7
Bosque muy húmedo subtropical con temperaturas entre
16°C Y 18°C, rango de altura entre 1500 y 1800
m.s.n.m.
Bosque muy húmedo montano bajo bIDh-MBcon temperaturas
entre 12°C y 16°C, rango de altura entre 1800 y 2800
m.s.n.m.
Precipitación Máxima en 24 Horas
Para determinar la lluvia de diseño del proyecto se analizó
la red pluviométrica de la cuenca del río Meléndez. Según
el método de los polígonos de Thiessen se confirmó que en
la cuenca del río Meléndez hasta la entrega del canal
Napoles influyen espacialmente las estaciones Corea, Alto
Iglesias; La Fonda, Univalle, La Ladrillera, Las Brisas y
Cañaveralejo.
Los valores de la serie anual de precipitación máxima en 24
horas de las estaciones de la red pluviométrica de la CVC,
descrita se muestran en los Cuadros 12 al 18.
-
Zt35 . ~ ¡
• 8 4.4 Análisis de Frecuencia de Precipitación Máxima en
24 Horas
La precipitación máxima responde a la realidad física que
en una cuenca por grande que sea la cantidad total de
precipitación durante un período de tiempo debe ser
limitada y por consiguiente el caudal correspondiente
también es limitado.
Una forma de estimarlas es haciendo uso de métodos
probabilísticos que usan Funciones de Distribución para
valores extremos máximos, tales como, la Distribución
Asintótica de Gumbel Tipo 1, Distribución Lag-Normal,
Distribución Log-pearson 111, Modelo de Nash y otros
métodos basados en los factores de frecuencia tales como el
de Levediev, Foster-Haller-Hazen .
•
-
•
•
9
4.5 Descripción de los Métodos. Justificación Teórica
4.5.1 Método de Gumbel Ln-Ln y Valor Extremo Tipo 1
Este método es una variación de la Distribución Asintótica
de Valores Extremos Tipo 1 aplicable para valores máximos y
mínimos. Tiene la siguiente función de densidad de
probabilidad para los valores máximos :
F( X) = a exp(-y - e-Y)para: a::; x::;,3
La correspondiente función de distribución es:
siendo y = u. (x-g)
Los valores característicos de esta distribución son
YIl 1I={3+-
,3
u2 = u2 6.r}
-
•
•
•
10
Los parámetros a y g son estimados reemplazando ~ y 0 2 por
la media y la varianza de la muestra.
Los valores Yn y crn cuando el tamaño de la muestra tiende
a infinito son 0.57722 y 1.28255. •
La solución a esta función se resuelve utilizando la
técnica de los factores de frecuencia propuesta por Chow
(1951) Y cuya forma general es la siguiente :
donde
P max:
Pmcix = !I + K,. ()
Precipitación máxima esperada
Valor medio de la muestra
Desviación estandar de la muestra .
Factor de frecuencia. Es función del período de retorno Tr.
-
•
•
•
donde
1 ( ))Yn Kt = -.ln -ln(p -an cm
TI" -1 p=--
TI"
Los valores de Yn y cr" se toman de las tablas de los
manuales de hidrología de acuerdo al tamaño n de la
muestra .
11
4.5.2 Distribución Log-Normal y Distribución Log-
Pearson Tipo 1.11
La distribución normal surge del Teorema del Límite
Central, el cual establece que si una secuencia de
variables aleatorias x
idénticamente distribuídas
son independientes y están
con media fl Y varianza 2 cr,
entonces la distribución de la suma de n de estas variables
aleatorias tiende hacia la distribución normal con media
n. fl Y varianza n. cr a medida que n aumenta .
-
12
• La Distribución Log-Normal tiene la siguiente función de densidad de probabilidad:
( J' 1 Y-p y ¡(x) = .¡¡;;.exp
x. O" 21f 20" , !"
donde y = logx
La solución de esta función se hace comúnmente aplicando
los factores de frecuencia cuya forma general es la
siguiente:
• Plllax = p = K,. O" donde P max: Precipitación máxima esperada
~t Valor medio de la muestra
cr Desviación estandar de la muestra.
