de la cuenca capítulo 1

Diseño del Dren Pluvial de la Cuenca Centro-Sur de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas 1

UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | CAPITULO 1 1

CAPITULO 1

Diseño del Dren Pluvial de la Cuenca Centro-Sur de Tuxtla Gutiérrez,

Chiapas

Capítulo 1

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVO ESPECÍFICO

INTRODUCCIÓN


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | OBJETIVOS 2

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Proponer un diseño para la construcción del dren pluvial Centro-Sur de Tuxtla Gutiérrez, que

ayude al desalojo del agua pluvial desde las partes altas de la cuenca que circunda la ciudad

hasta desembocar sobre el Río Sabinal en una zona en la cual no ocasione afectaciones a los

colonos que ahí habitan.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Determinar los conceptos básicos para la elaboración del dren pluvial.

- Determinar los conceptos técnicos de funcionamiento hidráulico del dren pluvial.

- Diseño del dren pluvial para la Zona Centro-Sur de Tuxtla Gutiérrez.


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 1. INTRODUCCIÓN 3

1. INTRODUCCIÓN

A medida que las ciudades crecen, los requerimientos de sus habitantes aumentan y se

vuelven más difíciles de atender.

Desde que el hombre empezó a robarle terreno a la naturaleza y emprendió su vida

sedentaria hasta llegar a las grandes ciudades se ha enfrentado a la difícil situación de

abastecerse de agua y de deshacerse de ella una vez que ha sido utilizada en la satisfacción

de sus necesidades. Esta última etapa del agua y las provenientes de la lluvia deben de tener

un desalojo eficaz desde su inicio para no provocar enfermedades o inundaciones.

También se enfrenta a la problemática de superficies poco permeables que permitan el

desalojo natural del agua proveniente de la lluvia o la eliminación de los cauces de las

corrientes naturales a causa de la construcción de edificios, casas, calles, estacionamientos,

entre otros que modifican el uso del suelo. Por lo que la ingeniería busca formas y estrategias

que con el paso del tiempo se han vuelto cada vez más eficientes para poder lograrlo.

Es claro que las poblaciones deben desarrollarse en sus diversos aspectos, desde lo social,

cultural, agrícola, tecnológica, comercial, etcétera; y es este desarrollo el que conlleva a la

creación de nuevos proyectos que ayuden a salvaguardar la integridad de las ciudades, así

como el bienestar de las personas que en ellas habitan.

La ciudad de Tuxtla Gutiérrez, al ir creciendo y progresando para el bienestar de sus

habitantes ha creado un desequilibrio, el cual hace vulnerable su calidad de vida, es por esto

que tiene que evolucionar en su infraestructura de forma proporcional a su constante

crecimiento. Encontrándose entonces deficiencias y carencias en la infraestructura urbana, la

cual debería ser vista como facilitadora del desarrollo y concebirse como algo que en verdad

tiene el objetivo de salvaguardar a la población.

La cuenca perteneciente al Río Sabinal está siendo afectada por la progresiva deforestación y

el constante crecimiento de la mancha urbana de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, esto ha

provocado un incremento importante en el coeficiente de escurrimiento, ocasionando que

fluya superficialmente un mayor gasto hacia el cauce del río. A su vez, la construcción de

obras, principalmente de cruce como alcantarillas y puentes ha disminuido su capacidad de

conducción para drenar las aguas pluviales.



Es entonces cuando se deben priorizar las necesidades y analizar las soluciones necesarias

para los problemas generados por el mismo crecimiento demográfico, puntualizando los

problemas identificados en materia pluvial, hablando del correcto encauce de los diferentes

caudales dentro de la mancha urbana del municipio, enfocando principalmente a la Zona

Centro-Sur de la ciudad, debido a los problemas con inundaciones que ha sufrido dicha zona,

y de la inexistencia de una obra que logre evitar dichos problemas, lo que hace preciso un

proyecto que pueda brindar una solución adecuada a las necesidades actuales y futuras,

correspondiendo a los alcances económicos.

Para lograr este objetivo, el trabajo ha sido dividido en siete capítulos, los cuales son

descritos a continuación;

Capítulo 2. Aspectos Generales

En donde se describen los antecedentes sobre los fenómenos hidrológicos más importantes

ocurridos durante la última década en la zona de estudio, también se incluye la descripción

hidrológica, la problemática de estudios técnicos existentes y el estado del arte.

Capítulo 3. Características Fisiográficas e Hidrológicas

En este capítulo se muestra el desarrollo para la obtención de todos los parámetros

hidrológicos que lleven al cálculo del gasto de diseño, mediante diversos modelos lluvia-

escurrimiento.

Capítulo 4. Dren Pluvial

Se presenta un resumen de los conceptos principales que constituyen la elaboración de un

dren pluvial así como la descripción de las diversas estructuras que lo acompañan en su

diseño.

Capítulo 5. Diseño del dren pluvial para resolver la problemática de inundaciones en las

microcuencas “San José Libramiento y El Cocal”.

Este capítulo revela el planteamiento del problema y elaboración de la propuesta de solución

para la zona de estudio; en donde se puede apreciar su ubicación, perfiles del terreno y

memoria de cálculo en Excel de ambas microcuencas.



Capítulo 6. Simulación en SWMM (Storm Water Management Model)

En este capítulo se hace la Descripción del funcionamiento del software y su aplicación a la

zona de estudio.

Capítulo 7. Resultados

A lo largo del apartado se presentan las Tablas con los resultados obtenidos en los programas

Excel y SWMM (Storm Water Management Model); así también una descripción de la manera

en la que estas están relacionadas.



CAPITULO 2


Chiapas

Capítulo 2

ASPECTOS GENERALES

Antecedentes

Descripción de la zona de estudio

Problemática

Estudios técnicos existentes

Estado del arte


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 2. ASPECTOS GENERALES 7

2. ASPECTOS GENERALES

2.1 ANTECEDENTES

La ciudad de Tuxtla Gutiérrez, capital del estado, se ha visto afectada por los diferentes

eventos hidrológicos que han azotado al estado de Chiapas, los cuales han provocado

inundaciones pluviales (causadas por lluvias torrenciales) y fluviales (causadas por

desbordamientos de ríos y arroyos) en la parte urbana, dejando un número importante de

damnificados, afectando a zonas comerciales y habitacionales e incluso provocando muerte

entre la población.

Se pueden citar, por ejemplo, los años 2003, 2005, 2007 y 2011 como las afectaciones

mayores ocurridas en la capital del estado a causa de inundaciones fluviales, y en el año 2010

una de las mayores afectaciones ocurridas en la capital del estado consecuencia de lluvias

torrenciales.

Octubre de 2003

El fenómeno meteorológico “Larry” (ver figura 1), impactó desde las 6:00 horas del lunes 6 de

Octubre de 2003 la capital del estado. 40 colonias, ejidos y fraccionamientos fueron

afectados por el desbordamiento del Río Sabinal y el Río San Isidro luego de una precipitación

de más de 83 mm en 24 horas de lluvia, que dejó 25 mil afectados y 3 mil damnificados. Entre

las colonias más afectadas destacan: Plan de Ayala, San José Terán, Terán, los Laureles,

FOVISSSTE, Jardines de Tuxtla, San Francisco y el centro de la ciudad.

Personas atrapadas y lesionadas, así como cientos de casas inundadas, vehículos varados,

fugas de gas y la interrupción del servicio de energía eléctrica, dejaron las inundaciones y las

constantes lluvias de más de 15 horas continuas. Pérdidas calculadas en miles de pesos

sufrieron establecimientos ubicados sobre la 4ª, 5ª y 6ª Norte desde la 9ª Poniente hasta la

11ª Oriente por el desbordamiento del río Sabinal.1

1 (Mondragon, 2003)



Figura 1. Trayectoria de la tormenta tropical "Larry"

2

Octubre de 2005

Aunque no hubo afectaciones mayores en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, el 5 de Octubre del

2005 el estado de Chiapas se vio afectado por el paso de la tormenta tropical “Stan” de

manera significativa. Se registraron daños en 71 municipios, 14 muertos así como 300 mil

damnificados y más de un millón de personas aisladas.3

En Tuxtla Gutiérrez más de 60 mil tuxtlecos se vieron afectados por la falta de agua potable

ya que las lluvias permanentes en el río Santo Domingo obstaculizaban el trabajo y

mantenimiento a las instalaciones de la “barcaza”. Se presentaron niveles críticos en el Río

Sabinal sin que éste llegara a desbordarse y derrumbes menores en algunas zonas de la

capital.4

Agosto de 2007

El paso del fenómeno tropical “Dean” por la capital del estado el 25 de Agosto de 2007 dejó

lluvias de 62.4 mm en la zona poniente, 44.3 mm en la zona norte oriente y 55.7 mm en la

zona sur oriente. El río Sabinal se mantuvo para esta fecha al 40% de su capacidad. 5

2 (López Espinosa, 2006)

3 (García, Victorio, del Solar, Pérez, & Chacón, 2005)

4 (Mondragón, Alerta para Tuxtla por lluvias, 2005)

5 (Domínguez, 2007)



El día 31 de Agosto de 2007 más de 22 colonias resultaron afectadas tras las intensas lluvias

que azotaron la capital, en donde el ejército hizo su aparición aplicando el plan DN-III. En

esta ocasión el Río Sabinal rebasó su nivel después de que por 31 minutos cayeran 71 mm de

agua en la zona oriente según datos obtenidos de la estación climatológica Tuxtla Gutiérrez

CFE 7176, mientras que en el poniente se registraron precipitaciones de 62.5 mm. Los puntos

más críticos se presentaron en las colonias Diana Laura, Terán, Copoya, Maya, Francisco I.

Madero, Bienestar Social, entre muchas otras donde el agua alcanzó hasta medio metro de

altura.6

Según los periódicos, las afectaciones causadas se compararon con las ocurridas en el 2003

por el paso del huracán “Larry”.

Junio, Julio y Agosto de 2010

El año 2010 fue uno de los más lluviosos que se han presentado en el estado de Chiapas. En la

capital se exhibieron casos inusuales de inundaciones en zonas donde antes no se habían

presentado. Destacando la ausencia de fenómenos tropicales causantes de los estragos y

atribuyendo los daños a lluvias con precipitaciones muy grandes en tiempos muy cortos.

El 28 de Junio se presentaron calles inundadas y afluentes al tope en la capital del estado a

causa de la tormenta tropical “Alex” en conjunto con el huracán “Darby”. El paso del

fenómeno tropical provocó encharcamientos en varios puntos de la ciudad. Decenas de

vehículos varados y una crecida inusual de los arroyos, así como del Río Sabinal el cual para el

día 29 del mismo mes se encontraba en sus puntos más críticos.7

El 29 de Julio se presentaron los primeros hechos mayores registrándose inundaciones en más

de 20 colonias a causa del desbordamiento del arroyo Potinaspak y de las intensas lluvias, que

según informes de la Comisión Nacional del Agua fue un poco más de 90 milímetros en 24

horas. Las colonias afectadas por resaltar fueron: Las Palmas, Pomarrosa, la Moderna, Azteca,

Paseo del Bosque, Los Pájaros, El Retiro, Lomas del Oriente, Niño de Atocha. Esta vez el

Sabinal presentó en los puntos más críticos el 90% de su capacidad.8

6 (Espinoza & Leyva, 2007)

7 (Rincón, 2010)

8 (López, 2010)



El día 15 de Agosto el río Sabinal presenta un 35 % de su capacidad. Esta vez el Potinaspak el

18 de Agosto se desborda una vez más en el mismo año causando afectaciones en más de 20

viviendas ubicadas en la zona poniente a la altura de 8ª y 9ª Norte así como la 2ª Poniente. Y

el 20 de Agosto se presentaron inundaciones en la zona Sur Poniente de la ciudad provocando

que los locales de Plaza Cristal se quedaran invadidos por el agua, así también se presentaron

encharcamientos en 6 colonias de la misma zona y el deslave de un cerro en el Libramiento

Sur; cabe destacar que este tipo de contingencias en esta zona de la ciudad no se habían

presentado con tanta magnitud. Por otro lado, el Río Sabinal dejó ese mismo día un saldo de

cuatro personas muertas y 30 colonias inundadas a causa de su desbordamiento, por

mencionar vecinos de la quinta Norte y la Colonia Francisco I. Madero como las más

afectadas. También se presentaron daños en el Cobach 13 ubicado al oriente de la ciudad,

donde las instalaciones quedaron bajo el agua.9

Agosto del 2011

Por segundo año consecutivo se presentaron inundaciones a causa del desbordamiento del río

Sabinal y del arroyo Potinaspak originado por las fuertes lluvias que se presentaron en la

capital del estado. 168 casas dañadas y 20 desalojados fue el saldo total en esa ocasión,

alcanzando el agua hasta metro y medio en colonias como el Fraccionamiento Francisco I.

Madero. El lado norte fue uno de los más afectados reportándose daños en la zona comercial

de la 5ª Norte, la Colonia Laureles y Niño de Atocha.

2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

La ciudad de Tuxtla Gutiérrez se localiza en la cuenca del Río Sabinal dentro de la formación

geológica conocida como depresión central de Chiapas. El Río Sabinal fluye a través de ella y

hasta hace poco era factor determinante en el patrón de los asentamientos urbanos. El valle

tiene una elevación de 540 msnm y llega hasta 1,200 msnm en la cumbre del cerro

Mactumatzá en el límite sur de la ciudad. Su economía se basa en albergar la administración

gubernamental y los servicios relacionados a las mismas. La población de la ciudad ha crecido

dramáticamente en épocas recientes, de 1960 a 1980 a 200 mil en 1990 a 500 mil en 2010

situación que se espera continúe en el futuro. En la figura 2 se puede apreciar una

panorámica de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez.

9 (Burguete, Se desborda una vez más el Potinaspak, 2010)



Figura 2. Foto aérea de Tuxtla Gutiérrez.

La cuenca del río Sabinal (ver figura 3), se ubica en la Región Hidrológica número 30,

denominada Grijalva-Usumacinta; geográficamente se localiza entre los paralelos 16° 40’ y

16° 52’ de latitud norte y los meridianos 93° 02’ y 93° 20’ de longitud oeste. Geológicamente

está conformada por cuantiosos sedimentos calcáreos del cretácico superior intercalados con

otras rocas constituidas por depósitos lacustres y conglomerados de baja compactación;

también se encuentran unidades geohidrológicas conformadas por material aluvial originado

por intemperismo, erosión y transporte fluvial.

Figura 3. Ubicación geográfica de la cuenca del río Sabinal

10

10

(López Espinosa, 2006)



2.2.1 CLIMA

Por la cercanía de la ciudad con la nueva carretera amplia (autopista según las autoridades)

podría incluirse el municipio de Ocozocoautla de Espinosa, Chiapas ya que éste se encuentra

relativamente cerca de la capital a tan solo 20 minutos aproximadamente y en su trayectoria

se encuentra diversas empresas establecidas, fraccionamientos residenciales, el autódromo

Chiapas, el antiguo aeropuerto Llano San Juan, lugares de esparcimiento familiar, etc.

A lo largo y ancho del municipio de Tuxtla Gutiérrez, existen diversos climas, tales como:

Cálido subhúmedo con lluvias en el verano, de menor humedad: Abarca el 99,71% de la

superficie municipal.

Cálido subhúmedo con lluvias en el verano, de mediana humedad: Abarca el 0,29% de

la superficie municipal.

La temperatura media anual es de 25,4 °C. La temporada cálida dura desde mediados de

febrero hasta septiembre. El período más caluroso del año es desde abril hasta la segunda

semana de mayo. La temporada fresca dura desde mediados de noviembre hasta inicios de

febrero. El período más frío del año es el mes de diciembre cuando la temperatura puede

llegar a descender hasta 10 ºC. La temporada normal de lluvias abarca desde mayo hasta la

segunda semana de octubre. Normalmente, los meses más lluviosos son junio y septiembre.

En la serranía sur (donde se encuentran la mayoría de las localidades menores, como El Jobo,

Copoya y Emiliano Zapata, el Centro Ecológico Recreativo El Zapotal y La Reserva Estatal del

Cerro Mactumatzá), el clima es fresco y agradable todo el año debido a su abundante

vegetación, su mayor altitud y su mayor humedad ambiental.

2.2.2 HIDROGRAFIA

Los flujos de agua dentro del municipio son los Ríos Grijalva, Sabinal, Suchiapa, Yatipak,

Terán, San Agustín y Guadalupe. El río más importante del municipio es el Sabinal que nace

en el municipio de Berriozábal, fluye por el valle central de Tuxtla, atraviesa la ciudad y

desemboca en el Río Grijalva.

Su recorrido es amplio; corre en dirección sureste atravesando la ciudad. Recibe aportación

de parte de una corriente que drena desde la Sierra, y en su trascurso se encuentra con el



arroyo de San Francisco antes de cruzar por la colonia de Terán en la capital. A él se

reincorpora un pequeño arroyo llamado La Laguna que proviene de las faldas del cerro

Mactumatzá, justo antes de abandonar la colonia Terán. Así mismo en su trayecto recibe

aportaciones de diferentes arroyos como lo son el San Agustín, arroyo que a su vez recibe

aportes de dos arroyos que se originan como manantiales que son El Ojo y La Chacona que

bajan de la localidad de San Fernando.

En su recorrido hacia el oriente recibe por su margen derecha al arroyo El Cocal a la altura de

la 23ª calle poniente norte y por su margen izquierda una pequeña corriente que actualmente

se encuentra embovedada a la altura de la 16ª calle poniente norte; subsecuente a estas a la

altura de la 13ª y 12ª poniente norte se encuentra al arroyo Pomarrosa que le aporta sus

aguas al Sabinal, en la 4ª calle poniente norte al arroyo San Francisco y más adelante sobre la

1ª norte oriente al arroyo Potinaspak.

Enseguida, recoge las aguas del arroyo San Roque el cual se encuentra entubado en su parte

baja; en la 15ª calle oriente norte recibe aportaciones del arroyo Potinaspak el cual de la

misma manera, se encuentra entubado en su parte baja. Aguas abajo y antes de llegar a su

cruce con el Libramiento Norte de la ciudad recibe la aportación de un afluente que baja del

cerro Hueco llamado arroyo Grande o Cerro Hueco; a éste se le agrega una corriente más que

es el arroyo El Zapotal o Santa Ana.

Abandona la ciudad para recibir aportaciones de arroyos que descienden de los cerros Nido de

Águilas y La Ceiba, para finalmente descargar en el río Grijalva. En la figura 4 se presenta la

cuenca del Río Sabinal.

Figura 4. Cuenca del Río Sabinal.11

11

(López Espinosa, 2006)



2.2.3 OROGRAFIA

La zona de estudio ubicada en la depresión central, la cual se extiende al noroeste de la

Sierra Madre, paralelamente a ésta, quedando limitada al noroeste por la altiplanicie de

Chiapas y al norte por la sierra septentrional de Chiapas, tiene una longitud de 280 km y una

longitud transversal entre 30 y 55 km, con una superficie de 9,000 km2 y una altitud media de

550 m.s.n.m. Se trata de una planicie accidentada irregularmente por la presencia de

lomeríos, conos pequeños y serranías en algunas partes. La cuenca del río Sabinal se

caracteriza por estar delimitada por una serie de mesetas en su parte sur, entre las que

destacan las denominadas como Tierra Colorada, Loma Larga y Nido de Águilas, mientras que

en el parteaguas norte prevalece un conjunto de sierras cuya altitud superior no rebasa los

1,200 msnm. Lo anterior motiva que el relieve presente una serie de lomeríos de pendientes

suaves que originan un modelo de erosión representativo de una baja densidad de drenaje.

2.2.4 GEOLOGÍA

El área de estudio se compone de suelos terciarios: Caliza (14.92%) los que influyen sobre el

régimen de escurrimiento de las corrientes, ya que por su alta permeabilidad los

escurrimientos se infiltran rápidamente; “Limonita-Arenisca” (6.37%) y “Lutita-Arenisca”

(2.31%). También encontramos suelos cretácicos: Caliza (9.77%) y “Caliza-Lutita” (26.90%).

