estudio hidrologico y diseño hidraulico.docx

8/15/2019 Estudio hidrologico y diseño hidraulico.docx

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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

1.-GENERALIDADESEl estudio hidrológico consiste en apreciaciones sobre el balance hídrico, así como su evaluación de losríos y quebrada con fines de construcción de puentes, pontones, alcantarillas de cruce y evacuación de dcunetas laterales en los caminos.La precipitación pluvial incide definitivamente en el caudal por lo que los problemas latentes se cinundaciones, desbordes y sus consecuencias en las carreteras y puentes, etc.

En toda la obra vial probablemente el Estudio de Drenaje de la carretera, tanto superficial como el constituye uno de los aspectos de vital importancia que se debe desarrollar en un Estudio Definitivo puesto que el buen funcionamiento del camino y duración del pavimento está en función del comportaobras de drenaje.

Este informe tiene como finalidad anali!ar las variables hidrometeorológicas de las subcuencas de los cuque cru!a el "amino #ecinal de $ %nchihuay &ierra ' (occate) y dise*ar las obras de drenaje requeridas parbuen comportamiento hidráulico y consecuentemente una buena conservación de la carretera.

"on la hidrología y la estadística, se anali!an los datos de las precipitaciones a partir de los registros me

de estaciones cercanas a la !ona del proyecto, los cuales serán evaluados para determinar la consiconfiabilidad de los registros. "on los datos ya confiables se proceden a determinar parámetros importantela escorrentía, tiempo de concentración e intensidades má+imas, parámetros necesarios para generar lmá+imos probables que servirán para los dise*os de las obras de arte respectivas.El estudio de los aspectos hidrológicos tiene como propósito, determinar el má+imo caudal de avequebradas, su tirante y área hidráulica, capacidad de socavación en el lecho y de erosión en las márgfinalidad de recomendar los parámetros para definir la longitud de las estructuras de obra de arte, su alecho y la profundidad de socavación en el cauce en el caso de proyectarse pilares como estructuras de sop

En resumen el objetivo principal es la determinación de los caudales probables de escurrimiento por efectpara el dise*o de las obras de arte.Las etapas del análisis hidrológico que incluyen este estudio son-' ecopilación de datos'(ratamiento de la información hidrometeorológica'/eneración de caudales.


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2.-UBICACIÓN DEL ESTUDIO

2.1.- Ubicación Geog !"ica

La !ona del estudio se encuentra entre las siguientes coordenadas 0(1-Este - 233452 y 267789:orte - 9;6886;9, 3>693 donde se proyecta la construcción de un puente.

El clima del área de estudio corresponde al piso ecológico templado frio, en el cual se tiene heladas, cde la región de &0: comprendida entre los 3588 y 6488 m.s.n.m.=ara el presente estudio hidrológico de laC eación (e$ Ca)ino *ecina$ (e Anc+i+,a Sie a Tocca&e/ Di0&(e Anc+i+,a # o incia (e $a a A ac,c+o/ se ha dividido el área de influencia hidrológica en 2; &e?desde el sector "4 al "2;@, de los cuales los más importantes son los sectores "62, "54, "57, "56 por segrandes en área.

- El &ector "62 tiene un área total igual a 482;338.3


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El recurso hídrico en la !ona de estudio, proviene fundamentalmente de las lluvias, principalmente sconvectivo, siendo mas abundante que en la !ona andina, pero con el mismo r gimen es decir una pocprecipitaciones de Diciembre a 1ar!o y otra de baja de %bril a :oviembre, este r gimen climático permite mabundante e importante cobertura vegetal y fauna variada propia de ecosistemas de ceja de selva y selva

receptor de estas precipitaciones y que mantiene ríos y riachuelos de r gimen permanentes de carcaudalosas y torrentosas, propio de una topografía altamente accidentada con fuertes pendientes.

Los cursos de agua y o quebradas son irregulares con elevados caudales y transporte de sólidos como code los terrenos suaves y fuertes precipitaciones pluviales. La carretera cru!a una cantidad de peque*as qudurante el periodo de invierno conducen caudales significativos con transporte de empali!adas y acarresólidos, de manera que se ha dado dimensiones apropiadas a las estructuras de cruce o paso para obstrucciones.

Los regímenes pluviom tricos, varían de lluvioso a muy lluvioso con precipitación anual media de1324.45m.m. ?Datohallado regionali!ando los datos pluviom tricos@, siendo enero el mes más lluvioso y el de agosto precipitación.

La temperatura media anual es caracteri!ada como templado y seco, que oscila entre 44 y 42 gradcentígrados.

6.-CONCE#TOS BASICOS EN HIDROLOGIA

# eci7i&aciónLa precipitación es toda forma de humedad que originándose en las nubes llega hasta la superficie terrestrlluvias, grani!adas, nevadas, etc.

Te)7e a&, a A&)o0"8 icaLa temperatura es una propiedad o variable física que sirve para medir la cantidad de energía interna del a

calor sensible. La temperatura del aire se mide a dos ?7@ metros de altura sobre el suelo por acuerdo intpuede registrar con un termógrafo, o se puede medir con un termómetro de má+ima o mínima, paratemperaturas má+imas, que ocurren hacia el medio día y las temperaturas mínimas que ocurren antes de &ol. %mbos valores al promediarlos, dan la temperatura promedio del día.