FactOr de frecuencia. Es función del período de
retorno'Tr y del Coeficiente de Asimetría.
El coeficiente de Asimetría se calcula así:
-
13 • Para la Distribución Log-Normal: Ca= O
Para la Distribución Log-Pearson Tipo 111:
CA = /1 I(Y; - /1)' . (11 - 1)(11- 2)S,.
El factor de frecuencia Kt se toma de las tablas de Pearson
• tipo 111 para un coeficiente de asimetría igual a cero . 4.5.3 Método de NASH
En 1966 Nash propuso un criterio para estimar valores
máximos probables para un período de retorno determinado,
en base a un registro de valores máximos anuales. El método
permite ajustar ,la distribución de probabilidades por
mínimos cuadrados, por lo que. es menos rígido que el de
Gumbel .
• La expresión de Nash es la siguiente:
-
•
•
donde
Pmx
log
a y c
mi
TI' Pmax = a = cloglog--
TI' -1
Precipitación máxima en mm.
Período de retorno en años
Logaritmo en base 10
Parámetros estadísticos que se calculan a partir de los datos del registro.
Número de orden de la serie ordenada de mayor a menor
/1 + 1 f.--,
Siendo: n el número de datos del registro.
,X, =Ioglogl 7; - 1
"LXiPi - //.J( P e = -----c;-2
"L Xi' -JI. X I
en donde X y P indican los valores medios, es decir,
a=P-cX
2
-
Z'i12. I
15
Con los . valores de los parámetros estadísticos a y c
calculados por el procedimiento anterior y el tiempo de
retorno seleccionado para diseño, se determina la
. precipitación máxima probable.
4.5.4 Precipitaciones Máximas Esperadas en 24 Horas
Los resultados de la precip.itación máxima esperada para los
períodos de retorno 2.33, 25 Y 50 años de las 7 estaciones •
pluviométricas seleccionadas, se muestran en los Cuadros 19
• al 25. La prueba de ajuste gráfico por el método de Hazen demostró
que para los datos que se estan considerando, el mejor
ajuste se logra con la Distribución Log-Normal. Los
resultados del ajuste para la estación La Fonda se muestran
en la Figura 4 .
•
-
16 • 4.5.5 Polígonos de Thiessen La distribución espacial de la precipitación es otro factor
que determina la forma en que se presentan las crecientes.
Para evaluar esta variable, mediante la técnica de los " \ .
polígonos de Thiessen se dictamina el área de influencia de
cada estación.
4.5.6 Precipitación de Diseño
• Una vez seleccionada la distribución estadística que dió el
mejor ajuste se calculó la precipitación ponderada hasta el
sitio de diseño y de acuerdo con los factores de área
deducidos de los polígonos de Thiessen. Las precipitaciones
de diseño se muestran en el Cuadro 26 y en la Figura 5.
4.6 Curvas Altura-Duración
Tan importante como la" magnitud de la precipitación es la
• forma como se distribuye ese evento en el tiempo.
-
•
•
•
17
Se seleccionaron los más importantes eventos de
precipitación con incrementos de precipitación cada 20
minutos para el período de registro 1982-1994 de la
estación pluviográfica Alto Iglesias que tiene registros de
lluvia en la cuenca en su parte media. El listado de todos
los eventos seleccionados se muestra en el Anexo 2.
4.7 Distribución Porcentual e Hietograma de Diseño
Una vez analizada y procesada esta información se obtuvo
una curva característica para. la distribución porcentual de
la precipitación de la estación Alto Iglesias en la cuenca
del río Meléndez para aguaceros de duración 24 horas. Los
valores característicos de la distribución promedia se
muestran en la Figura 6 y Cuadro 27.
A partir de esta distribución se calculó un hietograma
porcentual que representa la variación de la lluvia en el
tiempo. En la Figura 7 se muéstran los valores del
histograma de diseño, el. cual es introducido como un
archivo de datos en el modelo de computador, para calcular
-
•
•
••
18
los excesos de precipitación que genera el hidrograma
final.