Otras composiciones variadas de suelo conforman el 39.73% restantes de la superficie

municipal.

2.2.5 DIVISIÓN EN SUBCUENCAS

Por las condiciones hidrográficas y topográficas descritas se determinó un área en estudio de

407 km2, dividida en 15 subcuencas como se muestra en la figura 5.



Figura 5. Cuenca hidrológica del río Sabinal con subcuencas definidas.

A continuación se enlista las 15 subcuencas que conforman la cuenca del río Sabinal (Tabla 1):

Tabla 1. Subcuencas del Río Sabinal.

NUMERO SUBCUENCA NUMERO SUBCUENCA

1 San Francisco 9 San Roque

2 Berriozábal 10 Totoposte

3 San Agustín 11

Poc Poc

4 Chacona 12

24 de Junio

5 San José el Arenal 13

Santa Ana

6 Arroyo Centro Sur 14

Cerro Hueco

7 Pomarrosa 15

Patria Nueva y otros

8 El Potinaspak

2.3 PROBLEMÁTICA

Las inundaciones son un tema común en la ciudad de Tuxtla Gutiérrez, anualmente ocurren

desbordamientos del Río Sabinal y de los afluentes que alimentan a éste, la zona sur de la



ciudad de Tuxtla Gutiérrez con cierta frecuencia se ve afectada por inundaciones y con esto

muchas familias han tenido pérdidas económicas considerables.

Desde hace varios años se sabe la problemática que ocasionan las lluvias extremas a la ciudad

de Tuxtla Gutiérrez, y en la historia de la ciudad se encuentra el tema de inundaciones,

desbordamientos, calles afectadas por el agua, encharcamientos, etcétera, siempre en los

mismos lugares y las mismas afectaciones.

Se recuerda que hace algunos años en octubre de 2003 el río Sabinal se desbordó inundando

cinco hectáreas comprendidas de la 9ª Poniente a la 8ª Oriente y de la 3ª Norte a la 6ª Norte,

afectando la zona comercial de la 5ª norte de la ciudad, con pérdidas que pasaron los cientos

de miles de pesos, esta ha sido una noticia recurrente de la temporada de lluvias en esta zona

de la ciudad, y es una de las principales problemáticas que aquejan a los ciudadanos.

Se sabe que el problema de la ciudad de la ciudad no se centra solamente en el tema de

inundaciones, apenas hace dos años ocurrió que parte de la ciudad se quedó sin

abastecimiento de agua debido a las crecidas de los afluentes que alimentan al río Sabinal,

esta situación se debió a las lluvias en agosto de 2010, el lado sur de la ciudad se quedó sin

abastecimiento de agua debido a la acumulación de ramas, troncos y basura que afectaron al

sistema de bombeo, entonces no son solo las inundaciones, sino que también se debe poner

atención en lo que los arroyos pueden afectar sobre su propio cauce.

Se le puede llamar indolencia, apatía, dejadez, indiferencia, abandono, descuido o desidia, a

la deforestación que ha habido dentro de la cuenca del Sabinal, la cual también provoca un

cambio en el microclima de la cuenca. Es cuando la naturaleza afecta a las ciudades dentro

de la cuenca que se buscan soluciones inmediatas que son muy costosas o por desgracia no

existen.

Los daños que dejan las inundaciones o encharcamiento a las ciudades e infraestructura

carretera suman miles de millones de pesos que no se tienen.

La capital chiapaneca tiene una red de arroyos tributarios del Río Sabinal, mismos que rara

vez se les desazolvan y cuando se realiza es por pequeños tramos que resuelven el problema

parcialmente. Claro que realizar una limpieza a fondo de estos afluentes es costoso, pero

resulta todavía más caro reparar calles y avenidas.



En nuestro medio no existen pavimentos que permitan la infiltración del agua para recargar

los mantos freáticos, mientras se avanza en la construcción y consolidación de un sistema de

drenaje pluvial.

Desde hace poco se sabe que se ha venido reduciendo el tiempo de escurrimiento en la

cuenca del Río Sabinal. Esto provoca que mayor cantidad de agua llegue en un tiempo muy

corto a desembocar al río y su nivel suba considerablemente rápido ocasionando con mayor

frecuencia su desbordamiento.

2.4 ESTUDIOS TÉCNICOS EXISTENTES

Es bien sabido que los problemas que aquejan a la cuenca del río Sabinal es un tema que se

ha tratado desde hace mucho tiempo, y por ello existen muchos estudios sobre el tema

dentro de los cuales podemos mencionar:

Modelo de Ordenamiento Ecológico y Territorial

El Modelo de Ordenamiento Ecológico y Territorial fue elaborado para cada fase que

contempla la metodología, los objetivos planteados fueron:

Caracterizar la diversidad ambiental y su problemática

Elaborar un diagnóstico temático de los deferentes elementos naturales, sociales y

económicos que conforman la ocupación espacial del territorio y el aprovechamiento y

conservación de los recursos naturales

Definir los índices e indicadores para la evaluación de los efectos de las actividades

humanas bajo los lineamientos de aptitud de uso del suelo

Elaborar el Modelo y Programa de Ordenamiento Ecológico y Territorial

Establecer los mecanismos de concertación y participación social, pública y privada

como un elemento fundamental como estrategia general de instrumentación del

POET12.

12

Programa de Ordenamiento Ecológico y Territorial



Dren Pluvial Zona Poniente de la Ciudad

Los drenes pluviales tampoco son un tema nuevo en la ciudad, y podemos referirnos al

recién construido en el norte de la ciudad capital, el cual desvía volúmenes de agua del

arroyo “Potinaspak” hacia aguas abajo del río Sabinal, esto para solucionar afectaciones

que provocaban al llegar estas aguas por su cauce “original” hacia el río, es entonces una

de las tantas soluciones que se ofrecen para salvaguardar el patrimonio de las personas

que habitan la ciudad capital.

Sistema de Alerta Hidrometeorológica

El Sistema de Alerta Hidrometeorológica (SAH) tiene como objetivo medir la lluvia en la

cuenca del Río Sabinal analizado para alimentar un modelo lluvia-escurrimiento y conocer

el gasto que puede conducir el río, para luego poner en acción un plan de emergencia

dirigido a advertir a la población de una posible situación de peligro por inundación, con

el suficiente tiempo para llevar a cabo de una evacuación de manera ordenada y segura.

Por esta razón se necesitan sensores de medición de lluvia (pluviómetros), dispuestos en

la cuenca de tal forma que permitan representar la distribución de la lluvia, y con la

ayuda de un modelo lluvia-escurrimiento pueda hacerse las estimaciones de escurrimiento

con seguridad. Con base en lo anterior, sería lógico pensar que se instalen el mayor

número de estaciones medidoras de lluvia posible en la cuenca; sin embargo, esto no es

posible debido a los siguientes factores:

Se requiere instalarlas en localidades que cuenten con ciertas estructuras que

permitan brindar a la estación seguridad contra el vandalismo.

Es necesario que exista línea de vista directa entre las estaciones y el puesto central

de recepción de datos. En ocasiones, si las subcuencas que se requiere monitorear

producen escurrimientos importantes respecto de otras subcuencas o están aguas

arriba de zonas urbanas vulnerables, es posible instalar más estaciones con el objeto

de tener constancia en las mediciones, por si alguna de esas estaciones llagara a

fallar durante el paso de una tormenta.



Educación ambiental para la cuenca del Río Sabinal

A partir de la Secretaría de Medio Ambiente y Vivienda, se lleva a cabo el proyecto

“Educación Ambiental para la Cuenca del Río Sabinal”, realizando actividades con

institutos de educación, con población de dicha cuenca y con otras autoridades

municipales y privadas.

Es un proyecto dedicado a la difusión, capacitación y sensibilización a la comunidad

Tuxtleca para entender el ciclo de relación hombre naturaleza, y así poder realizar

acciones encaminadas a la conservación de los recursos naturales de la cuenca del Río

Sabinal. Contribuyendo así, a mejorar la calidad de vida de las poblaciones aledañas.

El proyecto tiene como objetivo promover la participación y autogestión del sector

público, social y privado, mediante la transferencia de conocimientos y valores, el

intercambio de experiencias, el desarrollo de diversos foros y espacios municipales,

regionales y estatales, y el análisis de tendencias del fortalecimiento organizacional hacia

una vida sustentable.

2.5 ESTADO DEL ARTE

El estado del arte hace referencia al nivel más alto de desarrollo conseguido en un momento

determinado sobre cualquier aparato, técnica o campo científico plural.

En Japón, muy cerca de Tokyo, en la ciudad de Heijokyo, fue creado un sistema de

alcantarillado pluvial para evitar inundaciones provocadas por lluvias torrenciales y los

maremotos causados por los tornados (Ver figura 6). Se encuentra a 50 metros bajo tierra y

cuenta con unas turbinas capaces de enviar 200 toneladas de agua por segundo al río

Edogawa.



Figura 6. Sistema de alcantarillado pluvial en Tokyo, Japón.

Se trata de uno de los sistemas de alcantarillado más complejos del mundo, el proyecto se

inició en 1992 y se llamó G-Cans (Shutoken Gaikaku Housui Ro o Canal de descarga del área

metropolitana), está construido bajo la ciudad de Tokyo en su mayoría en la zona de Saitama

y fue diseñado para evitar inundaciones provocadas por las lluvias torrenciales.

El G-Cans consiste en 5 silos principales de 65 metros de altura y un diámetro de 32 metros

conectados por 6.4 km de túneles, un tanque de agua con una altura de 25.4 metros, longitud

de 177 metros, con un ancho de 78 metros y 59 pilares conectados a 10 MW bombas que son

capaces de bombear 200 toneladas de agua por segundo al río Edogawa (Ver figuras 7).

Figura 7. Vista de las columnas, alcantarillado pluvial Tokyo, Japón.



Estos gigantescos acueductos entran en funcionamiento cuando el nivel de lluvias sobrepasa

el límite que puede generar inundaciones y estos excesos de aguas son transportados hacia

otros ríos por una distancia de más de 6 km (Ver figura 8).

El gobierno de Japón ha hecho estas proezas a través del Instituto Japonés de Tecnología e

Ingeniería de Aguas Sanitarias, que junto al sector privado han construido una verdadera

ciudad subterránea en Edogawa City, uno de los grandes barrios o sectores de Tokyo. Esta

súper obra de Ingeniería también ofrece al público visitas guiadas.

Figura 8. Conductos de conducción, alcantarillado pluvial Tokyo, Japón.

El Instituto Japonés de Tecnología e Ingeniería de Aguas Servidas (Japan Institute of

Wastewater Engineering Technology (JIWET)) “fue creada con el propósito de promocionar la

introducción de nuevas tecnologías en los trabajos de promocionar la introducción de nuevas

tecnologías en los trabajos de alcantarillados para hacerlos más eficientes, de tal manera que

contribuyan al mejoramiento del ambiente de vida de la nación, a través de la investigación y

el desarrollo de nuevas tecnologías relacionadas a los sistemas de alcantarillado.



CAPITULO 3


Chiapas

Capítulo 3

MODELOS LLUVIA-

ESCURRIEMIENTO


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDOLÓGICAS 23

3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDOLÓGICAS

3.1 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA

3.1.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DE LAS CUENCAS EN ESTUDIO

Las microcuencas en estudio son dos, se localizan al sur poniente de la ciudad de Tuxtla

Gutiérrez, Chiapas, Se tomó como punto de salida el Libramiento Sur Poniente a la altura de

la 21 poniente sur. En la microcuenca 1, a la cual nombraremos “San José Libramiento”, se

encuentran ubicadas las colonias: San José Libramiento y Diana Laura; mientras que en la

microcuenca 2, a la cual le asignaremos el nombre de “El Cocal” (ya que el arroyo principal

que la atraviesa lleva este nombre), tenemos a las colonias: Manuel Molano y

Fraccionamiento Linda Vista (ver plano, anexo D). Cabe mencionar que estas microcuencas se

caracterizan por ser corrientes intermitentes (transportan agua durante la época de lluvias).

3.2 INFORMACIÓN CLIMATOLÓGICA

3.2.1 ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS CERCANAS A LA ZONA DE ESTUDIO

La estación climatológica más cercana a la zona de estudio es la estación número 7202 Tuxtla

(DGE), con coordenadas 16°45’ latitud Norte y 93°7’ longitud Oeste, esto debido a que se

encuentra aproximadamente a 4.55 kilómetros de las microcuencas en estudio, lo que

permite hacer un análisis puntual de la precipitación.

Otras estaciones climatológicas son las que se muestran en la tabla 2.

Tabla 2. Estaciones climatológicas más cercanas a la zona de estudio.

Las demás estaciones se descartan debido a que la distancia a la zona de estudio es mayor en

comparación a la estación Tuxtla Gutiérrez DGE.

Clave Estación Distancia msnm

7039 EL BOQUERÓN, SUCHIAPA 10.79 km 500

7134 PUENTE COLGANTE 11.72 km 418

7202 TUXTLA GUTIÉRREZ (DGE) 4.55 km 790

7223 SAN LUIS, SUCHIAPA 14.25 km 480

7229 STO. DOMINGO, CHIAPA DE C 10.03 km 500



3.3 CARTOGRÁFIA TEMÁTICA

3.3.1 CARTA TOPOGRÁFICA INEGI 1:50,000

La topografía utilizada proviene de un archivo .dwg que engloba los municipios de Tuxtla

Gutiérrez, Chiapa de Corzo, Suchiapa y San Fernando, se encuentra a una escala de 1:50,000;

la carta puede ser convertida a diferentes formatos como lo es *.shp para su utilización en

sistemas de información geográfica como arc view o arc gis.

En la figura 9 se muestra la topografía del área de estudio con las curvas de nivel, escala

1:5,000 obtenida de vuelos fotogramétricos realizados en el año 2004.

Figura 9. Zona de estudio con curvas de nivel.

3.3.2 CARTA EDAFOLÓGICA

La carta edafológica utilizada fue obtenida del Instituto Nacional de estadística

Geografía e Informática se encuentra en escala 1:250,000, el formato de la carta está en

*.shp para arc view o arc gis para manipularse en formato de sistemas de información

geográfica. En la figura 10 se observa la edafología del área de estudio y los alrededores de

ésta, más adelante la carta se utilizará para conocer la composición de los suelos de las

microcuencas del área de estudio.



Figura 10. Zona de estudio con edafología

3.3.3 CARTA DE USO DE SUELO Y VEGETACIÓN INEGI 1:250,000

La carta geológica fue obtenida del Instituto Nacional de estadística Geografía e

Informática se encuentra en escala 1:250,000, el formato de la carta está en *.shp para arc

view o arc gis para manipularse en formato de sistemas de información geográfica.

En la figura 11 se observa el uso de suelo y vegetación la geología del fraccionamiento y los

alrededores de éste, del área de estudio y los alrededores de ésta, más adelante la carta

se utilizará para conocer el uso de suelo y vegetación de las microcuencas del área de

estudio.



Figura 11. Zona de estudio con uso de suelo y vegetación.

3.4 CÁLCULO DE PARÁMETROS

3.4.1 DELIMITACIÓN DE CADA UNA DE LAS MICROCUENCAS

En la figura 12 se observa la delimitación de las microcuencas en estudio, la delimitación del

parteaguas se realizó en AutoCAD y el punto final de cada microcuenca se encuentra sobre el

libramiento sur donde comenzará la tubería del dren que se propondrá, a la microcuenca

“San José Libramiento” se le ha anexado dos micro cuencas pequeñas de aguas que llegan a

la misma por efecto del parteaguas que las mismas calles forman, y es un gasto que también

será considerado para el diseño.

El área de las microcuencas “San José Libramiento” y “El Cocal” son 0.48 km2 y 0.66 km2

respectivamente.



Figura 12. Delimitación de las microcuencas de los arroyos efímeros en estudio.

3.4.2 CAUCE PRINCIPAL DE CADA MICROCUENCA

En la figura 13 se observa la delimitación del cauce principal de las dos microcuencas, los

arroyos son efímeros.

Figura 13. Delimitación del cauce principal de las microcuencas de los arroyos efímeros que atraviesan.

MICROCUENCA

“EL COCAL”

MICROCUENCA

“SAN JOSÉ

LIBRAMIENTO”



La longitud de cauces principales de las microcuencas “San José Libramiento” y “El Cocal”

son 1.18km y 1.25 km respectivamente, en las figuras 14 y 15 se puede observar una vista

tridimensional de los cauces y las microcuencas.

Figura 14. Vista 3D del cauce principal de la microcuenca “San José Libramiento”

Figura 15. Vista 3D del cauce principal de la microcuenca “El Cocal”.

3.4.3 TIPO Y ORDEN DE LAS CORRIENTES DE LAS MICROCUENCAS

Son corrientes intermitentes, solo llevan agua en temporada de lluvia; de orden 1.

3.4.4 CÁLCULO DE LA PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE PRINCIPAL

En general, la pendiente de un tramo de río se considera como el desnivel entre los extremos

del tramo, dividido por la longitud horizontal de dicho tramo, de manera que:



Siendo:

Pendiente del tramo del cauce, adimensional

Desnivel entre los extremos del tramo del cauce, en

Longitud horizontal del tramo del cauce, en

Esta definición es la que más se aproxima al valor real de la pendiente cuando es pequeña la

longitud del tramo analizado, sin embargo existe una forma más precisa que la anterior,

consiste en aplicar el criterio de Taylor y Schwarz, que considera al río formado por una serie

de canales de pendiente uniforme, en los cuales el tiempo de recorrido del agua es igual al

del río. Entonces dividiendo al cauce principal del río en tramos iguales de longitud , el

tiempo de recorrido por tramo será:

Siendo:

Velocidad media en el tramo considerado, en

Longitud de cada tramo en metros, igual a la longitud total del cauce dividido por el

número de tramos ( es igual para todos los tramos considerados)

Tiempo de recorrido del flujo de agua por el tramo considerado en segundos

Adoptando como válida la expresión de Chezy, se tiene que:

Entonces el tiempo de recorrido del tramo sería:

Siendo:

Velocidad media del flujo de agua en el tramo considerado

Coeficiente de Chezy en el tramo considerado



Radio hidráulico en el tramo considerado

Pendiente media en el tramo considerado

Constante

Tiempo total del recorrido del flujo de agua por el cauce

El tiempo total de recorrido ( ) será igual a la suma de los tiempos parciales de los “ ”

tramos, y puede calcularse como:

Siendo:

Longitud total del cauce

Velocidad del flujo de agua por el cauce

Pendiente media del cauce

Igualando expresiones:

Siendo:

Número de segmentos iguales en los que se divide el cauce principal

En las tablas 4 y 5 se muestran los cálculos para determinar la pendiente media del cauce

principal de las dos microcuencas.



3.4.4.1 Pendiente del cauce principal, microcuenca “San José Libramiento”.

Tabla 3. Pendiente media del cauce de la microcuenca “San José Libramiento”.