Te)7e a&, a !9i)a en0,a$La marcha anual de la temperatura má+ima es casi constante durante el a*o. La temperatura má+ima absárea de estudio es de 46.68F ?Estación 1eteorológica de %nco@.


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Te)7e a&, a !9i)a e(ia en0,a$La distribución espacial y temporal permanece casi constante. La temperatura má+ima media anual paestudio es 43.78 G" ?Estación 1eteorológica de %nco@.

Te)7e a&, a %ni)a en0,a$La temperatura mínima absoluta registrada en el área es de 48.98 F" ?Estación 1eteorológica de "hungui@

# eci7i&aciónLas lluvias como es sabido provienen de diversos tipos de nubes sean nimbostrato, cHmulos y cHmulo medidos las precipitaciones mediante los pluviómetros y registrados con los pluviógrafos se puede tmagnitudes como la precipitación acumulada diarias, mensual y anual, intensidad e intensidad má+ima.

# eci7i&ación !9i)a (ia ia.La estimación de las descargas má+imas de los ríos y quebradas que cru!an los proyectos de estructuras alcantarillas o pontones es necesario emplear un análisis estadístico de precipitaciones e+tremas.

:.-IN;OR ACIÓN B


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&e consideran 83 estaciones, las que se encuentran en la !ona circundante, para efectuar un análisis de lalocal. Dicha red esta conformada por las siguientes estaciones-

ESTACION ALTITUDCOORDENADAS GEOGRA;ICAS

#RECI#ITACIONANUAL?))@LATITUD ? C @ LONGITUD ? C@UILLABA BA 4872.88 47F58I 27F66I 4868.95CIRIALO 958.88 47 G 75 I 27 G 52 I 47


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b.- #e %)e& o ?#@

Es el contorno que delimita el área de la de influencia o es la longitud de la línea de divortium acuarium.

El perímetro total del área en estudio es = C 3;.34; Mm. "uyo valor fue hallado en el plano digitali!ado endonde se hallaron las áreas de todos los &ub'sectores.

c.- A$&i&,( e(ia (e To(a $a C,enca ?H)@

&e muestra a continuación el cálculo de la altitud media que ha sido calculada num ricamente a partir de lade las curvas de nivel con la siguiente e+presión-

* e Hm

At

Donde-

%t - Nrea total de la cuenca

a - Nrea entre cotas

e - %ltitud media entre dos cotas

Bm - %ltitud media de la cuenca

a


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LIMITES

AREA ENTRECOTAS (m2)

ALTITUD MEDIAENTRE DOSCOTAS (m)

a*eINICIO FIN

510.00 600.00 658473.90 555.00 365453014.50600.00 800.00 2691226.84 700.00 1883858788.00800.00 1000.00 8044128.33 900.00 7239715497.00

1000.00 1200.00 12571313.19 1100.00 13828444509.001200.00 1400.00 8637470.96 1300.00 11228712248.00

At = 326026 3!22 3"#"6 $"0#6!#0

Hm= 0#%!6 3%#%

(.-#en(ien&e e(ia (e $a C,enca o #en(ien&e S,7e "icia$ ?# S@Ballada mediante la siguiente e+presión-

PMS A I

A

Donde-=%- =unto 1ás %lto De La "uenca ?Elevación má+ima de la cuenca en m@= - =unto De nter s ?"ota del punto donde se ubicarán las obras de drenaje en m@

%- &uperficie o %rea (opográfica de la cuenca

En el cuadro siguiente se muestran las pendientes medias de todas las cuencas que afectan a la "arretera&aniariato del distrito de Echarati =rovincia de La "onvención.

P P


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CUENCA A (m2) A (Km2) PA PI PMS

C1 536377.06 0.536 880.00 615.00 0.362C2 365392.36 0.365 840.00 630.00 3.474

C3 241897.82 0.242 845.00 645.00 4.066C4 129760.56 0.130 745.00 649.00 2.665C5 20236.48 0.020 710.00 660.00 3.515C6 406200.80 0.406 970.00 710.00 4.079C7 35866.55 0.036 805.00 739.00 3.485C8 53864.84 0.054 870.00 815.00 2.370C9 213875.40 0.214 948.00 820.00 2.768

C10 566162.33 0.566 1160.00 945.00 2.857C11 181765.31 0.182 1150.00 1030.00 2.815C12 121535.28 0.122 1108.00 1050.00 1.664C13 114413.22 0.114 1180.00 1045.00 3.991

C14 84058.80 0.084 1190.00 1050.00 4.829C15 32967.26 0.033 1254.00 1045.00 11.511C16 94609.32 0.095 1254.00 1060.00 6.307C17 97371.31 0.097 1180.00 1065.00 3.685C18 33446.83 0.033 1230.00 1090.00 7.655C19 140176.66 0.140 1210.00 1094.00 3.098C20 50261.00 0.050 1190.00 1084.00 4.728C21 53374.02 0.053 1180.00 1075.00 4.545C22 48263.98 0.048 1180.00 1080.00 4.552C23 166085.32 0.166 1170.00 1050.00 2.945C24 43015.33 0.043 1170.00 1065.00 5.063C25 47722.01 0.048 1170.00 1050.00 5.493