5. HIDROLOGIA
La cuenca del río Meléndez. es una cuenca con una estación
de registro denominada Calle Quinta con un período de
registro 1980-1995. con interrupción en el período 1992-
1994. Sin embargo. los registros históricos no se
consideran apropiados para la configuración de una serie de
tiempo de caudales máximos que permita un análisis de
frecuencias confiable.
Por tal circunstancia se adoptó el criterio de trabajar con
un modelo de Lluvia-Escorrentia como el del Soil
Conservation Service para estimar los caudales máximos. Se
desestimó el uso de otros modelos como DUR y HECl por
requerir éstos de mayor cantidad y manejo de información .
-
19
• 5.1 Método de Soil Conservation Service El modelo tipo Lluvia-Escorrentía desarrollado por el Soil
eonservation Service (SeS) está apoyado en la teoría del
Hidrograma Unitario Instantáneo (HUI).
5.1.1 Descripción de la Metodología
Un hidrograma unitario es un hidrograma de escurrimiento de
un aguacero en un punto dado que resultará de un
• acontecimiento aislado de exceso de precipitación unitaria efectiva (lmm) , ocurrido dentro de un tiempo unitario
cualquiera (10, 20 ó 60 minutos) distribuído en forma
uniforme en el área' de drenaje. Un hidrograma unitario se
identifica por el tiempo unitario que representa y el
exceso de precipitación que lo ocasiona. (hidrograma
unitario de 10 minutos y 1 mm. de exceso de precipitación) .
Las suposiciones básicas son:
••
-
/ 20
.~ Los efectos de todas las características físicas de
una cuenca de drenaje se reflejan en la forma del
hidrograma del aguacero para esa cuenca.
En un punto dado de una corriente, las ordenadas de la
descarga de diferentes hidrogramas unitarios del mismo ,
tiempo unitario de exceso de precipitación son
mutuamente proporcionales a los volúmenes respectivos.
El hidrograma de descarga de un aguacero que resulta
• de una serie de chaparrones de exceso de precipitación contínua de intensidad variab,le puede construírse con
una serie de hidrogramas superpuestos, siendo cada uno
de ellos el resultado de un sólo incremento de exceso
de lluvia de duración unitaria.
El exceso de precipitación se calcula partiendo de la
relación de escurrimiento:
F Q =
• s p
-
~.
•
•
donde:
F: Retención real en un momento dado
s: Retención potencial máxima
Q: Escurrimiento directo
P: Precipitación total
Teniendo en cuenta· que F"" P - Q se llega a:
P' Q= P+S
21
Esta ecuación es útil siempre y cuando exista la
posibilidad de escurrimiento cuando llueve. Dado que en la
realidad siempre ocurre una retención inicial la nueva
ecuación es:
. (p- fa)' Q = ~---:--'---
(p- fa)+S
De acuerdo a la experiencia del Soil Conservation Service
se ha logrado establecer como una buena aproximación que
fa = 0.2 * S por lo tanto:
-
•
•
•
donde:
. (p _ 0.2S)' Q= p= 0.8S
S.= 1000 -10 eN
eN: Número de escurrimiento ponderado, depende del tipo
de suelo, cobertura y humedad antecedente.
Una vez determinada la precipitación efectiva Q,
22
se
determinan los hidrogramas uni tarios y su tiempo pico para
cada incremento unitario de tiempo.
0.208 * A * P .: qp =
Tp
D Tp = - = 0.6 * Te
2
() ..
-
23 • donde: qp: Caudal pico unitario'
A: Area de la cuenca en Km'
P: Precipitación efectiva en mm.
Tp: Tiempo pico unitario en horas
D: Duración del incremento de tiempo en horas
Tc: Tiempo de concentración en horas .