ELEVACION DISTANCIA PENDIENTE

572 24.271 0.041 0.203 119.570

573 86.029 0.012 0.108 797.933

574 120.091 0.017 0.129 930.569

576 11.838 0.084 0.291 40.730

577 10.397 0.096 0.310 33.523

578 12.221 0.082 0.286 42.724

579 32.938 0.061 0.246 133.670

581 5.014 0.199 0.447 11.226

582 6.059 0.165 0.406 14.915

583 3.462 0.289 0.537 6.440

584 6.056 0.330 0.575 10.537

586 6.437 0.155 0.394 16.331

587 4.668 0.214 0.463 10.085

588 2.060 0.486 0.697 2.956

589 5.006 0.400 0.632 7.919

591 5.693 0.176 0.419 13.582

592 7.979 0.125 0.354 22.540

593 5.306 0.188 0.434 12.221

594 8.355 0.239 0.489 17.076

596 49.696 0.020 0.142 350.335

597 18.240 0.055 0.234 77.902

598 14.303 0.070 0.264 54.090

599 34.354 0.058 0.241 142.383

601 12.666 0.079 0.281 45.077

602 20.428 0.049 0.221 92.327

603 16.710 0.060 0.245 68.307

604 38.466 0.052 0.228 168.692

606 17.254 0.058 0.241 71.671

607 8.399 0.119 0.345 24.342

608 14.967 0.067 0.258 57.903

609 34.157 0.059 0.242 141.157

611 4.038 0.372 0.610 6.624

612.5 4.452 0.112 0.335 13.284

613 4.395 0.341 0.584 7.524

614.5 11.169 0.134 0.366 30.477

616 14.127 0.071 0.266 53.098

617 15.687 0.064 0.252 62.132

618 7.445 0.134 0.367 20.313

619 13.706 0.146 0.382 35.880

621 11.472 0.087 0.295 38.855

622 9.451 0.106 0.325 29.054

623 5.444 0.184 0.429 12.702

624 10.893 0.230 0.479 22.738

626.5 12.335 0.081 0.285 43.323

627.5 15.354 0.033 0.180 85.082

628 9.576 0.104 0.323 29.631

629 7.927 0.252 0.502 15.781

631 10.511 0.143 0.378 27.822

632.5 9.840 0.051 0.225 43.654

633 10.060 0.099 0.315 31.909

634 6.806 0.294 0.542 12.555

636 1.518 0.659 0.812 1.869

637 3.950 0.253 0.503 7.850

638 2.755 0.363 0.602 4.573

639 5.407 0.370 0.608 8.890

641 4.346 0.230 0.480 9.059

642 3.032 0.330 0.574 5.278

643 2.626 0.381 0.617 4.255

644 12.361 0.162 0.402 30.730

646 6.220 0.161 0.401 15.512

647 8.685 0.115 0.339 25.596

648 7.997 0.125 0.354 22.614

649 7.654 0.261 0.511 14.974

651 5.835 0.171 0.414 14.095

652 4.740 0.211 0.459 10.320

653 9.623 0.104 0.322 29.850

654 19.860 0.101 0.317 62.585

656 19.780 0.051 0.225 87.973

657 14.114 0.071 0.266 53.023

658 10.487 0.095 0.309 33.959

659 7.666 0.261 0.511 15.007



661 4.343 0.230 0.480 9.049

662 5.062 0.198 0.444 11.387

663 7.378 0.136 0.368 20.042

664 18.206 0.110 0.331 54.930

666 6.571 0.152 0.390 16.844

667 14.024 0.071 0.267 52.517

668 5.805 0.172 0.415 13.986

669 24.639 0.081 0.285 86.480

671 10.338 0.097 0.311 33.239

672 5.343 0.187 0.433 12.350

673 9.844 0.102 0.319 30.887

674 21.765 0.115 0.339 64.220

676.5 5.279 0.095 0.308 17.154

677 5.341 0.187 0.433 12.342

678 4.823 0.207 0.455 10.592

679 13.684 0.146 0.382 35.794

681 10.381 0.096 0.310 33.449

682 13.230 0.076 0.275 48.123

683 6.180 0.162 0.402 15.364

684 17.944 0.139 0.373 48.074

686.5 7.277 0.069 0.262 27.760

687 6.894 0.145 0.381 18.099

688 11.378 0.088 0.296 38.380

689 7.835 0.255 0.505 15.508

691 2.374 0.421 0.649 3.659

692 2.971 0.505 0.711 4.182

693.5 7.798 0.064 0.253 30.793

694 20.456 0.098 0.313 65.422

696 11.009 0.091 0.301 36.528

697 14.234 0.070 0.265 53.700

698 10.392 0.096 0.310 33.499

699 23.365 0.364 0.603 38.737

707.5 12.601 0.595 0.771 16.334

715 8.324 0.300 0.548 15.188

717.5 12.112 0.206 0.454 26.659

720 0 0 0 0

Σ 1366.055

Σ 5670.455



3.4.4.2 Pendiente del cauce principal, microcuenca “El Cocal”.

Tabla 4. Pendiente media del cauce microcuenca “El Cocal”.

ELEVACION DISTANCIA PENDIENTE

581.48 24.182 0.022 0.147 164.903

582 24.273 0.041 0.203 119.587

583 7.215 0.139 0.372 19.378

584 5.142 0.194 0.441 11.659

585 7.412 0.135 0.367 20.181

586 14.449 0.069 0.263 54.922

587 19.183 0.052 0.228 84.019

588 12.263 0.082 0.286 42.945

589 16.658 0.060 0.245 67.990

590 15.125 0.132 0.364 41.595

592 12.799 0.078 0.280 45.790

593 9.784 0.102 0.320 30.605

594 5.006 0.200 0.447 11.201

595 7.641 0.131 0.362 21.120

596 4.267 0.234 0.484 8.815

597 4.726 0.212 0.460 10.275

598 3.301 0.303 0.550 5.998

599 28.018 0.036 0.189 148.308

600 13.906 0.072 0.268 51.859

601 11.354 0.088 0.297 38.258

602 6.356 0.157 0.397 16.023

603 4.940 0.202 0.450 10.980

604 19.317 0.052 0.228 84.898

605 3.210 0.311 0.558 5.752

606 5.739 0.174 0.417 13.748

607 6.947 0.144 0.379 18.308

608 4.430 0.226 0.475 9.324

609 8.442 0.118 0.344 24.529

610 6.461 0.155 0.393 16.423

611 8.831 0.170 0.412 21.426

612.5 8.108 0.062 0.248 32.649

613 9.555 0.157 0.396 24.114

614.5 13.702 0.036 0.191 71.724

615 9.535 0.105 0.324 29.442

616 5.420 0.185 0.430 12.617

617 61.164 0.016 0.128 478.347

618 22.042 0.045 0.213 103.485

619 17.387 0.058 0.240 72.500

620 6.769 0.148 0.384 17.613

621 9.671 0.103 0.322 30.074

622 9.404 0.106 0.326 28.836

623 13.348 0.075 0.274 48.767

624 10.051 0.099 0.315 31.866

625 2.214 0.678 0.823 2.689

626.5 1.066 0.938 0.968 1.101

627.5 2.467 0.203 0.450 5.481

628 2.048 0.488 0.699 2.931

629 1.630 0.613 0.783 2.081

630 26.098 0.038 0.196 133.322

631 8.252 0.182 0.426 19.354

632.5 8.530 0.117 0.342 24.912

633.5 9.482 0.053 0.230 41.289

634 5.586 0.179 0.423 13.202

635 4.583 0.218 0.467 9.812

636 8.722 0.115 0.339 25.760

637 4.816 0.208 0.456 10.570

638 6.775 0.148 0.384 17.635

639 5.325 0.188 0.433 12.288

640 4.448 0.225 0.474 9.380

641 2.822 0.354 0.595 4.742

642 4.972 0.201 0.448 11.086

643 4.890 0.204 0.452 10.813

644 5.749 0.174 0.417 13.783

645 3.470 0.432 0.658 5.277

646.5 5.828 0.086 0.293 19.898

647 7.323 0.137 0.370 19.816

648 7.594 0.132 0.363 20.927

649 6.092 0.164 0.405 15.037

650 3.315 0.302 0.549 6.036

651 8.836 0.113 0.336 26.265

652 4.901 0.204 0.452 10.850



653 6.399 0.156 0.395 16.186

654 8.529 0.117 0.342 24.908

655 12.863 0.078 0.279 46.132

656 7.050 0.142 0.377 18.717

657 4.544 0.220 0.469 9.686

658 3.356 0.298 0.546 6.148

659 8.439 0.237 0.487 17.333

661 5.878 0.170 0.412 14.252

662 5.570 0.180 0.424 13.145

663 10.935 0.091 0.302 36.160

664 6.161 0.162 0.403 15.293

665 3.398 0.294 0.542 6.264

666 5.941 0.168 0.410 14.480

667 5.006 0.200 0.447 11.202

668 7.971 0.125 0.354 22.506

669 6.190 0.162 0.402 15.400

670 3.352 0.298 0.546 6.137

671 6.195 0.161 0.402 15.418

672 6.738 0.148 0.385 17.491

673 8.175 0.122 0.350 23.375

674 3.049 0.328 0.573 5.325

675 13.505 0.111 0.333 40.523

676.5 1.428 0.350 0.592 2.414

677 1.084 0.922 0.960 1.129

678 1.970 0.508 0.713 2.764

679 3.403 0.294 0.542 6.279

680 4.141 0.241 0.491 8.426

681 5.265 0.285 0.534 9.865

682.5 2.996 0.167 0.409 7.335

683 7.914 0.126 0.355 22.263

684 5.946 0.168 0.410 14.499

685 3.754 0.400 0.632 5.939

686.5 8.666 0.058 0.240 36.077

687 2.968 0.337 0.580 5.112

688 7.989 0.125 0.354 22.580

689 5.522 0.181 0.426 12.975

690 4.739 0.211 0.459 10.316

691 2.159 0.463 0.681 3.172

692 2.869 0.523 0.723 3.968

693.5 3.348 0.149 0.386 8.663

694 6.893 0.145 0.381 18.095

695 6.097 0.164 0.405 15.054

696 6.533 0.153 0.391 16.696

697 6.969 0.144 0.379 18.396

698 7.763 0.129 0.359 21.627

699 6.327 0.158 0.398 15.914

700 9.742 0.257 0.507 19.231

702.5 21.987 0.114 0.337 65.206

705 16.894 0.148 0.385 43.917

707.5 14.175 0.176 0.420 33.754

710 8.148 0.307 0.554 14.710

712.5 33.782 0.074 0.272 124.180

715 35.141 0.071 0.267 131.752

717.5 18.831 0.133 0.364 51.684

720 27.006 0.093 0.304 88.761

722.5 26.607 0.094 0.307 86.800

725 8.194 0.305 0.552 14.833

727.5 19.027 0.131 0.362 52.490

730 17.597 0.142 0.377 46.687

732.5 10.687 0.234 0.484 22.096

735 8.473 0.295 0.543 15.599

737.5 23.157 0.108 0.329 70.479

740 0 0 0 0

Σ 1250.799 Σ 4267.014



3.4.5 DETERMINACIÓN DE LOS NÚMEROS DE ESCURRIMIENTOS N Y EL COEFICIENTE

DE C

El valor de N13 se determina a través de las cartas de uso de suelo y vegetación y

edafología, y de las tablas del “número de curva según la cobertura del suelo” (ver tabla 29

en el anexo A) y la “Clasificación hidrológica de los tipos de suelo” (ver tabla 30 en el

anexo A) así para las dos microcuencas en estudio se determinó lo siguiente:

Determinación de una N ponderada para la microcuenca “San José Libramiento”:

Tabla 5. N ponderada microcuenca “San José Libramiento”.

Determinación de una N ponderada para la microcuenca “El Cocal”:

Tabla 6. N ponderada microcuenca “El Cocal”.

El valor de N que se utilizará en las relaciones lluvia escurrimiento, fue propuesto por el

Servicio de Conservación de Suelos de los E.U., la cual relaciona la altura de lluvia total P,

con la altura de lluvia efectiva y se calcula mediante la ecuación:

13

Tablas de valores para la determinación del valor de N

USO DE SUELO ÁREA (m2) SUELO TIPO DE SUELO NÚM. DE CURVA PORCENTAJE

Asentamiento humano de alta densidad 833.54 Vertisol D 93 0.175%

Asentamiento humano de alta densidad 3000969.09 Regosol B 88 63.224%

Selva baja caducifolia y subcaducifolia 174234.46 Regosol B 66 36.601%

Σ=476037.08

N = 79.96

USO DE SUELO ÁREA (m2) SUELO TIPO DE SUELO NÚM. DE CURVA PORCENTAJE

Asentamiento humano 28.66 Vertisol D 93 0.004%

Asentamiento humano 236192.34 Regosol B 88 35.944%

Vegetación conservada 417818.41 Regosol B 66 63.584%

Vegetación conservada 3076.41 Litosol B 66 0.468%

Σ=657115.82

N = 73.91



Obtenida la precipitación efectiva y la precipitación total por periodo de retorno se puede

determinar un coeficiente de escurrimiento C para utilizarlo en la fórmula racional, así

entonces se determinó el C para las dos microcuencas dependiendo del periodo de retorno

(tabla 7).

Tabla 7. Coeficientes de escurrimiento para las dos microcuencas.

3.5 HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO

3.5.1 AJUSTE DE LOS DATOS DE LLUVIAS A UN MODELO DE PROBABILIDADES

3.5.1.1 Ajuste con datos de lluvias máximas en 24 horas

Para determinar las lluvias máximas con un cierto periodo de retorno, para el diseño de

drenes pluviales o la determinación de zonas de peligro por inundaciones se empleó los

registros pluviométricos de la estación (7202) Tuxtla Gutiérrez (DGE), ya que ésta se

encuentra aproximadamente a 4.56 km de la zona en estudio.

De los registros pluviométricos del banco de datos CLICOM de la CONAGUA y del Extractor

Rápido de Información Climatológica ERIC III se obtuvieron los datos de lluvias máximas

anuales de la estación, la longitud de registro de lluvias máximas diarias anuales en 24 horas

de la estación es de 60 años entre 1951 y 2010, como se observa en la tabla 8.

TrC e

M ic roc uenc a 1

C e

M ic roc uenc a 2

2 0.37 0.25

5 0.45 0.34

10 0.55 0.44

20 0.59 0.48

50 0.62 0.52

100 0.64 0.54

200 0.65 0.56

500 0.67 0.58

1000 0.69 0.60

2000 0.70 0.61



Tabla 8. Registros de lluvias máximas anuales en 24 horas.

Con el registro de lluvias máximas anuales, tabla 8, se realizó un análisis estadístico

empleando los modelos probabilísticos Normal, Lognormal, Gumbel, Exponencial, Gamma y

Doble Gumbel, con el paquete AX. EXE (Jiménez, 1997). A continuación en la tabla 10 se

presenta un resumen de los errores estándar proporcionados por el software, el cual nos

indica el mejor ajuste.

No. AÑO HP (mm)

1 1951 62

2 1952 60.4

3 1953 50.5

4 1954 63.5

5 1955 77

6 1956 81

7 1957 60.3

8 1958 96

9 1959 65.5

10 1960 64

11 1961 106.4

12 1962 68.6

13 1963 56.1

14 1964 46.3

15 1965 103.8

16 1966 75.9

17 1967 94.5

18 1968 52.1

19 1969 74.3

20 1970 62.2

No. AÑO HP (mm)

21 1971 59

22 1972 63.7

23 1973 87.7

24 1974 86.5

25 1975 79.5

26 1976 97

27 1977 58.7

28 1978 46.5

29 1979 75.5

30 1980 49.6

31 1981 59

32 1982 60

33 1983 79.9

34 1984 148.1

35 1985 72.5

36 1986 104.6

37 1987 77.4

38 1988 66.3

39 1989 87.2

40 1990 63.2

No. AÑO HP (mm)

41 1991 81.5

42 1992 39.8

43 1993 82

44 1994 72

45 1995 77.7

46 1996 71.5

47 1997 48.7

48 1998 61.3

49 1999 54.1

50 2000 52.5

51 2001 52.3

52 2002 77.9

53 2003 85.3

54 2004 92.3

55 2005 50

56 2006 63

57 2007 78

58 2008 71.1

59 2009 58

60 2010 104.7



Tabla 9. Resumen de errores estándar.

De acuerdo al resumen de errores presentados en la tabla 9 la función que mejor se ajusta al

registro de datos es la función Gumbel con el mínimo error estándar de 3.419. Una vez que se

determinó que la función Gumbel es la que mejor se ajusta a la muestra de datos, el

programa AX ajusta la función y presenta sus resultados, en la tabla 10 se observan los

resultados de obtenidos con diferentes extrapolados.

Tabla 10. Resultados obtenidos del ajuste con la función Gumbel

Tr

Alturas de

Precipitacion

hp (mm)

2 63.95

3 78.8

10 88.64

20 98.07

50 110.28

100 119.43

200 128.54

500 140.57

1000 149.66

2000 158.74

5000 170.75

10000 179.84



3.5.2 SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO PARA OBRAS

La selección del periodo de retorno para determinar los tirantes máximos alcanzados en el

arroyo en estudio se realiza de acuerdo a los lineamientos de la reglamentación existente. En

este caso en la tabla 11 se presenta la recomendación para periodos de retorno para la

estimación de gastos máximos de diseño de la Norma Hidrológica del periodo de retorno de

las crecientes de diseño, emitido por la Comisión Nacional del Agua en 1996 (Campos, 2010),

en el caso de drenaje pluvial le corresponde la sección 1 y a periodos de retorno de 2 a 25

años.

Tabla 11. Periodos de retorno en años de las crecientes de diseño.

PERIODOS DE RETORNO ( ) EN AÑOS DE LAS CRECIENTES DE DISEÑO

EN DIVERSOS TIPOS DE OBRAS HIDRÁULICAS

Descripción de la Obra Hidráulica

1. Drenaje Pluvial

1.1 Lateral libre en calles de poblados donde se tolera

encharcamientos de

corta duración.

2

1.2 Lateral libre en calles de poblados donde no se tolera

encharcamiento temporal. 5

1.3 de zonas agrícolas 5

1.4 de zonas urbanas:

1.4.1 poblados pequeños con < de 100,000 habitantes 2 a 5

1.4.2 poblados medianos con 100,000 a un millón de

habitantes 5 a 10

1.4.3 poblados grandes con más de un millón de

habitantes 10 a 25

1.5 Aeropuertos y estaciones de ferrocarril y de autobuses 10

1.6 Cunetas y contracunetas en caminos y carreteras 5



3.5.3 CÁLCULO DE INTENSIDADES CON LA ECUACIÓN DE F.C. BELL Y CHENG

3.5.3.1 Fórmula de F.C. Bell

F. C. Bell en 1969 encontró cocientes estables entre la lluvia de una hora y un periodo de

retorno de 10 años y la lluvia de igual duración pero con diferente periodo de retorno;

posteriormente, combinó las relaciones duración-lluvia con los cocientes frecuencia-lluvia,

para obtener una relación general de precipitación-periodo de retorno, por último, tomando

en cuenta que se ha realizado un gran número de investigaciones para obtener la lluvia de

duración de una hora y periodo de retorno de 2 años se presenta la ecuación siguiente , en

función de dicha lluvia:

Siendo la precipitación de duración minutos y periodo de retorno años, en milímetros.

Aplicando la fórmula de Bell se obtuvo la tabla 12 que corresponde a los datos de Intensidad-

Duración-Periodo de Retorno, en la figura 16 se presentan las curvas .

Tabla 12. Intensidades según método de Bell.

Tr 5 10 12 15 20 30 40 60 80 90 100 120

2 233.73 174.93 159.96 142.58 121.99 96.76 81.53 63.53 52.97 49.12 45.90 40.77

5 308.50 230.89 211.13 188.19 161.02 127.71 107.60 83.85 69.91 64.84 60.58 53.81

10 365.05 273.22 249.83 222.69 190.54 151.13 127.33 99.22 82.73 76.72 71.69 63.68

20 421.61 315.55 288.54 257.19 220.05 174.54 147.06 114.59 95.55 88.61 82.79 73.54

50 496.37 371.50 339.71 302.79 259.08 205.49 173.14 134.91 112.49 104.32 97.47 86.58

100 552.93 413.83 378.41 337.29 288.60 228.91 192.86 150.29 125.31 116.21 108.58 96.45

200 609.49 456.16 417.12 371.79 318.11 252.32 212.59 165.66 138.13 128.09 119.68 106.31

500 684.25 512.12 468.29 417.40 357.14 283.27 238.67 185.98 155.07 143.81 134.37 119.36

1000 740.81 554.45 506.99 451.90 386.66 306.69 258.40 201.35 167.89 155.69 145.47 129.22

INTENSIDADES



Figura 16. Curvas Intensidad-Duración-Periodo de Retorno para la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez (DGE).

Los valores de

fueron obtenidos del estudio realizado por el CENAPRED en 2006,

los datos corresponden a la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez (DGE).