C26 56292.75 0.056 1170.00 1030.00 5.901C27 41783.65 0.042 1175.00 1025.00 7.338C28 81098.18 0.081 1225.00 1042.00 6.426C29 102478.14 0.102 1225.00 1000.00 7.029C30 167951.48 0.168 1225.00 975.00 6.100C31 294638.75 0.295 1350.00 985.00 6.724C32 324144.81 0.324 1350.00 948.00 7.061C33 675752.44 0.676 1400.00 900.00 6.082C34 684103.35 0.684 1400.00 940.00 5.562C35 658288.20 0.658 1400.00 950.00 5.546C36 619189.47 0.619 1400.00 942.00 5.820C37 110325.70 0.110 1100.00 922.00 5.359C38 104798.06 0.105 1072.00 900.00 5.313C39 104836.26 0.105 1072.00 870.00 6.239C40 217090.90 0.217 1025.00 904.00 2.597C41 257037.09 0.257 1028.00 862.00 3.274C42 792027.33 0.792 1275.00 948.00 3.674C43 771832.23 0.772 1275.00 938.00 3.836C44 308480.56 0.308 1200.00 841.00 6.464C45 34434.17 0.034 1069.00 858.00 11.371C46 214366.29 0.214 1047.00 821.00 4.881


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C47 1076330.39 1.076 1038.00 802.00 2.275C48 239127.53 0.239 1275.00 800.00 9.714C49 600299.80 0.600 1275.00 905.00 4.775C50 568793.78 0.569 1400.00 850.00 7.293C51 1211994.00 1.212 1400.00 824.00 5.232

C52 1124818.98 1.125 1400.00 849.00 5.195C53 113694.96 0.114 1400.00 875.00 15.570C54 1130609.32 1.131 970.00 875.00 0.893C55 189474.79 0.189 1028.00 875.00 3.515C56 254103.23 0.254 1000.00 875.00 2.480C57 188904.50 0.189 1350.00 900.00 10.354C58 1010010.33 1.010 1350.00 910.00 4.378C59 1067965.02 1.068 1350.00 942.00 3.948C60 1055860.98 1.056 1350.00 948.00 3.912C61 1036794.53 1.037 1350.00 948.00 3.948C62 1036794.53 1.037 1350.00 948.00 3.948C63 970175.66 0.970 1055.00 942.00 1.147C64 145775.64 0.146 1180.00 947.00 6.103C65 460976.20 0.461 1042.00 947.00 1.399C66 75906.15 0.076 1042.00 960.00 2.976C67 89569.60 0.090 1250.00 1010.00 8.019C68 902575.17 0.903 1242.00 1000.00 2.547C69 192444.15 0.192 1260.00 1060.00 4.559C70 316679.53 0.317 1260.00 1060.00 3.554C71 349459.35 0.349 1350.00 1140.00 3.552C72 423930.78 0.424 1350.00 1148.00 3.102C73 188433.78 0.188 1600.00 1150.00 10.367C74 448063.32 0.448 1260.00 1145.00 1.718

C75 183206.02 0.183 1210.00 1150.00 1.402C76 77549.97 0.078 1210.00 1130.00 2.873


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e.-Longi&,( (e$ Ca,ce ?L@Determinada en el mismo plano donde se hallo el area topográfica de las cuencas, en el siguiente cuadrolas longitudes de los cauces principales de todas las cuencas que afectan a la "arretera oyato A &aniariatde Echarati =rovincia de La "onvención

CUENCA L (m) L (Km)

C1 1349.850 1.350C2 946.210 0.946C3 986.350 0.986C4 499.100 0.499C5 205.190 0.205C6 1192.770 1.193C7 311.920 0.312

C8 297.960 0.298C9 653.540 0.654

C10 1170.100 1.170C11 498.540 0.499C12 416.360 0.416C13 405.870 0.406C14 389.640 0.390C15 154.790 0.155C16 518.290 0.518C17 499.170 0.499C18 246.010 0.246C19 493.760 0.494C20 268.510 0.269C21 435.880 0.436C22 388.410 0.388C23 592.350 0.592C24 302.530 0.303C25 364.160 0.364C26 414.820 0.415C27 373.550 0.374C28 444.230 0.444C29 612.130 0.612C30 776.230 0.776

C31 1204.280 1.204C32 1225.240 1.225C33 2231.590 2.232C34 2156.990 2.157C35 2023.660 2.024C36 1998.970 1.999C37 454.830 0.455C38 499.990 0.500C39 409.940 0.410


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C40 823.190

C41 795.950 0.796C42 1793.760 1.794C43 1753.570 1.754C44 900.200 0.900

C45 210.370 0.210C46 587.830 0.588C47 1220.800 1.221C48 640.790 0.641C49 1493.470 1.493C50 1385.840 1.386C51 2361.420 2.361C52 2023.100 2.023C53 2102.120 2.102C54 2017.260 2.017C55 672.200 0.672C56 887.590 0.888