• La ecuación de convolución discreta que permite el cálculo
de la escorrentía directa Qn' dado un exceso de lluvia P., y
el hidrograma unitario Un _mo, es :
Su expresión matricial nos conduce a:
•
-
•
•
•
24
[Q) = [U) . [p)
O ................. O O
p,p. ................ '.' . O O
P" p,,_ •... PI . . . . . . . . . .. O O
O p.\f p,,_................ P, PI
O O................... P" p,,_.
O O .................... O P"
5 .1.2 Tiempo de Concentración (Te)
Tiempo de concentración es el tiempo que tarda una
partícula de agua, en hacer el recorrido desde el punto más
lejano de la cuenca al sitio de interés.
Existen formulaciones propuestas por diversos autores para
estimar el tiempo de concentración de una cuenca. En el
-
•
•
•
25
Cuadro 28 se ven los resultados obtenidos por cada una de
las fórmulas propuestas. Filtrando aquellos valores que
hidrológicamente no tienen una representación lógica del
fenómeno y de acuerdo con la experiencia en la aplicación
de estas fórmulas se adoptó" un tiempo de concentración de
3.92 horas, el cual es similar al propuesto por el Cuerpo
de Ingenieros de USA.
•
5.1.3 Hidrograma Adimensional
Para el desarrollo . d~l p.resente estudio se usó el
hidrograma adimensional del rio Lili, cuya forma se observa
en la Figura 8.
5.1. 4 Caudales de Diseño
Los resultados de la aplicación del modelo de computador
que determina el hidrograma .de la creciente para las
condiciones de humedad antecedente 11 se muestran en los
cuadros 29 al 31, para los períodos de retorno 1:2.33, 1:25
y 1:50 años.
-
•
•
•
En el caudro 32 y la figura 9 se resumen los resultados obtenidos. La figura
10 muestra los hidrogramas correspondientes a los períodos de retorno
señalados.
El presente estudio hidrológico recomienda como caudal de diseño para las
obras del río Meléndez, un caudal de 112.3 m3/seg correspondiente a un
período de retorno de 1:50 años, estimado por el método del Soil
Conservation Service para la condición de humedad antecedente 11. Se
considera que este caudal es adecuado para el diseño de las obras, pues el
máximo caudal registrado en la estación río Meléndez - Calle 5a, es de 98.8
m3/seg, en 16 años de operación con 3 años de interrupción .
-
• • • C:3:r_ . CUADRO 1
RIO MELENDEZ - CANAL NAPOLES
CARVA HIPSOMETRICA
I ELEVACION AREA AREA AREA
CURVAS A NIVEL .- ACUMULADA PROMEDIO . (Km2] (%] (%) .
2800 -< 3000 0.56 1.39 1.39
2400 - 2800 2600 2.01 4.98 6.36
2000·2400 2200 9.51 23.55 29.91
1600 - 2000 1800 15.22 37.68 67.59
1200 -1600 1400 9.76 24.16 91.76
< -1200 1000 3.33 8.24 100.00 TOTAL 40.39 100.00
-
• • • c:~ , CUAOR02
RIO MELENDEZ - CANAL NAPOLES ..