3.5.3.2 Fórmula de Cheng-Lung Chen

Cheng-Lung Chen en 1983, presentó una fórmula general de intensidad de lluvia-duración-

período de retorno, útil para las estimaciones dentro del intervalo de 5 minutos a 24 horas y

periodo de retorno mayores de un año. Para la aplicación de la fórmula de Chen se requiere

del conocimiento de los cocientes lluvia duración

y lluvia periodo de retorno

.

La fórmula propuesta por Chen para estimar la lluvia en milímetros de duración (minutos)

y período de retorno (años) es la siguiente:

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140

Inte

nsi

dad

es

en

mm

/hr

Tiempo, en minutos.

Curvas Intensidad-Duracion-Periodo de Retorno Tr = 2

Tr = 5

Tr = 10

Tr = 20

Tr = 20

Tr = 50

Tr = 100

Tr = 200

Tr = 500

Tr = 1000



Con es la intensidad buscada en mm/hr,

en milímetros, es la duración en minutos y

es el periodo de retorno en años.

Los coeficientes , y se determinan por medio de las siguientes fórmulas:

Aplicando la fórmula de Chen se obtuvo la tabla 13 que corresponde a los datos de

Intensidad- duración-Periodo de Retorno, en la figura 17 se presentan las curvas .

Tabla 13. Intensidades según método de Chen.

Tr 5 10 12 15 20 30 40 60 80 90 100 120

2 244.79 194.54 180.03 162.10 139.35 109.39 90.46 67.73 54.46 49.69 45.72 39.51

5 317.10 252.01 233.21 209.99 180.51 141.71 117.19 87.73 70.55 64.37 59.23 51.18

10 371.80 295.48 273.44 246.22 211.65 166.16 137.40 102.87 82.72 75.47 69.45 60.01

20 426.50 338.95 313.68 282.44 242.79 190.60 157.62 118.00 94.89 86.57 79.66 68.84

50 498.82 396.42 366.86 330.33 283.96 222.92 184.34 138.01 110.98 101.25 93.17 80.51

100 553.52 439.90 407.09 366.55 315.10 247.37 204.56 153.15 123.15 112.35 103.39 89.34

200 608.22 483.37 447.32 402.78 346.24 271.81 224.77 168.28 135.32 123.46 113.61 98.17

500 680.53 540.84 500.51 450.67 387.40 304.13 251.50 188.29 151.41 138.14 127.11 109.84

1000 735.23 584.31 540.74 486.89 418.54 328.58 271.71 203.42 163.58 149.24 137.33 118.67

INTENSIDADES



Figura 17. Curvas Intensidad-Duración-Periodo de Retorno para la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez (DGE).

Los valores de

fueron obtenidos del estudio realizado por el CENAPRED en 2006, los

datos corresponden a la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez (DGE).

3.5.4 TRANSFORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EN GASTO

3.5.4.1 Método Racional

Los gastos de diseño se determinaron mediante la fórmula racional, ecuación:

Donde:

Es el gasto pico, en .

Es un coeficiente de escurrimiento, adimensional.

Es la intensidad de diseño de la lluvia, en , con una duración que depende del tiempo

de concentración la cual corresponde a lluvias de alta intensidad

Es el área de la cuenca, en .

Para determinar el coeficiente de escurrimiento se utilizó el método de los Números de

escurrimiento del Servicio de Conservación de Suelos ( ), (Aparicio, 2009).

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140

Inte

nsi

dad

es,

en

mm

/hr.

Tiempo, en minutos

Curvas Intensidad-Duración-Periodo de Retorno

Tr = 2

Tr = 5

Tr = 10

Tr = 20

Tr = 50

Tr = 100

Tr = 200

Tr = 500

Tr = 1000



3.5.4.2 Método del Servicio de Conservación de Suelos

Se determina por medio de la fórmula:

Donde:

Es el gasto unitario en

Es área de la zona de estudio, en

Es el tiempo pico, en

Es el tiempo de concentración, en

3.5.4.3 Método de Chow

Se determina mediante la fórmula:

Dónde:

Es la lluvia en exceso del intervalo, en

Es la duración en exceso de la lluvia en

Es el factor de reducción

Es el área de la cuenca, en

Este método se aplica para cuencas en las cuales no se cuenta con información, menores a ,

por lo tanto el procedimiento conveniente para evaluar a partir de la lluvia máxima de diseño con

el método de los números de escurrimiento del SCS (Aparicio, 1994). El factor de reducción de pico

se calcula, según Chow, como una función del tiempo de retraso y la altura de lluvia en exceso como

se muestra en la ecuación siguiente:



El tiempo de retraso se calcula según Chow

Es la longitud del cauce principal, en

Es la pendiente del cauce, en

Es el tiempo de retraso en

3.5.4.4 Método del Hidrograma Unitario Triangular (HUT)

Los gastos de diseño también se calcularon con el método del hidrograma unitario triangular:

Dónde:

Es el gasto pico, en

Es la precipitación en exceso o efectiva, en

Es área de la zona de estudio, en

Es el tiempo pico, en

En el método del HUT se utiliza la altura de precipitación en exceso calculada por el método SCS

(Aparicio, 2009) y el tiempo pico calculado con la siguiente fórmula:

Es el tiempo de concentración, en

Es la longitud principal del cauce, en

Es la pendiente, en %

Para determinar el valor de la altura de precipitación en exceso por medio del método de SCS (U.S.

Soil Conservation Service) se necesita determinar el valor del número de escurrimiento N, para esto

se necesita conocer el uso de suelo de la zona de estudio.



3.5.4.5 Modelo del NRCS TR-55

El Natural Resources Conservation Service (NRCS) propuso este modelo en 1986, es un método para

estimar el gasto máximo de cuencas pequeñas y medianas, que utiliza las alturas de precipitación de

24 horas de duración y el número de escurrimientos N.

El SCS utiliza tres modelos de distribución de la lluvia. El modelo tipo IA conduce a las tormentas

menos intensas y por el contrario la tipo II. Los modelos II y III son muy similares. Los tipos I y IA son

característicos de los climas marítimos del Pacífico con inviernos húmedos y veranos secos. La tipo II

caracteriza la lluvia de los Estados Unidos continental, con excepción de la costa del golfo de

México, Sur de Florida y Costa Atlántica donde es aplicable la tipo III con predominio de tormentas

tropicales que generan precipitaciones máximas en 24 horas. Entonces la tormenta tipo III es

aplicable a la costa del golfo de México y al sureste mexicano (Campos, 2010).

El gasto pico según el método TR-55 se determina con la expresión:

Donde

Es el gasto pico unitario en por un de lluvia en exceso en de área de cuenca

Es la precipitación en exceso, en correspondiente a lluvia de 24 horas de duración y

periodo de retorno de diseño, corregida por tamaño de cuenca

Es el factor de ajuste por estanques y pantanos en la cuenca. Según el porcentaje de

estanques y pantanos de la cuenca toma los valores siguientes , , ,

y

Es el área de cuenca en

3.5.4.6 Resultados de la hidrología: Gastos de diseño Los resultados de los parámetros hidrológicos de las dos microcuencas se presentan en la tabla 14 y

los resultados de los 5 modelos lluvia-escurrimiento se presentan en las tablas 15 y 16.



Tabla 14. Parámetros hidrológicos.

Tabla 15. Resultados de los Gastos de Diseño de la microcuenca “San José Libramiento”.

Tabla 16. Resultados de los Gastos de Diseño de la microcuenca “El Cocal”.

No de

CuencaArrollo

Área

(km2)

Longitud del Cauce

(m)Pendiente

Tiempo de Concentración

(min)

1Microcuenca

"San José Libramiento"0.502 1366.1 0.058 13

2Microcuenca

"El Cocal"0.657 1250.4 0.86 12

TR C H O W H U T TR -5 5H U T

(S C S )

R AC IO N AL

(FC B ELL)

R AC IO N AL

(C H EN G )

2 1.92 3.89 2.66 3.89 8.48 9.44

5 3.10 6.28 4.36 6.28 13.88 15.15

10 4.98 10.07 6.98 10.07 19.74 21.35

20 6.19 12.53 8.65 12.54 24.58 26.41

50 7.28 14.74 10.17 14.75 30.48 32.53

100 8.03 16.25 11.22 16.26 34.97 37.18

200 8.76 17.72 12.23 17.73 39.53 41.89

500 9.71 19.65 13.56 19.66 45.67 48.23

1000 10.43 21.11 14.57 21.12 50.40 53.11

TR C H O W H U T TR -5 5H U T

(S C S )

R AC IO N AL

(FC B ELL)

R AC IO N AL

(C H EN G )

2 2.00 3.98 2.41 3.98 8.11 9.02

5 3.49 6.94 4.54 6.95 14.37 15.68

10 5.97 11.90 8.00 11.90 21.82 23.60

20 7.63 15.20 10.23 15.21 27.91 29.98

50 9.14 18.21 12.23 18.22 35.24 37.60

100 10.19 20.29 13.60 20.30 40.86 43.43

200 11.21 22.33 14.93 22.34 46.59 49.37

500 12.55 25.00 16.66 25.02 54.38 57.43

1000 13.58 27.04 18.03 27.06 60.42 63.67



CAPITULO 4


Chiapas

Capítulo 4

DREN PLUVIAL

¿Qué es un dren pluvial?

Tipos de drenes pluviales

Usos

Propuesta de diseño


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 4. DREN PLUVIAL 49

4. DREN PLUVIAL

4.1 ¿QUÉ ES UN DREN PLUVIAL?

Es el conjunto de obras e instalaciones destinadas a recibir, conducir y disponer de las aguas

provenientes de precipitaciones en forma de lluvia, granizo u otras, que escurren superficialmente

en una determinada área.

Su construcción y diseño se realiza a partir del gasto producido por el escurrimiento durante una

tormenta o precipitación, en las condiciones más desfavorables y para un periodo de retorno

especifico.

Dentro de sus funciones básicas se encuentran: el desfogue de las aguas pluviales, y el transporte y

desalojo de aquellos flujos y material que se encuentra dentro del sistema colector.

Los componentes principales de un sistema de alcantarillado se agrupan según la función para la cual

son empleados:14

a) Estructuras de captación. Recolectan las aguas a transportar. En los sistemas de alcantarillado

pluvial se utilizan sumideros o bocas de tormenta como estructuras de captación, aunque

también pueden existir conexiones domiciliarias donde se vierta el agua de lluvia que cae en

techos y patios. En los sumideros se coloca una rejilla o coladera para evitar el ingreso de

objetos que obstruyan los conductos, por lo que son conocidas como coladeras pluviales.

b) Estructuras de conducción. Transportan las aguas recolectadas por las estructuras de

captación hacia el sitio de tratamiento o vertido. Representan la parte medular de un sistema

de alcantarillado y se forman con conductos cerrados y abiertos conocidos como tuberías y

canales, respectivamente.

c) Estructuras de conexión y mantenimiento. Facilitan la conexión y mantenimiento de los

conductos que forman la red de alcantarillado, pues además de permitir la conexión de varias

tuberías, incluso de diferente diámetro o material, también disponen del espacio suficiente

para que un hombre baje hasta el nivel de las tuberías y maniobre para llevar a cabo la

limpieza e inspección de los conductos. Tales estructuras son conocidas como pozos de visita.

d) Estructuras de vertido. Son estructuras terminales que protegen y mantienen libre de

obstáculos la descarga final del sistema de alcantarillado, pues evitan posibles daños al

último tramo de tubería que pueden ser causados por la corriente a donde se descarga el

sistema o por el propio flujo de salida de la tubería.

e) Instalaciones complementarias. Se considera dentro de este grupo a todas aquellas

instalaciones que no necesariamente forman parte de todos los sistemas de alcantarillado,

pero que en ciertos casos resultan importantes para su correcto funcionamiento. Entre ellas

14

(Comisión Nacional del Agua, 2007)



se tiene a las plantas de bombeo, plantas de tratamiento, estructuras de cruce, vasos de

regulación y de detención, disipadores de energía, etc.

f) Disposición final. La disposición final de las aguas captadas por un sistema de alcantarillado

no es una estructura que forme parte del mismo; sin embargo, representa una parte

fundamental del proyecto de alcantarillado. Su importancia radica en que si no se define con

anterioridad a la construcción del proyecto el destino de las aguas residuales o pluviales,

entonces se pueden provocar graves daños al medio ambiente e incluso a la población servida

o a aquella que se encuentra cerca de la zona de vertido.

4.2 ESTRUCTURAS DE CAPTACIÓN

Consisten en bocas de tormenta, que son las estructuras que recolectan el agua que escurre sobre la

superficie del terreno y la conducen al sistema de atarjeas. Se ubican a cierta distancia en las calles

con el fin de interceptar el flujo superficial, especialmente aguas arriba del cruce de calles y

avenidas de importancia; también se les coloca en los puntos bajos del terreno, donde pudiera

acumularse el agua.

Estan constituidas por una caja que funciona como desarenador donde se depositan las materias

pesadas que arrastra el agua y por una coladera con su estructura de soporte que permite la entrada

del agua de la superficie del terreno al sistema de la red de atarjeas mediante una tubería de

concreto a la que se le denomina albañal pluvial. La coladera evita el paso de basura, ramas y otros

objetos que pudieran taponar los conductos de la red. Existen varios tipos de bocas de tormenta, a

los cuales se acostumbra llamarles coladeras pluviales: las de piso, de banqueta, combinadas,

longitudinales y transversales.

Las coladeras de piso se instalan formando parte del pavimento al mismo nivel de su superficie y las

de banqueta se construyen formando parte de la guarnición. Cuando se requiere captar mayores

gastos, puede hacerse una combinación de ambas. Las coladeras longitudinales son un tipo especial

de las de banqueta.15

La selección de alguna de ellas o de alguna de sus combinaciones depende exclusivamente de la

pendiente longitudinal de las calles y del caudal por recolectar. En ocasiones, se les combina con una

depresión del espesor del pavimento para hacerlas más eficientes.

4.3 OBRAS DE CONDUCCIÓN

Son todas aquellas estructuras que transportan las aguas recolectadas por las bocas de tormenta

hasta el sitio de vertido. Se pueden clasificar ya sea de acuerdo a la importancia del conducto dentro

del sistema de drenaje o según el material y método de construcción del conducto que se utilice.

En la figura 18 se aprecian algunos tipos de sumideros o coladeras pluviales.

15




Figura 18. Tipos de sumideros o coladeras pluviales16

Según la importancia del conducto dentro de la red, los conductos pueden ser clasificados como

atarjeas, subcolectores, colectores y emisores. Se le llama atarjeas o red de atarjeas a los conductos

de menos diámetro en la red, a los cuales descargan la mayor parte de las estructuras de captación.

Los subcolectores son conducto de mayor diámetro que las atarjeas, que reciben directamente las

aportaciones de dos o más atarjeas y las conducen hacia los colectores.17

Los colectores son los conductos de mayor tamaño en la red y representan la parte medular del

sistema de alcantarillado. También se les llama interceptores, dependiendo de su acomodo en la

red. Su función es reunir el agua recolectada por los subcolectores y llevará hasta el punto de salida

de la red e inicio del emisor.

16

(Comisión Nacional del Agua, 2007) 17

(Campos Aranda, 2010)



El emisor conduce las aguas hasta el punto de vertido o tratamiento. Una red puede tener más de un

emisor dependiendo del tamaño de la localidad. Se le distingue de los colectores porque no recibe

conexiones adicionales en su recorrido.

En la figura 19 se muestra el trazo de una red de alcantarillado nombrando los conductos de acuerdo

a su importancia en la red.

Por otra parte, los conductos pueden clasificarse de acuerdo al material que los forma y al método

de construcción, existen dos tipos de conductos: los prefabricados y los que son hechos en el lugar.

Los conductos prefabricados son a los que comúnmente se les denomina como “tuberías”, con varios

sistemas de unión o ensamble, y generalmente de sección circular. Las tuberías comerciales más

usuales en México se fabrican de los materiales: concreto simple concreto reforzado, fibrocemento,

policloruro de vinilo o PVC, y polietileno.

Figura 19. Trazo de una red de alcantarillado.18

Los conductos construidos en el lugar o in situ son usualmente de concreto reforzado y pueden ser

estructuras cerradas o a cielo abierto. A las primeras se les llama cerradas porque se construyen con

secciones transversales de forma semielíptica, herradura, circular, rectangular o en bóveda. Las

estructuras a cielo abierto corresponden a canales de sección rectangular, trapezoidal o triangular.

En la figura 20 se presentan las secciones transversales más usuales en conductos cerrados y en la

18




figura 21, a cielo abierto, aunque algunas de ellas suelen ser combinadas (por ejemplo, triangular y

trapecial).

Figura 20. Secciones transversales de conductos cerrados.19

Figura 21. Secciones transversales de conductos a cielo abierto.19

4.4 ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN Y MANTENIMIENTO

Son estructuras subterráneas construidas hasta el nivel del suelo o pavimento, donde se les coloca

una tapa. Su forma es cilíndrica en la parte inferior y tronco cónico en la parte superior, y son lo

19




suficientemente amplias como para que un hombre baje a ellas y realice maniobras en su interior, ya

sea para mantenimiento o inspección de los conductos. El piso es una plataforma con canales que

encauzan la corriente de una tubería a otra, y una escalera marina que permite el descenso y

ascenso en el interior. Un brocal de hierro fundido o de concreto armado protege su desembocadura

a la superficie y una tapa perforada, ya sea de hierro fundido o de concreto armado cubre la boca.20

Se les conoce como pozo de visita o cajas de visita según sus dimensiones. Este tipo de estructuras

facilitan la inspección y limpieza de los conductos de una red de alcantarillado, y también permite la

ventilación de los mismos. Su existencia en las redes de alcantarillado es vital para el sistema, pues

sin ellas, los conductos se taponarían y su reparación podría ser complicada y costosa.

Para dar mantenimiento a la red, los pozos de visita se ubican al inicio de las atarjeas, en puntos

donde la tubería cambia de diámetro, dirección o de pendiente y también donde se requiere la

conexión con otras atarjeas, subcolectores o colectores. Por regla los pozos de visita en una sola

tubería no se colocan a intervalos mayores de 125 a 175 m dependiendo de los diámetros de las

tuberías a unir.20

Existen varios tipos de pozos de visita que se clasifican según la función y dimensiones de las tuberías

que confluyen en los mismos e incluso del material de que están hechos.

Así se tienen:

Pozos comunes de visita

Pozos especiales de visita

Pozos para conexiones oblicuas

Pozos caja

Pozos caja unión

Pozos caja de deflexión

Pozo con caída (adosada, normal y escalonada)

Los pozos de visita usuales se fabrican con ladrillo y concreto. También existen pozos de visita

prefabricados con concreto reforzado, fibrocemento y polietileno.

Los pozos permiten la conexión de tuberías de diferentes diámetros o materiales, siendo los pozos

comunes para diámetros pequeños y los pozos caja para diámetros grandes.

4.5 ESTRUCTURAS DE VERTIDO

Se les denomina estructura de vertido a aquella obra final del sistema de alcantarillado que asegura

una descarga continua a una corriente receptora. Tales estructuras pueden verter las aguas de

emisores consistentes en conductos cerrados o de canales, por lo cual se consideran dos tipos de

estructuras para las descargas.

20




4.5.1 ESTRUCTURAS DE VERTIDO EN CONDUCTO CERRADO

Cuando la conducción por el emisor de una red de alcantarillado es entubada y se requiere verter las

aguas a una corriente receptora que posea cierta velocidad y dirección, se utiliza una estructura que

encauce la descarga directa a la corriente receptora y proteja al emisor de deslaves y

taponamientos.

Este tipo de estructuras de descarga se construyen con mampostería y su trazo puede ser normal a la

corriente o esviajado.

4.5.2 ESTRUCTURAS DE VERTIDO EN CANAL A CIELO ABIERTO

En este caso, la estructura de descarga consiste en un canal a cielo abierto hecho con base a un

zampeado de mampostería, cuyo ancho se incrementa gradualmente hasta la corriente receptora. De

esta forma se evita la socavación del terreno natural y se permite que la velocidad disminuya.