C57 713.290 0.713C58 2000.600 2.001C59 2177.110 2.177C60 2224.200 2.224C61 2114.600 2.115C62 2083.580 2.084C63 1823.760 1.824C64 587.650 0.588C65 1230.370 1.230C66 436.420 0.436C67 386.930 0.387

C681215.580

1.216C69 591.660 0.592C70 815.170 0.815C71 838.940 0.839C72 874.760 0.875C73 636.510 0.637C74 1328.670 1.329C75 494.600 0.495C76 381.800 0.382


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".-#en(ien&e e(ia (e$ Ca,ce ?S@Determinada por la siguiente e+presión-

Donde-

S H I

LOOOOOOOOOen ?P@

=B- =unto Bidráulicamente 1ás %lto ?Elevación má+ima del cauce en m@= - =unto de nter s ?"ota del punto donde se ubicarán las obras de drenaje en m@L- Longitud del "auce

En el siguiente cuadro se muestran las pendientes medias de los cauces principales de todas las cuencas qu

la "arretera oyato A &aniariato del distrito de Echarati =rovincia de La "onvención.

CUENCA L (m) PH PI S

C1 1349.85 930.000 615.00 0.233C2 946.21 870.000 630.00 0.254C3 986.35 860.000 645.00 0.218C4 499.10 770.000 649.00 0.242C5 205.19 740.000 660.00 0.390C6 1192.77 1060.000 710.00 0.293C7 311.92 815.000 739.00 0.244C8 297.96 890.000 815.00 0.252C9 653.54 995.000 820.00 0.268

C10 1170.10 1210.000 945.00 0.226C11 498.54 1205.000 1030.00 0.351C12 416.36 1140.000 1050.00 0.216C13 405.87 1225.000 1045.00 0.443C14 389.64 1250.000 1050.00 0.513C15 154.79 1180.000 1045.00 0.872C16 518.29 1256.000 1060.00 0.378C17 499.17 1256.000 1065.00 0.383

C18 246.01 1140.000 1090.00 0.203C19 493.76 1250.000 1094.00 0.316C20 268.51 1150.000 1084.00 0.246C21 435.88 1200.000 1075.00 0.287C22 388.41 1200.000 1080.00 0.309C23 592.35 1270.000 1050.00 0.371C24 302.53 1194.000 1065.00 0.426C25 364.16 1194.000 1050.00 0.395C26 414.82 1194.000 1030.00 0.395C27 373.55 1190.000 1025.00 0.442

P P


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C28 444.23 1250.000 1042.00 0.468C29 612.13 1250.000 1000.00 0.408C30 776.23 1250.000 975.00 0.354C31 1204.28 1310.000 985.00 0.270C32 1225.24 1310.000 948.00 0.295

C33 2231.59 1350.000 900.00 0.202C34 2156.99 1350.000 940.00 0.190C35 2023.66 1350.000 950.00 0.198C36 1998.97 1350.000 942.00 0.204C37 454.83 1100.000 922.00 0.391C38 499.99 1050.000 900.00 0.300C39 409.94 1050.000 870.00 0.439C40 823.19 1060.000 904.00 0.190C41 795.95 1060.000 862.00 0.249C42 1793.76 1300.000 948.00 0.196C43 1753.57 1300.000 938.00 0.206C44 900.20 1300.000 841.00 0.510C45 210.37 950.000 858.00 0.437C46 587.83 1300.000 821.00 0.815C47 1220.80 1300.000 802.00 0.408C48 640.79 1100.000 800.00 0.468C49 1493.47 1350.000 905.00 0.298C50 1385.84 1350.000 850.00 0.361C51 2361.42 1500.000 824.00 0.286C52 2023.10 1500.000 849.00 0.322C53 2102.12 1500.000 875.00 0.297C54 2017.26 1500.000 875.00 0.310C55 672.20 1000.000 875.00 0.186

C56 887.59 1100.000 875.00 0.253C57 713.29 1000.000 900.00 0.140C58 2000.60 1450.000 910.00 0.270C59 2177.11 1450.000 942.00 0.233C60 2224.20 1450.000 948.00 0.226C61 2114.60 1450.000 948.00 0.237C62 2083.58 1450.000 948.00 0.241C63 1823.76 1450.000 942.00 0.279C64 587.65 1070.000 947.00 0.209C65 1230.37 1250.000 947.00 0.246C66 436.42 1050.000 960.00 0.206C67 386.93 1050.000 1010.00 0.103C68 1215.58 1450.000 1000.00 0.370C69 591.66 1200.000 1060.00 0.237C70 815.17 1350.000 1060.00 0.356C71 838.94 1350.000 1140.00 0.250C72 874.76 1450.000 1148.00 0.345C73 636.51 1430.000 1150.00 0.440C74 1328.67 1600.000 1145.00 0.342C75 494.60 1340.000 1150.00 0.384C76 381.80 1220.000 1130.00 0.236


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4.2.- Regiona$i>ación (e Da&o0 #$, io)8& ico0.