PERFIL LONGITUDINAL
ELEVACION LONGITUD LONGITUD
PROMEDIO (Km) (O~ 2900 O 0.00 2800 0.16 0.49 2700 0.31 0:94 2600 0.44 1.33 2500 0.70 2.12 2400 0.88 2.67 2300 1.00 . 3.03 2200 1.18 3.58 2100 1.41 4.28 2000 1.70 5.15 1900 2.16 6.55 1800 2.45 7.43 1700 3.07 9.31 1600 3.80 11.52 1500 4.50 13.64 1400 5.65 17.13 1300 6.50 19.71 1200 7.54 22.86 1100 9.34 28.32 1000 21.10 63.98 954 32.98 100.00
-
• • • ~ CUADRO 3
CUENCA DEL RIO MELENDEZ
PENDIENTE PONDERADA SEGUN TAYLOR- SCHWARZ
¡ISUPERIOR INFERIOR LONGITUD (M) L.acum Si U/Si·0.5 ACUMULADO Sp
,1 -2900 2800 160 160 0.6250 202.3858 202.3858 0.6250
,
2800 2700 150 310 0.6667 183.7117 386.0975 0.6447 I 2700 2600 130 440 0.7692 148.2228 534.3203 0.6781
2600 2500 260 700 0.3846 419.2374 953.5577 0.5389 2500 2400 180 880 0.5556 2414953 1195.0531 0.5422
,
2400 . 2300 120 1000 0.8333 131.4534 1326.5065 0.5683 2300 2200 180 1180 0.5556 241.4953 1568.0018 0.5663 2200 2100 230 1410 0.4348 348.8123 1916.8141 0.5411
2100 2000 290 1700 0.3448 493.8522 2410.6663 0.4973 2000 1900 460 2160 0.2174 986.5901 3397.2564 0.4043
1900 1800 290 2450 0.3448 493.8522 3891.1086 0.3964 1800 1700 620 3070 0.1613 1543.7876 5434.8961 0.3191
I 1700 1600 730 3800 0.1370 1972.3514 7407.2475 0.2632
1600 1500 700 4500 0.1429 .1852.0259 9259.2734 0.2362
1500 1400 1150 5650 0.0870 3899.8397 13159.1132 0.1844 1400 1300 850 6500 0.1176 2478.1546 15637.2677 0.1728 1300 1200 1040 7540 0.0962 3353.8992 18991.1669 0.1576 1200 1100 1800 9340 0.0556 7636.7532 26627.9202 0.1230 1100 1000 11760 21100 0.0085 127529.5956 154157.5158 0.0187 1000 L _980 __
~.
11880 '-_ 32980 0.0017 289540.7287 443698.2446 0.0055 ------ ---
-
• • • r¿;s~ CUADRO 4
RIO MELENDEZ - CANAL NAPOLES
NUMERO DE ESCURRIMIENTO PONDERADO
Uso del TIPO B TIPOC Suelo Area(Ha) CN Area (Ha) CN
Bosque Natural 39.0 60 2021.0 70
Pasto Natural 68.0 69 603.0 79
Pasto Natural Enmalezado 275.0 61 173.0 74
. Rastrojo Alto 44.0 60 86.0 70
Rastrojo Bajo 58.0 69 135.0 79
Cultivos (Gafe) 77 98.0 83
Zona sub-urbana 295.0 80 0.0 O .
Zona urbana 144.0 85
SUMATORIA 923.0 66289 3116.0 226728
CN PONDERADO PARCIAL 72 73
CN PONDERADO TOTAL 72.5
L.--_ .. _- - ---- -
-
•
•
•
{:O~:PUHACIQN ~U1DHJ:iA ~HHGJ;L DEL Cht.!}[:~ SU?nmEC[:!m~ T~WICA
nIV!S!DN E3¡UDjO~. lECHjC.(E SECClON KID~CLINt17G1DG1A
OJAI~O 5:
E31ACIOl·¡ [BREA ifLr¡i!Ur'1Q [RL! Cl~H(:~ \'tl'EHíIl lAll1UD O} 21 ~:! L[~~-;Ht1D 76 40 ~i
2530 m,~.fi.¡i; (%18Q 2·:223201 i)2 t~lEG",!A ?i; E~TmAD evc
tU iH ~t ~.~ ~~. ~_Htr. ~~ p. ti" ~ tHq ~ ~ f g ~t t ~ ~1 tU HH t iH t U~-HHH~ B! ~ t l. H ~.!!.~ t.~. ~ l. ~ ~!, ~ U HH un H-tHt~' H-!P'.H~ lt U H HHHH! ~ t ~ \ tt t. ~ SE ~ ~ ~ ~ g n & ~ ~ ~ DIe ~ gt!.V~.!HtttH~ ~~·ttt u~!. ~.H H Httt ~ t t~JHH t ~ t t 1 * t~ U !Htt H U ~'H! ~ ~H i t H: H!tH t l' t.~ H! t! t tU ~ g .. tU ttHHH H HU HH HH n t u
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