4.6 OBRAS COMPLEMENTARIAS

Las obras o estructuras complementarias en una red de alcantarillado son estructuras que no siempre

forman parte de una red, pero que permiten un funcionamiento adecuado de la misma. Entre ellas se

encuentran las plantas de bombeo, vertedores, sifones invertidos, cruces elevados, alcantarillas

pluviales y puentes.

4.7 ESTRUCTURAS DE CRUCE

Una estructura de cruce permite el paso de la tubería por debajo o sobre obstáculos que de otra

forma impedirían la construcción de una red de alcantarillado. Entre éstas se tienen:21

Sifones Invertidos. Es una estructura de cruce que permite durante la construcción de un

colector o emisor salvar obstrucciones tales como arroyos, ríos, otras tuberías, túneles, vías

de comunicación (pasos vehiculares a desnivel), etc., por debajo del obstáculo.

Se basa en conducir el agua a presión por debajo de los obstáculos por medio de dos pozos,

uno de caída y otro de ascenso, los cuales están conectados en su parte inferior por una

tubería que pasa por debajo del obstáculo (figura 22). Así, cuando el agua alcanza el pozo de

caída es conducida a presión por la tubería hacia el pozo de ascenso donde puede

prácticamente recuperar el nivel que tenía antes de la estructura y continuar con la dirección

original del colector.

21




Figura 22. Sifón invertido22

Cruces Elevados. Cuando un trazo tiene que cruzar una depresión profunda, se utilizan

estructuras ligeras como son puentes de acero, concreto o madera, los cuales soportan la

tubería que conduce el agua pluvial (Figura 23). En ocasiones, se utilizan puentes carreteros

existentes donde se coloca la tubería anclándola por debajo o a un lado de la estructura.

Figura 23. Cruce elevado.22

22




Alcantarillas Pluviales y Puentes. Este tipo de estructuras de cruce son regularmente

empleadas en carreteras, caminos e incluso en ciertas calles en localidades donde se han

respetado el paso de las corrientes naturales (Figura 24). Son tramos de tubería o conductos

que se incorporan en el cuerpo del terraplén de un camino para facilitar el paso de las aguas

de las corrientes naturales, o de aquellas conducidas por canales o cunetas, a través del

terraplén. Cuando las dimensiones de los conductos son excesivas, es más conveniente el

diseño de un puente.

Figura 24. Alcantarillas pluviales (ASCE, 1992)23

4.8 DISPOSICIÓN FINAL

Se le llama disposición final al destino que se le dará al agua por un sistema de alcantarillado. En la

mayoría de los casos, las aguas se vierten a una corriente natural que pueda conducir y degradar los

contaminantes del agua. En este sentido, se cuenta con la tecnología y los conocimientos necesarios

para determinar el grado en que una corriente puede degradar los contaminantes e incluso, se puede

determinar el número, espaciamiento y magnitud de las descargas que es capaz de soportar.23

Por otra parte, la tendencia actual es tratar las aguas residuales y emplearlas como aguas tratadas o

vérterlas a las corrientes. También que se desarrollen acciones encaminadas al uso del agua pluvial,

puesto que pueden ser utilizadas en el riego de áreas verdes en zonas urbanas, como jardines,

parques y camellones; o en zonas rurales en el riego de cultivos.

Así, un proyecto moderno de alcantarillado pluvial puede ser compatible con el medio ambiente y ser

agradable a la población según el uso que se le dé al agua pluvial.

23




4.9 PROPUESTA DE DISEÑO

4.5.2 EN QUE CONSISTE

Para el drenaje principal de este estudio se plantea una conducción con forma de bóveda, hecho de

concreto armado, el cual consiste en una sección rectangular en la base y un semicírculo en la parte

superior como se muestra en la figura 25.

Figura 25. Sección del embovedado



CAPITULO 5


Chiapas

Capítulo 5

DISEÑO DEL DREN PLUVIAL PARA

RESOLVER LA PROBLEMÁTICA DE

INUNDACIONES EN LAS MICROCUENCAS

“SAN JOSÉ LIBRAMIENTO Y EL COCAL”.

Propuesta de solución

Criterios de diseño

Dimensiones del embovedado

Memoria de cálculo en Excel


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 5. DISEÑO DEL DREN PLUVIAL PARA RESOLVER LA PROBLEMÁTICA DE INUNDACIONES EN LAS MICROCUENCAS: “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO Y EL

COCAL”

60

5. DISEÑO DEL DREN PLUVIAL PARA RESOLVER LA PROBLEMÁTICA DE

INUNDACIONES EN LAS MICROCUENCAS: “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO Y EL COCAL”

5.1 PROPUESTA DE SOLUCIÓN

Se pretende solucionar, por una parte, aguas debajo de la microcuenca 1 “San José Libramiento” y la

microcuenca 2 “El Cocal”, la inexistencia de un sistema de drenaje pluvial para evitar inundaciones y

encharcamientos. En ambos casos el agua será dirigida directamente al río Sabinal por medio de un

embovedado.

5.1.1 UBICACIÓN

La construcción de los embovedados se realizará siguiendo la geometría de las calles que colindan

con las partes bajas de las microcuencas, a manera que el agua de la cuenca llegue de forma natural

al comienzo de cada embovedado.

La problemática principal para la microcuenca “San José Libramiento” es la inexistencia de un

sistema adecuado que drene el agua de lluvia no ocasione los problemas anteriormente descritos.

El embovedado para la microcuenca “San José Libramiento” comenzará en la Prolongación del

Libramiento Sur Poniente y el Libramiento Sur Poniente, a la altura del monumento conocido como

“la Antorcha”, lugar más bajo de la cuenca y a partir de donde se han suscitado los problemas de

falta de infiltración del agua, solucionando así que el agua se transporte por las calles y evitando el

encharcamiento de la misma a la altura del periférico sur poniente y el boulevard Belisario

Domínguez, problema que ocurre por la deforestación, pavimentación de la zona y el constante

crecimiento demográfico de la ciudad (ver plano 1 en el Anexo D).

En el caso de la microcuenca “El Cocal”, el principal problema es que la tubería existente no se da

abasto para el gasto que a ésta llega, provocando que el agua se salga por las alcantarillas y que esta

tenga que transportarse por las calles e ir hacia el río principal por encima y no por debajo del

pavimento. Por lo tanto, es necesario construir un nuevo embovedado que soporte las grandes

cantidades de agua que en épocas de lluvia caen sobre la microcuenca.

El embovedado para la microcuenca “El Cocal” comenzará en el libramiento sur poniente entre las

calles 20 y 21 poniente, en la parte más baja de la cuenca, captando así el agua que viene de las

colonias “Linda Vista” y “Manuel Molano”, solucionando así los problemas anteriormente descritos

(ver plano 1 en el Anexo D).

El gasto de diseño que se ha de utilizar para el cálculo de la red será mediante el método racional

americano asociado a un periodo de retorno de 10 años.



COCAL”

61

5.1.2 PERFIL DEL TERRENO

El perfil del terreno es uno de los aspectos más importantes para la realización de todo proyecto de

alcantarillado pluvial, es la topografía de la región y marca la pauta para la elección del tipo de

configuración que tendrá el sistema. Este se realiza con la planimetría y altimetría, para luego

realizar los trazos de la red y determinar la ubicación de las estructuras e instalaciones auxiliares

(ver perfiles C.1.2 y C.2.2 en el Anexo C).

5.2 CRITERIOS DE DISEÑO

El diseño se propone en forma de bóveda debido a su resistencia y a su eficiencia, se sabe que el

agua en un conducto cerrado alcanza su mayor velocidad al 80% de su capacidad, reduciendo así las

dimensiones del conducto y el gasto económico de su construcción, sin embargo en este caso se

propone que la relación de gasto a tubo parcialmente lleno sobre tubo lleno sea lo más cercano al

50%, esto para que el líquido fluya a superficie libre por acción de la gravedad y evitar que éste

trabaje a presión, previendo a la vez que el agua de lluvia traiga consigo materiales suspendidos que

puedan obstruir el embovedado.

Las velocidades permisibles del líquido en un conducto están gobernadas por características del

material del conducto y la magnitud de los fenómenos transitorios. Existen límites tanto inferiores

como superiores.

La velocidad mínima de escurrimiento se fija para evitar la precipitación de las partículas que

arrastra el agua. La velocidad máxima será aquella con la cual no deberá ocasionarse erosión en

las paredes de las tuberías.

La velocidad mínima permisible es aquella que no permite la sedimentación de los sólidos en

suspensión.

Las siguientes son las cifras recomendables:

Velocidad mínima a tubo lleno 0.60 m/seg.

Velocidad mínima a medio tubo 0.30 m/seg.

Velocidad mínima recomendable 0.45 m/seg.

Por otra parte, la velocidad máxima permisible será aquella que no produzca erosión en la tubería ni

dislocamiento en las juntas. La recomendación es:

Velocidad máxima permisible para aguas negras 3.00 m/seg.

Velocidad máxima permisible sistema combinado 5.00 m/seg.

Velocidad máxima permisible sistema pluvial 8.00 m/seg.



COCAL”

62

Las pendientes máximas y mínimas son aquellas que permitan tener las velocidades máximas y

mínimas anteriormente descritas.

Con el fin de mantener una adecuada ventilación de la red de alcantarillado y facilitar las maniobras

de limpieza e inspección, la distancia máxima entre pozo de visita común, especial y cajas de visitas

será propuesta a cada 150 metros siguiendo el “MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y

SANEAMIENTO” de la CNA.

5.3 DIMENSIONES DEL EMBOVEDADO

Se proponen secciones en forma de bóveda, dimensionando la base y la altura de la parte rectangular

de la sección, dando esto la geometría del semicírculo superior, el cual tendrá por diámetro la base

del rectángulo.

Proponiendo secciones con diferentes dimensiones se puede llegar a la sección que permita trabajar

con las velocidades y relaciones a tubo lleno deseados, siendo en este caso la mostrada en la figura

26.

Figura 26 Sección del embovedado

3.000.25

0.25

0.050.25

1.50

1.500.05

0.05

SECCION TIPO

SIN ESCALA ACOT: MTS.

RELLENO CON

MAT. PRODUCTO

DE EXCAVACION

CAPAS DE 20 cms.

95% P. PROCTOR

NOTA: LA ALTURA DEL

DREN LA MARCARÁ LA

RASANTE DE LA CALLE.

CONCRETO

f'c=250 kg/cm2

REPOSICION DE

PAVIMENTO

CONCRETO

f'C=250 kg/cm2



COCAL”

63

En las tablas 18 a 20 se hace el cálculo correspondiente para encontrar la sección óptima y verificar

que los parámetros de pendiente, velocidad y relaciones a tubo parcialmente lleno se cumplan.

5.3 MEMORIA DE CÁLCULO EN EXCEL

A continuación se muestra el cálculo en Excel detallando cada columna para su fácil entendimiento.

En la columna 1 se muestra el tramo del cual se hace el cálculo, diciendo de qué punto

a qué punto va, dichos puntos deben ser establecidos con anterioridad en el plano.

En la columna 2 se indica la distancia que existe entre los puntos marcados en la

columna 1 en metros.

En la columna 3 encontramos el gasto pluvial que se obtuvo en los cálculos anteriores

en litros por segundo.

En las columnas 4 y 5 se encuentran las cotas de terreno de los puntos señalados en la

columna 1, siendo la inicial la del primer punto indicado y la final la del segundo

punto, ambas cotas están en metros.

En la columna 6 se encuentra la pendiente real del terreno la cual se calcula restando

la cota de terreno inicial (columna 4) menos la cota de terreno final (columna 5), y esa

diferencia entre la longitud (columna 2), multiplicado por 1000 (pendiente al millar),

el resultado es adimensional.

En la columna 7 se encuentra la pendiente de plantilla, es la pendiente de la cama de

material mejorado sobre la que irá el dren, ésta pendiente se obtiene a partir de la

pendiente del terreno (columna 6) tomando el inmediato mayor, o en caso de que sea

una pendiente negativa (contrapendiente), se toma como pendiente 2, ésta permite se

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel

m/sGasto l/s Real Inicial Final Pozo Media

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Cotas de Plantilla Ancho

de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 5. DISEÑO DEL DREN PLUVIAL PARA RESOLVER LA PROBLEMÁTICA DE INUNDACIONES EN LAS MICROCUENCAS: “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO Y EL COCAL”

64

trabaje con la velocidad mínima deseada, el resultado es adimensional.

En las columnas 8 y 9 se indican las condiciones de trabajo si se trabajara a tubo lleno,

la velocidad en metros por segundo y el gasto en litros por segundo respectivamente,

la velocidad se saca con la fórmula de Manning, y el gasto se obtiene con la velocidad

obtenida por el área de la sección del conducto.

En la columna 16 se indica la relación del gasto a tubo lleno a tubo parcialmente lleno,

el cual se obtiene dividiendo el gasto pluvial (columna 3) entre el gasto de la condición

a tubo lleno (columna 9), el resultado es adimensional.

Conociendo la relación se puede hacer la determinación de la relación de la velocidad real

entre la velocidad a tubo lleno ( ) en con el gráfico que se muestra en la figura 27

Figura 27 Relación de los gastos y velocidades de tubo parcialmente lleno a tubo lleno

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll



65

En la columna 17 se indica la relación de la velocidad real sobre la velocidad a tubo

lleno, y se obtiene, como ya se mencionó, a partir del gráfico mostrado en la figura 27

anteriormente expuesta, el resultado es adimensional.

En la columna 10 se encuentra la velocidad a a la que realmente fluye el agua por los

conductos, se obtiene multiplicando la relación de velocidad real sobre velocidad a

tubo lleno (columna 17) por la velocidad de la condición a tubo lleno (columna 8), las

unidades del resultado son litros por segundo.

En las columnas 11 y 12 se indican las cotas de plantilla inicial y final,

respectivamente, que como ya se mencionó es la cama de material mejorado sobre la

que irá el dren, la cota de plantilla inicial se calcula con la cota de terreno inicial

(columna 4) a la cual se le resta la altura del conducto más el grosor del colchón que

se encuentra sobre el conducto, la cota de plantilla final se calcula con la cota de

plantilla inicial menos la multiplicación de la longitud (columna 2) por la pendiente de

plantilla (columna 8), sabiendo que la pendiente de plantilla se encuentra al millar y

debemos dividirla entre 1000, el resultado de las cotas de plantilla inicial y final es en

metros.

En la columna 13 se indica el ancho de zanja mínimo que está directamente

relacionado con el ancho de los conductos, en metros.

En las columnas 14 y 15 se encuentran las profundidades de pozo y la profundidad

media, respectivamente, la profundidad del pozo se refiere a los pozos de visita, y la

profundidad media se obtiene del promedio entre la profundidad del pozo y la

diferencia entre la cota de terreno final (columna 5) y la cota de plantilla final

(columna 12), el resultado se expresa en metros.

En las tablas 17 a 19 se muestran los resultados obtenidos en las hojas de cálculo en Excel, basados

en las descripciones anteriormente mencionadas.

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll



66

Tabla 17.Diseño microcuenca "San José Libramiento"

Tabla 18. Diseño microcuenca "El Cocal" (1ª parte)

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

1-2 85.15 10780.00 575.61 574.43 13.858 14 4.88 39236.40 4.16 572.11 570.92 3.00 3.50 3.51 0.27 0.85

2-3 134.86 10780.00 574.43 572.21 16.471 17 5.38 43236.40 4.46 570.92 568.63 3.00 3.51 3.55 0.25 0.83

3-4 69.35 10781.71 572.21 570.00 31.867 31 7.27 58385.63 5.54 568.63 566.48 3.00 3.58 3.55 0.18 0.76

4-5 170.28 10781.71 570.00 565.00 29.363 30 7.15 57436.21 5.47 566.48 561.37 3.00 3.52 3.58 0.19 0.77

5-6 123.04 10781.71 565.00 560.00 40.639 40 8.25 66321.62 6.05 561.37 556.45 3.00 3.63 3.59 0.16 0.73

6-7 218.06 10781.71 560.00 558.00 9.172 9 3.92 31459.11 3.55 556.45 554.48 3.00 3.55 3.54 0.34 0.91

7-8 132.22 10781.71 558.00 554.00 30.253 31 7.27 58385.63 5.54 554.48 550.38 3.00 3.52 3.57 0.18 0.76

8-9 93.74 10781.71 554.00 552.33 17.769 17 5.38 43236.40 4.46 550.38 548.79 3.00 3.62 3.58 0.25 0.83

9-10 35.49 10781.71 552.33 552.21 3.523 13 4.71 37809.14 4.05 548.79 548.33 3.00 3.54 3.71 0.29 0.86

10-11 72.11 10781.71 552.21 552.00 2.912 11 4.33 34779.35 3.81 548.33 547.54 3.00 3.88 4.17 0.31 0.88

11-12 109.54 10781.71 552.00 551.00 9.129 7 3.45 27744.32 3.23 547.54 546.77 3.00 4.46 4.35 0.39 0.94

12-13 47.55 10781.71 551.00 550.00 21.029 6 3.20 25686.25 3.06 546.77 546.48 3.00 4.23 3.87 0.42 0.96

13-14 90.44 10781.71 550.00 550.00 0.000 6 3.20 25686.25 3.06 546.48 545.94 3.00 3.52 3.79 0.42 0.96

14-15 270.44 10781.71 550.00 548.00 7.395 6 3.20 25686.25 3.06 545.94 544.32 3.00 4.06 3.87 0.42 0.96

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

1-2 161.35 11900.00 581.46 582.00 -3.331 2 1.85 14829.96 1.57 577.96 577.64 3.00 3.5 3.93 0.8024 0.85

2-3 96.33 11900.00 582.00 581.39 6.336 7 3.45 27744.32 2.86 577.64 576.97 3.00 4.36 4.392 0.4289 0.83

3-4 30.97 11900.00 581.39 579.83 50.462 51 9.32 74887.65 7.10 576.97 575.39 3.00 4.424 4.432 0.1589 0.76

4-5 34.23 11900.00 579.83 576.00 111.818 112 13.8 110977.3 10.58 575.39 571.55 3.00 4.441 4.444 0.1072 0.77

5-6 58.93 11900.00 576.00 567.00 152.736 153 16.1 129709.2 11.84 571.55 562.54 3.00 4.447 4.455 0.0917 0.73

6-7 82.04 11900.00 567.00 560.10 84.106 85 12.0 96679.54 10.90 562.54 555.56 3.00 4.463 4.499 0.1231 0.91

7-8 21.03 11900.00 560.10 560.81 -33.519 2 1.85 14829.96 1.41 555.56 555.52 3.00 4.536 4.909 0.80 0.76

8-9 57.35 11900.00 560.81 557.00 66.355 67 10.7 85834.62 8.86 555.52 551.68 3.00 5.283 5.30 0.14 0.83

9-10 51.75 11900.00 557.00 552.00 96.619 97 12.9 103278.8 11.06 551.68 546.66 3.00 5.32 5.33 0.12 0.86

10-11 73.23 11900.00 552.00 551.00 13.656 14 4.88 39236.40 4.30 546.66 545.64 3.00 5.34 5.352 0.30 0.88

11-12 77.01 11900.00 551.00 548.35 34.364 35 7.72 62038.19 7.23 545.64 542.94 3.00 5.365 5.389 0.19 0.94

12-13 49.48 11900.00 548.35 549.00 -13.062 2 1.85 14829.96 1.76 542.94 542.84 3.00 5.414 5.786 0.80 0.96

13-14 58.80 11900.00 549.00 549.00 0.000 2 1.85 14829.96 1.76 542.84 542.72 3.00 6.159 6.218 0.80 0.96



67

Tabla 19 Diseño microcuenca "El Cocal" (2a parte)

Gastos

(l /s )

Velocidades

de Trabajo

Pluvial

(Qp)Inicial Final

Vel


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


de

Zanja

(m)

Profundidad

(m)

T

R

A

M

O

Cotas de

TerrenoPendiente

del

Terreno

(ST)

Pendiente

de

Planti l la

(SP)

Condiciones de

tubo lleno

Lon

gitu

d

(m)

Qp/QTll

Vreal/

VTll

14-15 43.72 11900.00 549.00 549.67 -15.326 2 1.85 14829.96 1.76 542.72 542.64 3.00 6.277 6.655 0.80 0.96

15-16 89.71 11901.00 549.67 549.00 7.469 8 3.69 29659.93 7.22 542.64 541.92 4.00 7.034 7.058 0.40 1.96

16-17 78.38 11902.00 549.00 548.00 12.758 13 4.71 37809.14 13.91 541.92 540.90 5.00 7.082 7.091 0.31 2.96

17-18 185.13 11903.00 548.00 547.00 5.402 6 3.20 25686.25 12.65 540.90 539.79 6.00 7.101 7.156 0.46 3.96

18-19 106.38 11904.00 547.00 545.00 18.800 19 5.69 45709.02 28.20 539.79 537.77 7.00 7.211 7.222 0.26 4.96

19-20 77.34 11905.00 545.00 543.00 25.858 26 6.66 53470.20 39.64 537.77 535.76 8.00 7.233 7.238 0.22 5.96

20-21 73.24 11906.00 543.00 540.00 40.964 41 8.36 67145.52 58.14 535.76 532.75 9.00 7.244 7.245 0.18 6.96

21-22 54.44 11907.00 540.00 539.00 18.368 19 5.69 45709.02 45.26 532.75 531.72 10.00 7.246 7.263 0.26 7.96

22-23 179.39 11908.00 539.00 537.00 11.149 12 4.52 36325.85 40.49 531.72 529.57 11.00 7.281 7.357 0.33 8.96

23-24 68.66 11909.00 537.00 536.00 14.564 15 5.06 40613.53 50.33 529.57 528.54 12.00 7.433 7.448 0.29 9.96



CAPITULO 6


Chiapas

Capítulo 6

SIMULACIÓN EN SWMM 5.0

Introducción

Metodología de la simulación


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 6. SIMULACIÓN EN SWMM. 69

6. SIMULACIÓN EN SWMM.

6.1 INTRODUCCIÓN

El modelo de gestión de agua pluvial (SWMM por sus siglas en inglés) simula comportamientos

hidrológico-hidráulicos de un sistema de drenaje urbano, funcionando con una serie de cuencas en

las cuales cae el agua de lluvia y se genera el escurrimiento. El SWMM analiza el recorrido de estas

aguas a través de un sistema que se compone por tuberías, canales, dispositivos de almacenamiento

y tratamiento, bombas y elementos reguladores. Asimismo predice las salidas en forma de cantidad

de agua y valores de calidad.