ESTACION ALTITUD

COORDENADAS GEOGRA;ICAS#RECI#ITACIONANUAL?))@ A USTADALATITUD ? C @ LONGITUD ? C@

UILLABA BA 4872.88 47F58I 27F66I 4868.95 48;3.<CIRIALO 958.88 47 G 75 I 27 G 52 I 47


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continuación se muestra una tabla de valores de $(), para diferentes tipos de estructuras ?Bidrología Qeb'7#illón Rejar@

(abla- =eriodo de retorno de dise*o recomendado para estructuras menores

Ti7o (e e0& ,c&, a T?a o0@

=uente sobre carretera importante 58 a 488

=uente s carretera menos importante o alcantarillas s carretera importante 75

%lcantarillas sobre camino secundario 5 a 48

Drenaje lateral de los pavimentos, donde se puede tolerar encharcamiento con lluvia

de corta duración4 a 7

Drenaje de aeropuertos 5

Drenaje urbano 7 a 48

Drenaje agrícola 5 a 48

1uros de encau!amiento ?obra de defensa ribere*a@ 7 a 58

=ara el presente estudio elegimos el valor de ( C 488 a*os

4.6.-Tie)7o (e Concen& ación ?Tc@

El tiempo de concentración es un parámetro que nos servirá para calcular los caudales má+imos y está deftiempo que requiere una partícula o gota de agua para llegar del punto más alejado al punto de inter s, es el periodo de tiempo de precipitación sea igual al tiempo de concentración ya que en ese momento todos la cuenca estarán contribuyendo al caudal en forma simultanea.Los factores que determinan el tiempo de concentración son la pendiente del terreno, características

vegetación, el estado de saturación del suelo y las características de las precipitaciones má+imas.=ara determinar el tiempo de concentración se usaron las siguientes formulas empíricas-

;o ),$a D e *e n &, a H e a0"uya e+presión es la siguiente-

Tc A

0S

0.03

Donde-

0.15

(c C (iempo de concentración en minutos. %

6


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C N

rea

de la cuenca en Mm7& C =endiente media del cauce en ?m m@.

C 8.4727 ?#alor recomendado por muchos autores@.

;o ),$a D e #a00iniE+presada por la siguiente ecuación-

Donde-

Tc

0.04

3 A * L0

S

.13

(c C (iempo de concentración en minutos.

% C Nrea de la cuenca en Mm7L C Longitud del cauce en Mm.& C =endiente media del cauce en ?m m@.

;o ),$a D e C a$i"o nia ? B en + an@La cual es empleada para el dise*o de alcantarillas y puentes cuya e+presión para el tiempo de concen

Tc

Donde-

L3 0.871 * ) 0.385 0

H

(c - (iempo de concentración en minutos.L - Longitud del curso de agua más largo ?Mm@ B -Desnivel del curso más largo ?m@

;o ),$a De$ TC

Ballado con la siguiente e+presión-

Tc .3 * ( L

)3 / 4 * 60S 1 / 4

6

0

(6

0


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Donde-

(c - (iempo de concentración en minutos.

L - Longitud del curso de agua más largo ?Mm@& - =endiente media del cauce en ?m m@.

En el cuadro siguiente se muestra los valores del tiempo de concentración hallados con las diferentes fodestacar que para hallar la intensidad má+ima se ha utili!ado el promedio de todos los valores hallados cformulas.

HD*+e,e -*a.e a/t ,a

(m)

FORMULADE

1ENTURAHERAS

FORMULADE PASSINI

FORMULA DEENHAN

FORMULADEL MTC

TCPROMCUENCA

C1 315.000 9.29 14.50 8.78 27.28 14.96C2 240.000 2.48 10.87 6.47 13.67 8.37C3 215.000 1.86 10.36 7.08 13.70 8.25C4 121.000 1.68 6.36 4.02 8.89 5.24C5 80.000 0.58 2.01 1.69 4.34 2.15C6 350.000 2.41 11.31 7.31 15.78 9.20C7 76.000 0.77 3.53 2.80 5.94 3.26C8 75.000 1.15 3.92 2.67 6.17 3.48C9 175.000 2.12 7.82 4.77 10.81 6.38

C10 265.000 3.40 14.29 7.96 16.63 10.57C11 175.000 1.94 5.91 3.49 8.80 5.03C12 90.000 2.06 6.21 3.66 8.48 5.10C13 180.000 1.29 4.21 2.72 7.06 3.82C14 200.000 1.01 3.48 2.49 6.61 3.40C15 135.000 0.41 1.44 1.00 2.81 1.41C16 196.000 0.93 4.64 3.49 7.78 4.21C17 191.000 1.24 4.60 3.38 8.37 4.40C18 50.000 0.50 3.49 2.50 4.29 2.70C19 156.000 1.62 5.70 3.60 8.58 4.88C20 66.000 0.79 3.75 2.48 5.02 3.01C21 125.000 0.83 4.16 3.40 7.27 3.91

C22 120.000 0.79 3.73 3.02 6.67 3.55C23 220.000 1.81 5.91 3.90 9.93 5.39C24 129.000 0.70 2.81 2.20 5.42 2.78C25 144.000 0.71 3.21 2.61 6.13 3.17C26 164.000 0.75 3.55 2.89 6.67 3.46C27 165.000 0.58 2.93 2.55 5.92 3.00C28 208.000 0.86 3.76 2.85 6.91 3.60C29 250.000 0.92 4.85 3.85 8.64 4.57C30 275.000 1.27 6.64 4.88 10.61 5.85