6.2 METODOLOGÍA DE LA SIMULACIÓN

Para la realización del proyecto es necesario saber los datos que el programa requiere para comenzar

la simulación y obtener los resultados deseados.

En el SWMM se consideran distintos procesos hidrológicos que se producen en la salida de las aguas

urbanas. Entre éstos se encuentran:

Precipitaciones variables en tiempo

Evaporación de las aguas superficiales estancadas

Acumulación y deshielo de nieve

Intercepción de precipitaciones por almacenamiento en depresiones

Infiltración de las precipitaciones en capas de suelo no saturadas

Entrada del agua de la infiltración en acuíferos

Intercambio de flujo entre los acuíferos y el sistema de transporte

Modelo de depósitos no lineales para el flujo superficial

6.3 CONDICIONES INICIALES

Como ya se ha descrito con anterioridad, la simulación se aplica para los embovedados localizados en las microcuencas “San José Libramiento” y “El Cocal”, ubicadas al Sur – Poniente de la ciudad de Tuxtla Gutiérrez. En la figura 46, se presenta una vista en planta del sector descrito en este proyecto.

Figura 28. Panorámica de Tuxtla Gutiérrez



6.3.1 MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO”.

El trazo de la red se muestra en la figura 29. Está definido por 3 cuencas enumeradas de la siguiente

manera (C1, C2 y C3). Siendo la cuenca C-1 la de mayor aporte con propiedades permeables e

impermeables, drenando directamente hacia el primer nodo 1 (N1) del embovedado propuesto.

Las cuencas C2 y C3 están definidas por parteaguas delimitados por la geometría de las calles,

banquetas y bulevares que descargan hacia el nodo 3 (N3).

Llegando así a un vertido final marcado como V1, el cual descarga en el punto más bajo del eje de

proyecto, siendo éste la margen derecha del río “Sabinal”

El sistema de análisis está compuesto por 14 conductos (TUB1 - TUB14) y al mismo tiempo 14

conexiones (N1 a N14) aportantes.

Figura 29. Representación gráfica de la red en SWMM



6.3.2 MICROCUENCA “EL COCAL”.

El trazo de la red se muestra en la figura 30. Está definido por una cuenca (C1 con propiedades

permeables e impermeables, drenando directamente hacia el primer nodo 1 (N1) del embovedado

propuesto.

El sistema de análisis está compuesto por 23 conductos (TUB1 – TUB23) y al mismo tiempo 23

conexiones (N1 a N23) aportantes. Llegando así a un vertido final marcado como V1, el cual descarga

en el punto más bajo del eje de proyecto, siendo éste la margen derecha del río “Sabinal”.

Figura 30. Representación gráfica de la red en SWMM.



Para el desarrollo del análisis se comienza creando los distintos objetos en el Plano del Área de

Estudio de SWMM, fijando después las distintas propiedades de los mismos, a partir de esto se simula

la respuesta de la red en términos de cantidad de agua (Gasto).

El enfoque de estudio es calcular la respuesta hidrológica de las cuencas asociadas a una tormenta de

diseño sintética, específicamente para un evento con periodo de retorno de 10 años, y una lluvia de

1 hora de duración. La tormenta es representada por una serie de tiempo por separado del programa

SWWM, en donde se tiene el registro de la intensidad de las precipitaciones en intervalos de tiempo

de 3 minutos. Los valores de los parámetros utilizados en este análisis se muestran en la tabla 8 (Ver

pág. 37) correspondiente a la estación climatológica Tuxtla Gutiérrez DGE (7202).

De acuerdo con la descripción de la cuenca “San José Libramiento” del capítulo 3 de este proyecto,

se sabe la topografía del terreno y las pendientes naturales, datos que permiten el conocimiento del

escurrimiento en toda la cuenca.

6.4 PROPIEDADES DEL SISTEMA

En este punto se debe considerar las principales propiedades del programa ya que al ser SWMM un

simulador de modelo distribuido, permite captar mejor el sentido de la variabilidad en la topografía,

vías de drenaje, cubierta vegetal, y las características del suelo para el estudio en la generación de

escurrimiento para las anteriormente consideradas.

Las propiedades asignadas para cada cuenca (o microcuenca para el caso del embovedado “San José

Libramiento”) se resumen en las tablas 20 a 23, las cuales fueron obtenidas a lo largo del capítulo 3.

Los valores de los parámetros para el tipo de suelo de cada cuenca se encuentran en la tabla 5 y 6

anteriormente expuestas (Ver pág. 35).

Tabla 20. Características de la Cuenca "El Cocal"

PR O PIED AD VALO R

Área (ha ) 65 .71

Ancho (m ) 525 .5118

Pend ien te (%) 8 .59

Área im pe rm eab le (%) 35 .95

Coe fic ien te de rugos idad

pa ra á reas

im pe rm eab les

0 .015


pa ra á reas pe rm eab les0 .045

Porcen ta je de l á rea

im pe rm eab le que no

p resen ta

a lm acenam ien to en

dep res ión

100

Porcen ta je de

escu rriem ien to

t ranspo rtado en tre sub -

á reas

100



Tabla 21. Características de la cuenca "San José Libramiento" (C1)

Tabla 22. Características de la cuenca "San José Libramiento" (C2)

Tabla 23.Características de la cuenca "San José Libramiento" (C3)

PR O PIED AD VALO R

Área (ha ) 47 .6

Ancho (m ) 401 .8743

Pend ien te 0 .00058

Porcen ta je de

im pe rm eab ilidad0 .634


pa ra á reas pe rm eab les0 .045


pa ra á reas

im pe rm eab les

0 .015



p resen ta


ep res ión

100

Porcen ta je de

escu rrim ien to


á reas

100

PR O PIED AD VALO R

Área (ha ) 1 .3837

Ancho (m ) 35 .6898


Porcen ta je de

im pe rm eab ilidad100


pa ra á reas

im pe rm eab les

0 .015



p resen ta


ep res ión

100

Porcen ta je de

escu rrim ien to


á reas

100

PR O PIED AD VALO R

Área (ha ) 0 .3156

Ancho (m ) 10 .6842


Porcen ta je de

im pe rm eab ilidad100


pa ra á reas

im pe rm eab les

0 .015



p resen ta


ep res ión

100

Porcen ta je de

escu rrim ien to


á reas

100



Los nodos y sus características se presentan en las tablas 24 y 25.

Tabla 24. Características de los nudos, microcuenca “San José Libramiento”

Tabla 25. Características de los nodos, microcuenca "El Cocal"

En la ventana de dialogo “Editor de Secciones Transversales”, se selecciona la sección a utilizar, en

nuestro caso “MODBASKET THANDLE”, así como las dimensiones deseadas, ver figura 31.

Figura 31. Sección Transversal

N udo Ele va c ión

N1 572 .11

N2 570 .92

N3 568 .63

N4 566 .48

N5 561 .37

N6 556 .45

N7 554 .48

N8 550 .38

N9 548 .79

N10 548 .33

N11 547 .54

N12 546 .77

N13 546 .58

N14 545 .94

N udo Ele va c ión (m )

n1 577 .96

n2 576 .99

n3 576 .42

n4 576 .23

n5 572 .47

n6 563 .45

n7 556 .56

n8 556 .43

n9 553 .45

n10 548 .48

n11 547 .46

n12 544 .84

n13 544 .54

n14 544 .19

n15 543 .93

n16 543 .39

n17 542 .92

n18 541 .81

n19 541 .17

n20 539 .47

n21 536 .47

n22 535 .49

n23 533 .33



Para ambos casos las longitudes de los conductos son variables, y en todos los casos se utilizará el

coeficiente de rugosidad de Manning de 0.015, correspondiente directamente al concreto armado.

(Ver tabla en el Anexo A “Coeficientes de Manning”)

Las longitudes de los conductos se muestran en las tablas 26 y 27:

Tabla 26. Características de los conductos, microcuenca “San José Libramiento”

Tabla 27. Características de los conductos, microcuenca "EL Cocal"

PR O YEC TO 1 LO N G ITU D

TUB1 85 .15

TUB2 134 .9

TUB3 69 .35

TUB4 170 .3

TUB5 123 .035

TUB6 218 .0554

TUB7 132 .2

TUB8 93 .74

TUB9 35 .49

TUB10 72 .11

TUB11 109 .5

TUB12 47 .55

TUB13 90 .44

TUB14 270 .4

PR O YEC TO 2 LO N G ITU D

TUB1 161 .4

TUB2 96 .33

TUB3 30 .97

TUB4 34 .23

TUB5 58 .23

TUB6 82 .04

TUB7 21 .03

TUB8 57 .35

TUB9 51 .75

TUB10 73 .23

TUB11 77 .01

TUB12 49 .48

TUB13 58 .8

TUB14 43 .72

TUB15 89 .71

TUB16 78 .38

TUB17 185 .1

TUB18 106 .4

TUB19 77 .34

TUB20 73 .24

TUB21 54 .44

TUB22 179 .4

TUB23 68 .66



6.5 CONFIGURACIÓN DEL PROYECTO

Se prosigue a la creación de un nuevo proyecto en SWMM; ciertas opciones por defecto deben de ser

establecidas. El uso de estas opciones puede simplificar notablemente la tarea de introducción de

datos. Los pasos a seguir normalmente para modelar un sistema de distribución de agua con el

programa SWMM son los siguientes:

1.- Dibujar un esquema de la red de distribución o importar una descripción básica del mismo

desde un archivo de texto.

2.- Editar las propiedades de los objetos que configuran el sistema.

3.- Describir el modo de operación del sistema.

4.- Seleccionar las opciones de cálculo.

5.- Realizar el análisis hidráulico o de calidad del agua.

6.- Observar los resultados del análisis.

El primer paso para la simulación es calibrar los valores por defecto que se utilizará para la

simulación, esto es para poner la nomenclatura de las etiquetas, entre otras propiedades que

compartan elementos del mismo tipo.

En el menú superior Proyecto->Valores por defecto (figura 32):

Figura 32. Menú, valores por defecto.

Etiquetas ID: En este punto se pondrán las etiquetas que tendrá cada elemento que se coloquen, de

tal forma que automáticamente se vayan nombrando (figura 33).



Figura 33. Formulario de valores por defecto del proyecto (Etiquetas ID).

En el caso de la pestaña para “Cuencas” y la pestaña “Nudos/Líneas”, a pesar que el programa trae

valores por defecto, solo se pondrán el modelo de infiltración, la geometría de los conductos, las

unidades del caudal y el modelo de cálculo hidráulico, ya que será el único valor que compartirán

respectivamente todos los elementos (figura 34).

Figura 34. Formulario de valores por defecto del proyecto (Cuencas y Nudos/Líneas).



Teniendo calibrado el programa se puede proceder a trazar la red e introducir los datos necesarios.

El esquema de la red se traza de diferentes formas, ya sea exportando de AutoCAD los nodos del

proyecto o dibujándolos directamente en el programa editando su coordenada en “x” e “y”.

Figura 35. Nudo N1

Figura 36. Plano del Área de Estudio, colocación de nodos.



Una vez teniendo los puntos se procede a anexar los conductos, para los cuales ya se definieron la

sección que tendrán, si se tienen los nodos georeferenciados se puede activar la opción de “Longitud

“Automática” y al dibujar los conductos (figura 37), estos tendrán por longitud lo que miden

realmente, o escribir manualmente la longitud de cada conducto.

Figura 37. Plano del Área de Estudio, colocación de conductos.



Enseguida se procede a dibujar las microcuencas que conformaran el área de estudio (ver figura 38 y

39). Los datos necesarios para construirlas se tomarán de la información obtenida en el Capítulo 3 y

las tablas 14 a 16 (ir a pág. 47).

Para las características de las subcuencas, se debe introducir la siguiente información:

Asignación de un hietograma (evento de lluvia) a cada subcuenca.

Número de identificación de la subcuenca.

Identificación del lugar por donde drena la subcuenca, que puede ser un sumidero (nodo de

entrada a la red de drenaje) o un canal en superficie.

Ancho de la subcuenca.

Pendiente media de la subcuenca.

Coeficiente de rugosidad de Manning de las zonas permeables e impermeables.

Volumen de almacenamiento o retención en la zona permeable e impermeable.

Parámetros de infiltración, según la ecuación de Horton, Green-Ampt y Número de Curva.

Figura 38. Representación gráfica de la red “San José Libramiento.



Figura 39. Representación gráfica de la red “El Cocal”.

Al ir creando los elementos se notará que según las configuración de los valores por defecto que ya

se dispusieron, los indicativos (ID) se etiquetan de forma secuencial conforme se van añadiendo en el

Mapa.

Para terminar de construir el esquema es necesario añadir un pluviómetro, que es el que suministra

los datos de entrada de las precipitaciones que ocurren sobre una o varias cuencas definidas en el

área de estudio.

Para el caso 1 (Microcuenca “San José Libramiento”), las tres microcuencas estarán definidas por el

mismo indicativo de Lluvia (Lluvia1).



Para establecer una determinada lluvia de entrada se necesita especificar las propiedades del

Pluviómetro. En el Editor de Propiedades (figura 40) se deben de configurar las opciones que se dan

de la siguiente manera:

Formato de Lluvia INTENSITY

Intervalo de lluvia 0:03 (como ya se había indicado con anterioridad)

Origen de Datos TIMESERIES

Nombre de la Serie ST1

Figura 40. Pluviómetro LLUVIA1.

Los datos de lluvia pueden ser definidos mediante series temporales de datos o provenir de un

archivo externo al programa. Para este caso en particular se usara un hietograma de intensidades de

tormenta en función del tiempo para el periodo de simulación.

Para este estudio se tomaron en cuenta las intensidades obtenidas mediante el método Bell24 y la

fórmula:

24

Cálculo de intensidades con la ecuación de F.C. Bell y Cheng, pág. 40.



En ocasiones no es suficiente saber la precipitación máxima asociada a un periodo de retorno y una

duración; es posible que se necesite saber la evolución de la precipitación máxima a lo largo de dicha

duración.

Para esto existen diferentes procedimientos que usan como base las curvas i-D-F. El método

empleado en este caso es, el “Método de los Bloques Alternos”25. El hietograma de diseño obtenido

mediante este método es el siguiente.

CÁLCULO DE INTENSIDADES CON LA ECUACIÓN DE F.C. BELL Y CHENG CÁLCULO DE INTENSIDADES CON

LA ECUACIÓN DE F.C. BELL Y CHENG

Figura 41. Gráfico "Método de los Bloques Alternos".

Es así como la serie temporal denominada ST1 contendrá las intensidades de lluvia en cada uno de

los intervalos definidos en esta tormenta (figura 42).

25

(Muñoz Carpena & Ritter Rodríguez, 2005)



Figura 42. Editor de series temporales.

Para analizar el comportamiento del proyecto, es necesario establecer algunas opciones para

determinar en qué condiciones se realiza el análisis.

El método de análisis de flujo es Onda Cinemática26. Las unidades de caudal a utilizar son LPS y el

método de infiltración es el Número de Curva, datos que ya se tienen registrados en las tablas de N

ponderada (tablas 5 y 6, ver pág. 35).

En el modelo hidráulico de la Onda Cinemática se aplica la ecuación de continuidad junto con una

forma simplificada de la ecuación de cantidad de movimiento en cada una de las conducciones. Esta

última requiere que la pendiente de la superficie libre del agua sea igual a la pendiente del fondo

del conducto.

El gasto máximo que puede fluir por el interior de un conducto es a tubo lleno determinado por la

ecuación de Manning. Cualquier exceso de caudal sobre este valor en el nudo de entrada del

conducto se pierde del sistema o bien puede permanecer estancado en la parte superior del nudo de

entrada y entrar posteriormente en el sistema cuando la capacidad del conducto lo permita.

El modelo de la onda cinemática, permite que tanto el caudal como el área varíen tanto espacial

como temporalmente en el interior del conducto. Esto origina cierto retraso en los hidrogramas de

salida respecto de los caudales de entrada en los conductos. No obstante, este modelo de transporte

no puede considerar efectos como el resalto hidráulico, las pérdidas de las entradas o salidas de los

26

(EPA, 2005)



pozos de registro, el flujo inverso o el flujo presurizado, así como su aplicación está restringida

únicamente a redes ramificadas.

Por otra parte el método de infiltración usado, el Número de Curva27, es una aproximación adoptada

a partir del denominado número de Curva de NRCS para estimar el escurrimiento. Se asume así que

la capacidad total de la infiltración del suelo puede encontrarse en una tabla de Números de Curva

tabulados (ver anexo A). Durante un evento de lluvia esta capacidad se representa como una función

de la lluvia acumulada y de la capacidad de infiltración restante. Los parámetros de entrada para

este método son el número de curva, la conductividad hidráulica del suelo y el tiempo que tarda el

suelo en saturarse completamente cuando inicialmente era un suelo completamente seco.

27

(EPA, 2005)



CAPITULO 7


Chiapas

Capítulo 7

RESULTADOS


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 7. RESULTADOS 87

7. RESULTADOS

7.1 RESULTADOS OBTENIDOS EN EXCEL

Las tablas de resultados obtenidas en Excel (17 a 19, ir a la pág.66), muestra cómo se han respetado

los valores por norma como pendientes y velocidades máximas y mínimas (columna 7 y 10

respectivamente), así como también se puede apreciar en la columna 16 la capacidad de trabajo del

conducto.

Los resultados dicen que numéricamente para el gasto de diseño obtenido, la red de drenaje

funcionará de forma eficiente ya que ésta trabaja durante todo el proceso al 50% o menos de su

capacidad evitando con esto que pueda colapsarse.