18/67

C31 325.000 1.60 10.63 7 .61 14.48 8.58C32 362.000 1.64 10.55 7 .44 14.53 8.54C33 450.000 2.54 19.92 13.68 23.43 14.89C34 410.000 2.68 20.37 13.64 23.22 14.98C35 400.000 2.63 19.30 12.79 22.15 14.22

C36 408.000 2.49 18.54 12.51 21.75 13.82C37 178.000 1.10 4.60 3.12 7.28 4.02C38 150.000 1.07 5.33 3.71 7.83 4.48C39 180.000 0.99 4.12 2.75 6.54 3.60C40 156.000 2.21 10.09 6 .50 13.01 7.95C41 198.000 2.14 9.22 5.71 12.14 7.30C42 352.000 3.54 19.79 11.69 21.86 14.22C43 362.000 3.42 18.99 11.26 21.32 13.75C44 459.000 1.67 7.13 4.76 11.72 6.32C45 92.000 0.42 2.28 1.65 3.54 1.97C46 479.000 1.60 4.33 2.86 8.98 4.44C47 498.000 5.25 13.38 6.56 17.92 10.78C48 300.000 1.20 6.10 3.79 8.42 4.88C49 445.000 2.71 13.78 8.64 18.14 10.82C50 500.000 2.13 12.00 7 .58 15.84 9.39C51 676.000 3.67 20.70 12.49 25.14 15.50C52 651.000 3.55 18.09 10.60 22.42 13.66C53 625.000 0.65 8.88 11.25 18.78 9.89C54 625.000 8.59 18.45 10.73 31.12 17.22C55 125.000 1.77 9.10 5.60 10.56 6.76C56 225.000 2.44 9.43 6.16 13.88 7.98C57 100.000 1.03 10.68 6.54 9.01 6.82C58 540.000 3.67 18.98 11.24 22.96 14.21

C59 508.000 3.97 21.39 12.69 24.94 15.75C60 502.000 3.96 21.82 13.07 25.38 16.06C61 502.000 3.91 20.80 12.33 24.40 15.36C62 502.000 3.91 20.54 12.12 24.13 15.18C63 508.000 7.02 17.88 10.34 27.53 15.69C64 123.000 1.18 7.52 4.83 8.61 5.53C65 303.000 4.38 13.01 8.01 19.74 11.29C66 90.000 1.22 5.52 3.86 7.88 4.62C67 40.000 0.81 7.91 4.59 5.98 4.82C68 450.000 4.54 13.22 6.78 17.49 10.51C69 140.000 1.57 7.77 4.63 9.14 5.78C70 290.000 2.28 8.33 5.06 12.17 6.96C71 210.000 2.39 10.36 5 .93 12.44 7.78C72 302.000 2.82 9.54 5.41 13.17 7.73C73 280.000 1.03 5.80 3.86 8.27 4.74C74 455.000 3.90 11.21 7.49 20.13 10.68C75 190.000 2.76 5.65 3.35 9.96 5.43C76 90.000 1.25 4.97 3 .31 7.17 4.18


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4.:.-In&en0i(a(e0 (e # eci7i&ación

El parámetro fundamental para la obtención de los caudales de dise*o es la intensidad de la precipitaciónde un punto a otro segHn las condiciones geográficas y meteorológicas de la !ona y varía en cada puduración de la precipitación.&e considera definida la intensidad de lluvia en un punto cuando se cono!can para cada periodo de rvariación de la intensidad en función al tiempo de duración de la precipitación.

La intensidad es el volumen de agua precipitada en un periodo dado. &u cálculo parte de las lectpluviogramas para de inmediato graficar el histograma que determina dicha intensidad.

La intensidad es definida, como la cantidad de agua caída por unidad de tiempo, de acuerdo a esto se tiene

I P

t

Donde-

- ntensidad en mm h= - =recipitación en altura de agua en mmt - (iempo en horas

La intensidad de la precipitación varía en cada instante durante el curso de una misma tormenta, de acaracterísticas de esta. Es absolutamente indispensable cuando se hace el análisis de tormentas, determvariaciones porque de ellas dependen muchas de las condiciones que hay que fijar para las obras dehidráulica, para las que se hacen principalmente en esta clase de estudios. =ara el presente estudio se han datos de intensidad de la estación Rase de =erayoc. En los cálculos se ha utili!ado el m todo de /umbcálculos en la parte de ane+os.=ara resolver racionalmente los problemas de drenaje es necesario determinar las intensidades má+imas

un intervalo de tiempo t igual al tiempo de concentración ?(c@ de la cuenca, con una frecuencia determperiodo de retorno de 488 a*os.

Ca$c,$o (e $a # eci7i&ación !9i)a


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Debido a que no se cuenta con datos de intensidades de precipitación para la estación de proyecto se optólas intensidades de precipitación má+imas de dise*o para diferentes tiempos de duración y periodoajustando a un modelo probabilístico las intensidades de precipitación má+ima regionali!adas.

&e ha calculado en hoja aparte que se adjunta al presente estudio.La formula logarítmica obtenida es-

I 6.01* LN (Tc ) 25.40

4.4.-E0co en&%a

La escorrentía superficial generada por la precipitación causa problemas a la vía cuando e+isten ladera

sobre la carretera. La cuantificación de esta escorrentía nos permite dimensionar adecuadamente las esdrenaje de la vía. En suma se trata de reducir al má+imo la cantidad de agua que llega a las diferentepavimento y en segundo lugar dar salida e+pedita al agua cuyo acceso al camino sea inevitable.Las formas cómo llega el agua al camino son-

a@ =or precipitación pluvial directa.b@ =or inundación producida por las corrientes de los ríos y arroyos.c@ =or infiltración a trav s del sub ' suelo.

Coe"icien&e (e E0c, i)ien&o ?Ce@&e puede definir el "oeficiente de Escorrentía como un factor que afecta a la lluvia total y que determina agua que corre por la superficie del terreno como resultado de la precipitación, este coeficiente depcaracterísticas del terreno como- tipo de vegetación, longitud de recorrido, inclinación del terreno, inprecipitación, rugosidad de las laderas, permeabilidad del suelo etc. =ara el cálculo de este coeficiente ssiguientes m todos-

1ediante el uso de tablas

1 todo de Sustin

e(ian&e e$ ,0o (e &ab$a0

Ob&ención (e Ce/ 0eg n &ab$a0 Ce C1 C 2 C 3

24


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*EGETACIONCOBERTURA ?F@

SUELOTE TURA

TO#OGRA;IA#ENDIENTE ?F@C1 C2 C'

133

3-133:3- 323-:33-23

8.89

8.478.4;8.778.3

A eno0o

Lige ae(ia;ina

Roco0a

8.89

8.478.4;8.778.3

3.3-3.2

3.2-3.:3.:-2.32.3-:.3:.3-13.3

8.86

8.8;8.8;8.48.45

"4C Esta en función de la cobertura vegetal

"7C Esta en función de la te+tura del suelo

"3C Esta en función de la topografía del terreno

8&o(o (e ,0&in.' La formula viene dada por-

Ce s

R

F0.183 *

PMS

0.155 * R 2

1609T

PMS A I

*100 A

Donde-Q - %ltura de escorrentía en mm.=1& - =endiente media de la cuenca.% - Nrea de la cuenca en metros cuadrados.( - (emperatura media anual.

F

P P


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La siguiente tabla muestra los valores del coeficiente de escurrimiento hallados con el m todo de Susdiferentes sub'sectores que forman el área hidrológica que influye sobre la "arretera oyato A &aniariato Echarati =rovincia de La "onvención-

CUENCA PMS (m m) R (mm) T (4C) F (mm) Ce (5)

C1 0.362 1026.69 26 418 41C2 3.474 1026.69 26 594 58C3 4.066 1026.69 26 609 59C4 2.665 1026.69 26 570 56C5 3.515 1026.69 26 595 58C6 4.079 1026.69 26 609 59C7 3.485 1026.69 26 594 58C8 2.370 1026.69 26 560 55

C9 2.768 1026.69 26 573 56C10 2.857 1026.69 26 576 56C11 2.815 1026.69 26 575 56C12 1.664 1026.69 26 530 52C13 3.991 1026.69 26 607 59C14 4.829 1026.69 26 625 61C15 11.511 1026.69 26 715 70C16 6.307 1026.69 26 651 63C17 3.685 1026.69 26 599 58C18 7.655 1026.69 26 671 65C19 3.098 1026.69 26 583 57C20 4.728 1026.69 26 623 61C21 4.545 1026.69 26 619 60C22 4.552 1026.69 26 619 60C23 2.945 1026.69 26 579 56C24 5.063 1026.69 26 630 61C25 5.493 1026.69 26 638 62C26 5.901 1026.69 26 645 63C27 7.338 1026.69 26 667 65C28 6.426 1026.69 26 653 64C29 7.029 1026.69 26 662 65C30 6.100 1026.69 26 648 63C31 6.724 1026.69 26 658 64

C32 7.061 1026.69 26 663 65C33 6.082 1026.69 26 648 63C34 5.562 1026.69 26 639 62C35 5.546 1026.69 26 638 62C36 5.820 1026.69 26 643 63C37 5.359 1026.69 26 635 62C38 5.313 1026.69 26 634 62C39 6.239 1026.69 26 650 63C40 2.597 1026.69 26 568 55C41 3.274 1026.69 26 588 57


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C42 3.674 1026.69 26 599 58C43 3.836 1026.69 26 603 59C44 6.464 1026.69 26 654 64C45 11.371 1026.69 26 714 70C46 4.881 1026.69 26 626 61

C47 2.275 1026.69 26 556 54C48 9.714 1026.69 26 696 68C49 4.775 1026.69 26 624 61C50 7.293 1026.69 26 666 65C51 5.232 1026.69 26 633 62C52 5.195 1026.69 26 632 62C53 15.570 1026.69 26 749 73C54 0.893 1026.69 26 481 47C55 3.515 1026.69 26 595 58C56 2.480 1026.69 26 564 55C57 10.354 1026.69 26 703 69C58 4.378 1026.69 26 616 60