En el caso de Excel no existe un reporte detallado, ya que la tabla es la que arroja la información

que queremos saber de forma simple y sencilla; sabiendo programar en Excel se puede hacer que

éste señale errores y condiciones que se están o no cumpliendo de forma automática evitando

errores en él diseño.

7.2 RESULTADOS EN SWMM

A diferencia de Excel, los resultados obtenidos en SWMM son también gráficos, y se trabaja sobre un

plano previamente dibujado, en éste se simula un evento de una hora de duración con los datos de

precipitación a cada tres minutos obtenidos mediante el método de los bloques alternos (fig. 41,

pág. 83).

SWMM da la posibilidad de conocer un reporte final de la simulación así como un gráfico final que

muestra el flujo del agua con respecto del tiempo en una animación o eligiendo el minuto deseado

(ANEXO C).

7.3 COMPARATIVA DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos en Excel muestran el funcionamiento de la red a flujo uniforme de una

manera numérica, a diferencia del SWMM que lo muestra de forma gráfica y con un resumen se

resultados a flujo no uniforme.

Esto podría dar la idea que el SWMM comprueba lo que en Excel se ha obtenido o calculado, siendo

Excel quien ha dado los datos necesarios para hacer la simulación en el programa, y SWMM el

programa que ha simulado una lluvia convertida a partir de los datos de precipitación utilizados en

Excel.

Es así como SWMM muestra detalladamente los nudos o tuberías en los que podría haber problemas,

así como otros datos necesarios para saber que el flujo se comporta de manera adecuada durante el

fenómeno de lluvia.



CAPITULO 8


Chiapas

Capítulo 8

CONCLUSIONES


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 8. CONCLUSIONES 89

8. CONCLUSIONES

En los resultados del análisis de la red de drenaje mediante flujo permanente y flujo no permanente

se concluye que el diseño de las redes de alcantarillado pluvial deben verificarse con una simulación

hidráulica de su conjunto con la aplicación de programas de cómputo para régimen no permanente,

(en este caso se utilizó el programa denominado SWMM 5.0) como el que se describe en el capítulo

número seis. Si el análisis se realiza tramo por tramo utilizando las ecuaciones para flujo permanente

tal y como se realizó en el capítulo cinco resulta ser que únicamente la red pluvial trabaja bien para

el tramo en cuestión y no para el conjunto de la red, ya que el método empleado (Método Racional

Americano) se considera tramo por tramo y no en el sistema completo de la red de drenaje.

Al tener resuelta la red de drenaje mediante el Método Racional Americano tanto hidráulica como

geométricamente se utilizan estos resultados para llevar a cabo el tránsito de la avenida en la red de

drenaje aplicando un programa de cómputo que simula la red en flujo no permanente, se observa

que al tomar en consideración los resultados obtenidos mediante el Método Racional Americano no

resultan ser muy confiables ya que parte de la red de drenaje aguas arriba entra en carga, debido a

que se presenta un remanso que se genera por los cambios de pendiente tan pronunciados que se

presentan en algunos tramos de la red de drenaje, ya que algunos tramos registran pendientes

pronunciadas y otros tramos aguas abajo pendientes muy suaves, por lo que para evitar que se

presentara el remanso y en consecuencia que entrara en carga de nuevo la red se propuso

uniformizar las pendientes para que los conductos no tuvieran que pasar de un régimen subcrítico o

supercrítico y viceversa en forma inmediata y brusca.

Se concluye que en las tablas de cálculo 17 a 19 (pág. 66) de la red de drenaje pluvial se ha dejado

trabajar cada uno de los tramos de tubería a un porcentaje máximo del 50% de su capacidad

hidráulica y uniformizando pendientes sin cambios bruscos, cumple con los requerimientos de

funcionamiento hidráulico de la red en cuestión y se reduce en forma significativa los problemas de

inundación, así de esta manera ya sea analizada la red de drenaje para flujo permanente o flujo no

permanente se garantiza un mejor funcionamiento hidráulico del sistema.

Con respecto al cálculo inicial de la red en estudio, que fue por el método racional americano, se

puede concluir que no solo basta con analizar la red tramo por tramo de manera tradicional, sino que

hay que analizarla en su conjunto mediante una simulación para poder observar su comportamiento

aguas abajo y arriba de la red de drenaje para garantizar que los nodos no entren en carga, así que

de esta manera se hace la observación que la aplicación del Método Racional Americano tiene sus

limitaciones para el diseño de redes de drenaje, ya que se tuvo que modificar pendientes para

garantizar el buen funcionamiento.



CAPITULO 9


Chiapas

Capítulo 9

BIBLIOGRAFIA


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 9. BIBLIOGRAFIA 91

9. BIBLIOGRAFIA

LIBROS

Aparicio Mijares, F. J. (2009). FUNDAMENTOS DE HIDROLOGÍA DE SUPERFICIE. México, D.F.:

EDITORIAL LIMUSA S.A. DE C.V.

Campos Aranda, D. F. (2010). Introducción a la Hidrología Urbana. San Luis Potosí, S.L.P.

Muñoz Carpena, R., & Ritter Rodríguez, A. (2005). Hidrología Agroforestal. Islas Canarias: Mundi-

Prensa.

MANUALES

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ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO.

EPA. (2005). SWMM MODELO DE GESTIÓN DE AGUAS PLUVIALES.

TESIS

Sosa , A. B. (2011). MANUAL EN ESPAÑOL DEL SOFTWARE EPA SWMM V: 5.0 Y EJEMPLO DE APLICACIÓN

EN LA LOCALIDAD DE COPOYA, TUTLA GUTIÉRREZ; CHIAPAS. Tuxtla Gutiérrez, Chiapas:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS.

López Espinosa, J. G. (2006). ESTIMACIÓN DE TORMENTAS Y AVENIDAS PARA EL DISEÑO DE LAS OBRAS

DE PROTECCIÓN DEL RÍO SABINAL. México, D.F.: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE

MÉXICO.

ARTÍCULOS

Burguete, C. (18 de Agosto de 2010). Se desborda una vez más el Potinaspak. Cuarto Poder.

Burguete, C., & López, A. (29 de Julio de 2010). Lluvias comienzan a provocar daños. Cuarto Poder.

Domínguez, A. (25 de Agosto de 2007). Lluvias fuertes, para este fin de semana. Cuarto Poder.

Espinosa, R. (5 de Octubre de 2005). Peligro se cierne sobre Tuxtla. Cuarto Poder.

Espinoza, R., & Leyva, C. (31 de Agosto de 2007). El río Sabinal se desborda; aplican DN-III. Cuarto

Poder.


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | 9. BIBLIOGRAFIA 92

García, R., Victorio, R., del Solar, R., Pérez, G., & Chacón, A. (5 de Octubre de 2005). Miles de

damnificados. Cuarto Poder.

López, A. (18 de Agosto de 2010). Lluvia ocasiona estragos. Cuarto Poder.

Mondragón, A. L. (5 de Octubre de 2005). Alerta para Tuxtla por lluvias. Cuarto Poder.

Mondragón, A. L. (25 de Agosto de 2007). "Dean" empeoró la situación en la Sierra. Cuarto Poder.

Mondragón, A. L. (6 de Agosto de 2003). Larry deja miles de damnificados. Cuarto Poder.

Rincón, J. C. (28 de Junio de 2010). "Alex" deja calles inundadas y afluentes al tope en la capital.

Cuarto Poder.

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http://www.buenastareas.com/ensayos/Dise%C3%B1o-De-Drenaje-Pluvial-De-

La/2554586.html

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/manning/manning.html


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | ANEXOS 93

ANEXOS


Chiapas

Anexos

ANEXO A. Modelos Lluvia - Escurrimiento

ANEXO B. Tablas en Excel

ANEXO C. Tablas de resultados en SWMM

ANEXO D. Planos en AutoCAD


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | ANEXO A. TABLAS. 94

ANEXO A. TABLAS.

A.1. COEFICIENTES DE MANNING

La siguiente tabla muestra valores del coeficiente de rugosidad de Manning teniendo en cuenta las características del cauce28:

Tabla 28. Coeficiente de Manning.

COEFICIENTES DE MANNING

CUNETAS Y CANALES SIN REVESTIR

En tierra ordinaria, superficie uniforme y lisa 0,020-0,025

En tierra ordinaria, superficie irregular 0,025-0,035

En tierra con ligera vegetación 0,035-0,045

En tierra con vegetación espesa 0,040-0,050

En tierra excavada mecánicamente 0,028-0,033

En roca, superficie uniforme y lisa 0,030-0,035

En roca, superficie con aristas e irregularidades 0,035-0,045

CUNETAS Y CANALES REVESTIDOS

Hormigón 0,013-0,017

Hormigón revestido 0,016-0,022

Encachado 0,020-0,030

Paredes de hormigón, fondo de grava 0,017-0,020

Paredes encachadas, fondo de grava 0,023-0,033

Revestimiento bituminoso 0,013-0,016

CORRIENTES NATURALES

Limpias, orillas rectas, fondo uniforme, altura de lámina de agua suficiente 0,027-0,033

Limpias, orillas rectas, fondo uniforme, altura de lámina de agua suficiente, algo de vegetación 0,033-0,040

Limpias, meandros, embalses y remolinos de poca importancia 0,035-0,050

Lentas, con embalses profundos y canales ramificados 0,060-0,080

Lentas, con embalses profundos y canales ramificados, vegetación densa 0,100-0,200

Rugosas, corrientes en terreno rocoso de montaña 0,050-0,080

Áreas de inundación adyacentes al canal ordinario 0,030-0,200

28

(Woodward & Posey, 1941)



A.2. NÚMERO DE CURVA SEGÚN LA COBERTURA DEL SUELO.

Tabla 29 Número de curva según la cobertura del suelo.

A B C D

AGRICULTURA (De Humedad, De Riego De

Temporal)

Condición hidrológica mala 72 81 88 91

Condición hidrológica regular 67 76 83 86

Condición hidrológica buena 62 71 78 81

ÁREA SIN VEGETACIÓN APARENTE 77 86 91 94

ASENTAMIENTO URBANO 82 88 91 93

Áreas abiertas, césped, parques, campos de golf,

cementerios, etc.



Residencial 50% o más área impermeable 77 85 90 92

Residencial 50% o menos área impermeable 61 75 83 87

Áreas comerciales de negocios (85%

impermeables)89 92 94 95

Distritos industriales (72% impermeables) 81 88 91 93

Parqueaderos pavimentados, techos, accesos,

etc.98 98 98 98

Calles y carreteras (Pavimentados con cunetas y

alcantarillas)98 98 98 98

Calles y carreteras de Grava 76 85 89 91

Calles y carreteras de Tierra 72 82 87 89

BOSQUE (Cultvado, De Encino, De Encino-Pino,

De Oyael, De Pino, De Tascate, Mesófilo de

Montaña)




CARDONAL 54 71 80 89

CHAPARRAL (ARBUSTOS) 20 48 65 73

CUERPO DE AGUA 100 100 100 100

EROSIÓN 68 79 86 89

MANGLAR 100 100 100 100

MATORRAL (con Izotes, con Rosetofilos Acaules,

Crasicaule, Desértico Microfilo, Desértico

Rosetofilo, Espinoso, Inerme, Subinerme,

Subtropical)




GRUPO HIDROLOGICOUSO DE SUELO Y VEGETACIÓN (INEGI)



MEZQUITAL 68 79 86 92

NOPALERA 39 61 74 84

PALMAR 45 66 77 83

PASTIZAL (Cultivado, Halofilo, Inducido, Natural,

Naturao-Huizachal)




PLANTACIÓN FORESTAL




PRADERA DE ALTA MONTAÑA 30 58 71 78

SABANA 45 66 77 83

SELVA (Baja Caducifólia, Baja Caducifólia y

Subcaducifólia, Baja Espinosa, Mediana,

Subcaducifólia) 45 66 77 83

TULAR 68 79 86 92

VEGETACIÓN HALÓFILA 68 79 100 100

VEGETACIÓN SECUNDARIA 68 79 86 89



A.3. CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA DE LOS TIPOS DE SUELO.

Tabla 30. Clasificación hidrológica de los tipos de suelo.

Clave de

Clasificación

FAO

Suelos

Tipo

Hidrológico

de suelo

Permeabilidad Propiedades

T Andosoles

Q Arenosoles

J Fluviosoles

O Histosoles

U Ranker

X, Y

Calcisoles

(antes

Xerosol X y

Yermosol Y)

I, E

Leptosoles

(antes

Litosoles I y

Rendizinas E)

Z Solonchaks

D Podzoles

F Ferralsoles

R Regosoles

H Feozems

K Kastanozems

N Nitosoles

C Chernozems

- Alisoles

A Acrisoles

B Cambisoles

G Gleysoles

L Luvisoles

V Vertisoles

W Planosoles

S Solonetzs

DPodzoluvisol

es

- Plintosoles

- Lixisoles

A

B

C

D

Areas con poco limo y arcilla

(escurrimiento mínimo)

Arenas finas y limos

Arenas muy finas, limos y

bastante arcilla

Arcillas en grandes

cantidades, suelo poco

profundos con subhorizontes

casi impermeables

(escurrimiento máximo)

Muy Alta

Buena

Media

Baja


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | ANEXO B. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS. 98

ANEXO B. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS.

B.1. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO”

Tabla 31. Hidrograma unitario triangular “San José Libramiento”.

N o. d e C uenc a N o.= 1

Área d e c uenc a A = 0.476 km2

N úm ero d e esc urrim iento N = 80.000 ad im ensiona l

Longitud d el c auc e L= 1184.449 m

Pend iente d el c auc e S = 0.058 ad im enc iona l

Tiem p o d e c onc ent rac ión Tc = 0.22624 hr

Tiem p o d e ret raso Tr= 0.14 hr

D urac iòn en exc eso de= 0.95 hr

Tiem p o p ic o Tp = 0.61 hr

Tiem p o b ase Tb= 1.63 hr

Tr P rec ip ita c ionP m á x e fec tiva

(m m )C e

Q m a x

H U T

2 65.61 24.05 0.37 3.89

5 85.37 38.78 0.45 6.28

10 113.93 62.21 0.55 10.07

20 131.5 77.42 0.59 12.53

50 146.86 91.06 0.62 14.74

100 157.23 100.41 0.64 16.25

200 167.2 109.50 0.65 17.72

500 180.13 121.39 0.67 19.65

1000 189.86 130.41 0.69 21.11

2000 199.5 139.41 0.70 22.56

5000 212.11 151.25 0.71 24.48

10000 221.84 160.43 0.72 25.96

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR



Tabla 32. Método de Chow "San José Libramiento".




Pend iente d el c auc e S = 0.058 ad im ensiona l





Tiem p o b ase Tb = 4.35 hr

d e/tr = 0.83 ad im ensiona l

Z 1 = 0.536

Z = 0.575

2 65.61 24.05 0.37 1.92

5 85.37 38.78 0.45 3.10

10 113.93 62.21 0.55 4.98

20 131.5 77.42 0.59 6.19

50 146.86 91.06 0.62 7.28

100 157.23 100.41 0.64 8.03

200 167.2 109.50 0.65 8.76

500 180.13 121.39 0.67 9.71

1000 189.86 130.41 0.69 10.43

2000 199.5 139.41 0.70 11.15

5000 212.11 151.25 0.71 12.10

10000 221.84 160.43 0.72 12.83

METODO DE CHOW

C e Q m a x P rec ip ita c ionTrP m á x e fec tiva

(m m )



Tabla 33. Hidrograma unitario adimensional "San José Libramiento".










2 65.61 24.05 0.37 3.89

5 85.37 38.78 0.45 6.28

10 113.93 62.21 0.55 10.07

20 131.5 77.42 0.59 12.54

50 146.86 91.06 0.62 14.75

100 157.23 100.41 0.64 16.26

200 167.2 109.50 0.65 17.73

500 180.13 121.39 0.67 19.66

1000 189.86 130.41 0.69 21.12

2000 199.5 139.41 0.70 22.58

5000 212.11 151.25 0.71 24.49

10000 221.84 160.43 0.72 25.98

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO ADIMENSIONAL

Tr P rec ip ita c ionP m á x

e fec tiva C e Q m a x H U T



Tabla 34. Método TR-55 "San José Libramiento".

Tabla 35. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Bell, "San José Libramiento".

0.476 km2

1184.449 m

0.058

80.000

1.164 hr

0.22624 hr

0.951 hr

1.000

Tr P rec ip ita c ión S

(m m )

Ia

(m m )FR A

P t

(m m )

P e

(m m )Ia /P t c 0 c 1 c 2 log (qu ) qu

Q m á x

(m 3 /s )

2 65.61 63.50 12.70 1.00 65.59 24.04 0.19 2.45 -0.53 -0.15 0.37 2.32 2.66

5 85.37 63.50 12.70 1.00 85.35 38.77 0.15 2.47 -0.53 -0.16 0.37 2.37 4.36

10 113.93 63.50 12.70 1.00 113.90 62.18 0.11 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.36 6.98

20 131.5 63.50 12.70 1.00 131.47 77.39 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 8.65

50 146.86 63.50 12.70 1.00 146.82 91.03 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 10.17

100 157.23 63.50 12.70 1.00 157.19 100.38 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 11.22

200 167.2 63.50 12.70 1.00 167.16 109.46 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 12.23

500 180.13 63.50 12.70 1.00 180.08 121.35 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 13.56

1000 189.86 63.50 12.70 1.00 189.81 130.37 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 14.57

2000 199.5 63.50 12.70 1.00 199.45 139.36 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 15.58

5000 212.11 63.50 12.70 1.00 212.06 151.20 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 16.90

10000 221.84 63.50 12.70 1.00 221.78 160.38 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.37 2.35 17.92

MÉTODO TR-55

Área d e c uenc a

Longitud d el c auc e

Pend iente d el c auc e

N úm ero d e esc urrim iento

ad im ensiona l

ad im ensiona l

Tiem p o d e ret raso

Tiem p o d e c onc ent rac ión p ond erad o

D urac ión en exc eso

Fp =

Tr i = 1 0 C e Are aQ

R a c iona l

2 174.93 0.37 0.48 8.48

5 230.89 0.45 0.48 13.88

1 0 273.22 0.55 0.48 19.74

2 0 315.55 0.59 0.48 24.58

5 0 371.50 0.62 0.48 30.48

1 0 0 413.83 0.64 0.48 34.97

2 0 0 456.16 0.65 0.48 39.53

5 0 0 512.12 0.67 0.48 45.67

1 0 0 0 554.45 0.69 0.48 50.40

MÉTODO RACIONAL CON I-D-T OBTENIDAS

CON FÓRMULA DE BELL



Tabla 36. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Chen, "San José Libramiento".

B.2. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA MICROCUENCA “EL COCAL”

Tabla 37. Método del hidrograma unitario triangular, "El Cocal".

Tr i= 1 0 C e Are aQ

R a c iona l

2 194.54 0.37 0.48 9.44

5 252.01 0.45 0.48 15.15

1 0 295.48 0.55 0.48 21.35

2 0 338.95 0.59 0.48 26.41

5 0 396.42 0.62 0.48 32.53

1 0 0 439.90 0.64 0.48 37.18

2 0 0 483.37 0.65 0.48 41.89

5 0 0 540.84 0.67 0.48 48.23

1 0 0 0 584.31 0.69 0.48 53.11


CON FÓRMULA DE CHEN

N o. d e C uenc a N o.= 2










Tr P rec ip ita c io nP m á x e fec tiva

(m m )C e

Q m a x

H U T

2 65.61 16.65 0.25 3.98

5 85.37 29.08 0.34 6.94

10 113.93 49.81 0.44 11.90

20 131.5 63.66 0.48 15.20

50 146.86 76.26 0.52 18.21

100 157.23 84.97 0.54 20.29

200 167.2 93.49 0.56 22.33

500 180.13 104.70 0.58 25.00

1000 189.86 113.25 0.60 27.04

2000 199.5 121.81 0.61 29.09

5000 212.11 133.11 0.63 31.79

10000 221.84 141.91 0.64 33.89

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR



Tabla 38. Método de Chow, "El Cocal".




Pend iente d el c auc e S = 0.086 ad im ensiona l






de/tr = 0.86 ad im ensiona l

Z 1 = 0.546

Z = 0.591

2 65.61 16.65 0.25 2.00

5 85.37 29.08 0.34 3.49

10 113.93 49.81 0.44 5.97

20 131.5 63.66 0.48 7.63

50 146.86 76.26 0.52 9.14

100 157.23 84.97 0.54 10.19

200 167.2 93.49 0.56 11.21

500 180.13 104.70 0.58 12.55

1000 189.86 113.25 0.60 13.58

2000 199.5 121.81 0.61 14.60

5000 212.11 133.11 0.63 15.96

10000 221.84 141.91 0.64 17.01

METODO DE CHOW

C e Q m a x P rec ip ita c io nTrP m á x e fec tiva

(m m )



Tabla 39. Método de hidrograma unitario adimensional, "El Cocal".










2 65.61 16.65 0.25 3.98

5 85.37 29.08 0.34 6.95

10 113.93 49.81 0.44 11.90

20 131.5 63.66 0.48 15.21

50 146.86 76.26 0.52 18.22

100 157.23 84.97 0.54 20.30

200 167.2 93.49 0.56 22.34

500 180.13 104.70 0.58 25.02

1000 189.86 113.25 0.60 27.06

2000 199.5 121.81 0.61 29.11

5000 212.11 133.11 0.63 31.81

10000 221.84 141.91 0.64 33.91

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO ADIMENSIONAL

Tr P rec ip ita c ionP m á x

e fec tiva C e Q m a x H U T



Tabla 40. Método TR-55, "El Cocal".

Tabla 41. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Bell, “El Cocal”.

Tabla 42. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Chen, “El Cocal”.

0.657 km2

1250.400 m

0.086

74.000

1.063 hr

0.20278 hr

0.901 hr

1.000

Tr P rec ip ita c ión S

(m m )

Ia

(m m )FR A

P t

(m m )

P e

(m m )Ia /P t c 0 c 1 c 2 log (qu ) qu

Q m á x

(m 3 /s )

2 65.61 89.24 17.85 1.00 65.59 16.64 0.27 2.42 -0.52 -0.14 0.34 2.20 2.41

5 85.37 89.24 17.85 1.00 85.34 29.06 0.21 2.45 -0.53 -0.15 0.38 2.38 4.54

10 113.93 89.24 17.85 1.00 113.89 49.78 0.16 2.47 -0.53 -0.16 0.39 2.44 8.00

20 131.5 89.24 17.85 1.00 131.45 63.62 0.14 2.47 -0.53 -0.16 0.39 2.45 10.23

50 146.86 89.24 17.85 1.00 146.81 76.22 0.12 2.47 -0.52 -0.17 0.39 2.44 12.23

100 157.23 89.24 17.85 1.00 157.18 84.93 0.11 2.47 -0.52 -0.17 0.39 2.44 13.60

200 167.2 89.24 17.85 1.00 167.14 93.44 0.11 2.47 -0.52 -0.17 0.39 2.43 14.93

500 180.13 89.24 17.85 1.00 180.07 104.65 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.38 2.42 16.66

1000 189.86 89.24 17.85 1.00 189.79 113.19 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.38 2.42 18.03

2000 199.5 89.24 17.85 1.00 199.43 121.75 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.38 2.42 19.39

5000 212.11 89.24 17.85 1.00 212.04 133.04 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.38 2.42 21.19

10000 221.84 89.24 17.85 1.00 221.76 141.84 0.10 2.47 -0.52 -0.17 0.38 2.42 22.59

MÉTODO TR-55

Área d e c uenc a

Longitud d el c auc e

Pend iente d el c auc e

N úm ero d e esc urrim iento

ad im ensiona l

ad im ensiona l

Tiem p o d e ret raso

Tiem p o d e c onc ent rac ión p ond erad o

D urac ión en exc eso

Fp =

Tr i = 1 0 C e Are aQ

R a c iona l

2 174.93 0.25 0.66 8.11

5 230.89 0.34 0.66 14.37

1 0 273.22 0.44 0.66 21.82

2 0 315.55 0.48 0.66 27.91

5 0 371.50 0.52 0.66 35.24

1 0 0 413.83 0.54 0.66 40.86

2 0 0 456.16 0.56 0.66 46.59

5 0 0 512.12 0.58 0.66 54.38

1 0 0 0 554.45 0.60 0.66 60.42


CON FÓRMULA DE BELL

Tr i= 1 0 C e Are aQ

R a c iona l

2 194.54 0.25 0.66 9.02

5 252.01 0.34 0.66 15.68

1 0 295.48 0.44 0.66 23.60

2 0 338.95 0.48 0.66 29.98

5 0 396.42 0.52 0.66 37.60

1 0 0 439.90 0.54 0.66 43.43

2 0 0 483.37 0.56 0.66 49.37

5 0 0 540.84 0.58 0.66 57.43

1 0 0 0 584.31 0.60 0.66 63.67


CON FÓRMULA DE CHEN


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | ANEXO C. TABLAS DE RESULTADOS DE SWMM 106

ANEXO C. TABLAS DE RESULTADOS DE SWMM

C.1.1 INFORME DE RESULTADOS DE LA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO”



C.1.2 PERFIL LONGITUDINAL DE LA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO”



C.2.1 INFORME DE RESULTADOS DE LA MICROCUENCA “EL COCAL”



C.2.2 PERFIL LONGITUDINAL DE LA MICROCUENCA “EL COCAL”


UNACH. Facultad de Ingeniería Civil | ANEXO D. PLANOS AUTOCAD 114

ANEXO D. PLANOS AUTOCAD



ÍNDICE CAPITULO 1 .................................................................................................................................................................1

OBJETIVOS ..................................................................................................................................................................2

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................................2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS .........................................................................................................................................2

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................................3

CAPITULO 2 .................................................................................................................................................................6

2. ASPECTOS GENERALES ............................................................................................................................................7

2.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................................................7

2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ........................................................................................................ 10

2.2.1 CLIMA...................................................................................................................................................... 12

2.2.2 HIDROGRAFIA ........................................................................................................................................ 12

2.2.3 OROGRAFIA ............................................................................................................................................ 14

2.2.4 GEOLOGÍA ............................................................................................................................................... 14

2.2.5 DIVISIÓN EN SUBCUENCAS ..................................................................................................................... 14

2.3 PROBLEMÁTICA ............................................................................................................................................. 15

2.4 ESTUDIOS TÉCNICOS EXISTENTES .................................................................................................................. 17

2.5 ESTADO DEL ARTE .......................................................................................................................................... 19

CAPITULO 3 .............................................................................................................................................................. 22

3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E HIDOLÓGICAS ........................................................................................................ 23

3.1 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA ......................................................................................................................... 23

3.1.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DE LAS CUENCAS EN ESTUDIO ................................................................ 23

3.2 INFORMACIÓN CLIMATOLÓGICA .................................................................................................................. 23

3.2.1 ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS CERCANAS A LA ZONA DE ESTUDIO ..................................................... 23

3.3 CARTOGRÁFIA TEMÁTICA .............................................................................................................................. 24

3.3.1 CARTA TOPOGRÁFICA INEGI 1:50,000 .................................................................................................... 24

3.3.2 CARTA EDAFOLÓGICA ............................................................................................................................. 24

3.4.1 DELIMITACIÓN DE CADA UNA DE LAS MICROCUENCAS ........................................................................ 26

3.4.2 CAUCE PRINCIPAL DE CADA MICROCUENCA .......................................................................................... 27

3.4.3 TIPO Y ORDEN DE LAS CORRIENTES DE LAS MICROCUENCAS ................................................................ 28

3.4.4 CÁLCULO DE LA PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE PRINCIPAL ................................................................... 28



3.4.5 DETERMINACIÓN DE LOS NÚMEROS DE ESCURRIMIENTOS N Y EL COEFICIENTE DE C ......................... 35

3.5 HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO ......................................................................................................... 36

3.5.1 AJUSTE DE LOS DATOS DE LLUVIAS A UN MODELO DE PROBABILIDADES ............................................. 36

3.5.2 SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO PARA OBRAS ........................................................................... 39

3.5.4 TRANSFORMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EN GASTO ........................................................................... 43

CAPITULO 4 .............................................................................................................................................................. 48

4. DREN PLUVIAL ..................................................................................................................................................... 49

4.1 ¿QUÉ ES UN DREN PLUVIAL? ......................................................................................................................... 49

4.2 ESTRUCTURAS DE CAPTACIÓN ...................................................................................................................... 50

4.3 OBRAS DE CONDUCCIÓN ............................................................................................................................... 50

4.4 ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN Y MANTENIMIENTO ....................................................................................... 53

4.5 ESTRUCTURAS DE VERTIDO ........................................................................................................................... 54

4.5.1 ESTRUCTURAS DE VERTIDO EN CONDUCTO CERRADO .......................................................................... 55

4.5.2 ESTRUCTURAS DE VERTIDO EN CANAL A CIELO ABIERTO ...................................................................... 55

4.6 OBRAS COMPLEMENTARIAS .......................................................................................................................... 55

4.7 ESTRUCTURAS DE CRUCE............................................................................................................................... 55

4.8 DISPOSICIÓN FINAL ........................................................................................................................................ 57

4.9 PROPUESTA DE DISEÑO ................................................................................................................................. 58

4.5.2 EN QUE CONSISTE ................................................................................................................................... 58

CAPITULO 5 .............................................................................................................................................................. 59

5. DISEÑO DEL DREN PLUVIAL PARA RESOLVER LA PROBLEMÁTICA DE INUNDACIONES EN LAS MICROCUENCAS:

“SAN JOSÉ LIBRAMIENTO Y EL COCAL” ................................................................................................................... 60

5.1 PROPUESTA DE SOLUCIÓN ............................................................................................................................ 60

5.1.1 UBICACIÓN.............................................................................................................................................. 60

5.1.2 PERFIL DEL TERRENO .............................................................................................................................. 61

5.2 CRITERIOS DE DISEÑO.................................................................................................................................... 61

5.3 DIMENSIONES DEL EMBOVEDADO ................................................................................................................ 62

5.3 MEMORIA DE CÁLCULO EN EXCEL ................................................................................................................. 63

CAPITULO 6 .............................................................................................................................................................. 68

6. SIMULACIÓN EN SWMM. .................................................................................................................................... 69

6.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................. 69



6.2 METODOLOGÍA DE LA SIMULACIÓN .............................................................................................................. 69

6.3 CONDICIONES INICIALES .......................................................................................................................... 69

6.3.1 MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO”. .......................................................................................... 70

6.3.2 MICROCUENCA “EL COCAL”. ................................................................................................................. 71

6.4 PROPIEDADES DEL SISTEMA .......................................................................................................................... 72

6.5 CONFIGURACIÓN DEL PROYECTO ............................................................................................................ 76

CAPITULO 7 .............................................................................................................................................................. 86

7. RESULTADOS........................................................................................................................................................ 87

7.1 RESULTADOS OBTENIDOS EN EXCEL ............................................................................................................. 87

7.2 RESULTADOS EN SWMM ............................................................................................................................... 87

7.3 COMPARATIVA DE RESULTADOS ................................................................................................................... 87

CAPITULO 8 .............................................................................................................................................................. 88

8. CONCLUSIONES.................................................................................................................................................... 89

CAPITULO 9 .............................................................................................................................................................. 90

9. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................................... 91

ANEXOS .................................................................................................................................................................... 93

ANEXO A. TABLAS. ................................................................................................................................................... 94

A.1. COEFICIENTES DE MANNING ........................................................................................................................ 94

A.2. NÚMERO DE CURVA SEGÚN LA COBERTURA DEL SUELO. ........................................................................... 95

A.3. CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA DE LOS TIPOS DE SUELO. ............................................................................. 97

ANEXO B. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS. .................................................................................................................... 98

B.1. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO” ............................................ 98

B.2. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA MICROCUENCA “EL COCAL” .................................................................. 102

ANEXO C. TABLAS DE RESULTADOS DE SWMM .................................................................................................... 106

C.1.1 INFORME DE RESULTADOS DE LA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO” ....................................... 106

C.1.2 PERFIL LONGITUDINAL DE LA MICROCUENCA “SAN JOSÉ LIBRAMIENTO” .............................................. 107

C.2.1 INFORME DE RESULTADOS DE LA MICROCUENCA “EL COCAL” ............................................................... 110

C.2.2 PERFIL LONGITUDINAL DE LA MICROCUENCA “EL COCAL” ...................................................................... 111

ANEXO D. PLANOS AUTOCAD ................................................................................................................................ 114



ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Subcuencas del Río Sabinal. ....................................................................................................................... 15

Tabla 2. Estaciones climatológicas más cercanas a la zona de estudio. ................................................................ 23

Tabla 3. Pendiente media del cauce de la microcuenca “San José Libramiento”. ................................................... 31

Tabla 4. Pendiente media del cauce microcuenca “El Cocal”. ................................................................................. 33

Tabla 5. N ponderada microcuenca “San José Libramiento”. ................................................................................. 35

Tabla 6. N ponderada microcuenca “El Cocal”. ....................................................................................................... 35

Tabla 7. Coeficientes de escurrimiento para las dos microcuencas. ....................................................................... 36

Tabla 8. Registros de lluvias máximas anuales en 24 horas. ................................................................................... 37

Tabla 9. Resumen de errores estándar. ................................................................................................................... 38

Tabla 10. Resultados obtenidos del ajuste con la función Gumbel ......................................................................... 38

Tabla 11. Periodos de retorno en años de las crecientes de diseño. ....................................................................... 39

Tabla 12. Intensidades según método de Bell. ........................................................................................................ 40

Tabla 13. Intensidades según método de Chen. ...................................................................................................... 42

Tabla 14. Parámetros hidrológicos. ......................................................................................................................... 47

Tabla 15. Resultados de los Gastos de Diseño de la microcuenca “San José Libramiento”. ................................... 47

Tabla 16. Resultados de los Gastos de Diseño de la microcuenca “El Cocal”. ......................................................... 47

Tabla 17. Tabla de diseño microcuenca "San José Libramiento" ................................ ¡Error! Marcador no definido.

Tabla 18. Tabla de diseño microcuenca "El Cocal" ...................................................... ¡Error! Marcador no definido.

Tabla 20. Características de la Cuenca "El Cocal" ................................................................................................... 72

Tabla 21. Características de la cuenca "San José Libramiento" (C1) ....................................................................... 73



Tabla 24. Características de los nudos, microcuenca “San José Libramiento” ........................................................ 74

Tabla 25. Características de los nodos, microcuenca "El Cocal" ............................................................................. 74

Tabla 26. Características de los conductos, microcuenca “San José Libramiento” ................................................. 75

Tabla 27. Características de los conductos, microcuenca "EL Cocal" ...................................................................... 75

Tabla 27. Coeficiente de Manning. .......................................................................................................................... 94

Tabla 28 Número de curva según la cobertura del suelo. ...................................................................................... 95

Tabla 29. Clasificación hidrológica de los tipos de suelo. ........................................................................................ 97

Tabla 30. Hidrograma unitario triangular “San José Libramiento”. ........................................................................ 98

Tabla 31. Método de Chow "San José Libramiento"................................................................................................ 99

Tabla 32. Hidrograma unitario adimensional "San José Libramiento". ................................................................ 100

Tabla 33. Método TR-55 "San José Libramiento". ................................................................................................. 101

Tabla 34. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Bell, "San José Libramiento". ............................ 101

Tabla 35. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Chen, "San José Libramiento". .......................... 102

Tabla 36. Método del hidrograma unitario triangular, "El Cocal". ....................................................................... 102

Tabla 37. Método de Chow, "El Cocal". ................................................................................................................. 103

Tabla 38. Método de hidrograma unitario adimensional, "El Cocal". ................................................................... 104



Tabla 39. Método TR-55, "El Cocal". ..................................................................................................................... 105

Tabla 40. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Bell, “El Cocal”. ................................................. 105

Tabla 41. Método racional con I-D-T obtenidas con fórmula de Chen, “El Cocal”. ............................................... 105

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Trayectoria de la tormenta tropical "Larry" ................................................................................................8

Figura 2. Foto aérea de Tuxtla Gutiérrez. ................................................................................................................ 11

Figura 3. Ubicación geográfica de la cuenca del río Sabinal ................................................................................... 11

Figura 4. Cuenca del Río Sabinal.............................................................................................................................. 13

Figura 5. Cuenca hidrológica del río Sabinal con subcuencas definidas. ................................................................. 15

Figura 6. Sistema de alcantarillado pluvial en Tokyo, Japón. .................................................................................. 20

Figura 7. Vista de las columnas, alcantarillado pluvial Tokyo, Japón. .................................................................... 20

Figura 8. Conductos de conducción, alcantarillado pluvial Tokyo, Japón. .............................................................. 21

Figura 9. Zona de estudio con curvas de nivel. ........................................................................................................ 24

Figura 10. Zona de estudio con edafología ............................................................................................................. 25

Figura 11. Zona de estudio con uso de suelo y vegetación. ..................................................................................... 26

Figura 12. Delimitación de las microcuencas de los arroyos efímeros en estudio. ................................................. 27

Figura 13. Delimitación del cauce principal de las microcuencas de los arroyos efímeros que atraviesan. ........... 27

Figura 14. Vista 3D del cauce principal de la microcuenca “San José Libramiento” ............................................... 28

Figura 15. Vista 3D del cauce principal de la microcuenca “El Cocal”. .................................................................... 28

Figura 16. Curvas Intensidad-Duración-Periodo de Retorno para la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez

(DGE). ....................................................................................................................................................................... 41

Figura 17. Curvas Intensidad-Duración-Periodo de Retorno para la estación climatológica (7202) Tuxtla Gutiérrez

(DGE). ....................................................................................................................................................................... 43

Figura 18. Tipos de sumideros o coladeras pluviales ............................................................................................... 51

Figura 19. Trazo de una red de alcantarillado. ........................................................................................................ 52

Figura 20. Secciones transversales de conductos cerrados.19 ................................................................................. 53

Figura 21. Secciones transversales de conductos a cielo abierto. ........................................................................... 53

Figura 22. Sifón invertido ......................................................................................................................................... 56

Figura 23. Cruce elevado.22 ...................................................................................................................................... 56

Figura 24. Alcantarillas pluviales (ASCE, 1992) ....................................................................................................... 57

Figura 25. Sección del embovedado ........................................................................................................................ 58

Figura 26 Sección del embovedado ......................................................................................................................... 62

Figura 27 Relación de los gastos y velocidades de tubo parcialmente lleno a tubo lleno ...................................... 64

Figura 28. Panorámica de Tuxtla Gutiérrez ............................................................................................................. 69

Figura 29. Representación gráfica de la red en SWMM .......................................................................................... 70

Figura 30. Representación gráfica de la red en SWMM. ......................................................................................... 71

Figura 31. Sección Transversal ................................................................................................................................ 74



Figura 32. Menú, valores por defecto. ..................................................................................................................... 76

Figura 33. Formulario de valores por defecto del proyecto (Etiquetas ID). ............................................................. 77

Figura 34. Formulario de valores por defecto del proyecto (Cuencas y Nudos/Líneas). ......................................... 77

Figura 35. Nudo N1 .................................................................................................................................................. 78

Figura 36. Plano del Área de Estudio, colocación de nodos. ................................................................................... 78

Figura 37. Plano del Área de Estudio, colocación de conductos. ............................................................................. 79

Figura 38. Representación gráfica de la red “San José Libramiento. ...................................................................... 80

Figura 39. Representación gráfica de la red “El Cocal”. .......................................................................................... 81

Figura 40. Pluviómetro LLUVIA1. ............................................................................................................................. 82

Figura 41. Gráfico "Método de los Bloques Alternos". ............................................................................................ 83

Figura 42. Editor de series temporales. ................................................................................................................... 84

de la cuenca capítulo 1

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