C59 3.948 1026.69 26 606 59C60 3.912 1026.69 26 605 59C61 3.948 1026.69 26 606 59C62 3.948 1026.69 26 606 59C63 1.147 1026.69 26 500 49C64 6.103 1026.69 26 648 63C65 1.399 1026.69 26 516 50C66 2.976 1026.69 26 580 56C67 8.019 1026.69 26 676 66C68 2.547 1026.69 26 566 55C69 4.559 1026.69 26 619 60

C70 3.554 1026.69 26 596 58C71 3.552 1026.69 26 596 58C72 3.102 1026.69 26 584 57C73 10.367 1026.69 26 703 69C74 1.718 1026.69 26 532 52C75 1.402 1026.69 26 516 50C76 2.873 1026.69 26 577 56


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4. .-Gene ación (e Ca,(a$e0 !9i)o0

La generación de caudales má+imos parte de determinar el área y pendiente de la cuenca, los cuales son alas intensidades de precipitaciones má+imas considerando su duración en función al tiempo de concencuenca, y un periodo de retorno de 488 a*os para nuestro caso.El objetivo de la generación es la determinación de las má+imas avenidas en un punto determinado. Esservirán para el dimensionamiento de las obras de drenaje.=ara el cálculo de las má+imas avenidas se consideraron los siguientes m todos-

'Qormula de 1ac A 1ath'Qormula acional

;o ),$a De ac a&+Esta fórmula nos permite determinar los caudales má+imos teniendo en cuenta las intensidades de las prpara los diferentes periodos de retorno, que en este caso corresponde a 488 a*os. &e ha usado esta fórmcálculo de los caudales má+imos en las cuencas del proyecto.

Q .001 * Ce * I * A0.58 * S 0.42 (m3 / seg .)

Donde-T - "audal en m3 seg."e- "oeficiente de Escorrentía

- ntensidad 1á+ima de la lluvia mm hr.%- Nrea de la cuenca en Bas.

&- =endiente del cauce principal en m Um.

En la tabla que se muestra a continuación se dan los valores hallados de los caudales má+imos para todos que forman el área de estudio tales valores se han hallado con la formula de 1ac A 1ath-

CODIGO Ce! I A (Ha) S 4 OO (m3 )

C1 0.407 101 53.64 233.36 4.08

C2 0.578 127

36.54 253.646.08

C3 0.593 128 24.19 217.98 4.62

C4 0.555 149 12.98 242.44 3.67

C5 0.579 190 2.02 389.88 2.03

C6 0.593 123 40.62 293.43 6.80

C7 0.579 171 3.59 243.65 2.09

C8 0.545 168 5.39 251.71 2.48

C9 0.558 140 21.39 267.77 4.83

C10 0.561 117 56.62 226.48 6.64

C11 0.560 151 18.18 351.02 5.32

0


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C12 0.516 150 12.15 216.16 3.16

C13 0.591 164 11.44 443.49 5.14

C14 0.609 169 8.41 513.29 4.86

C15 0.696 209 3.30 872.15 5.01

C16 0.634 159 9.46 378.17 4.49

C17 0.584 157

9.74 382.64 4.17C18 0.654 180 3.34 203.24 2.20

C19 0.568 152 14.02 315.94 4.49

C20 0.607 175 5.03 245.80 2.73

C21 0.603 163 5.34 286.78 2.79

C22 0.603 167 4.83 308.95 2.79

C23 0.564 148 16.61 371.40 5.10

C24 0.613 178 4.30 426.40 3.24

C25 0.621 172 4.77 395.43 3.26

C26 0.628 168 5.63 395.35 3.54

C27 0.649 175 4.18 441.71 3.36

C28 0.636 166 8.11 468.23 4.72

C29 0.645 155 10.25 408.41 4.83C30 0.631 144 16.80 354.28 5.49

C31 0.641 126 29.46 269.87 6.05

C32 0.646 127 32.41 295.45 6.70

C33 0.631 101 67.58 201.65 6.81

C34 0.622 101 68.41 190.08 6.58

C35 0.622 103 65.83 197.66 6.69

C36 0.627 104 61.92 204.11 6.68

C37 0.619 161 11.03 391.36 4.93

C38 0.618 156 10.48 300.01 4.14

C39 0.633 166 10.48 439.09 5.30

C40 0.553 130

21.71 189.513.87

C41 0.573 134 25.70 248.76 5.11

C42 0.583 103 79.20 196.24 6.97

C43 0.587 105 77.18 206.44 7.17

C44 0.637 140 30.85 509.89 8.96

C45 0.695 194 3.44 437.32 3.55

C46 0.610 157 21.44 814.86 9.44

C47 0.542 116 107.63 407.93 11.81

C48 0.678 152 23.91 468.17 8.62

C49 0.608 116 60.03 297.96 8.27

C50 0.649 122 56.88 360.79 9.80

C51 0.616 99 121.20 286.27 10.61

C52 0.616 105 112.48 321.78 11.29C53 0.730 120 11.37 297.32 3.91

C54 0.469 94 113.06 309.83 7.62

C55 0.579 137 18.95 185.96 3.93

C56 0.549 130 25.41 253.50 4.75

C57 0.685 137 18.89 140.20 4.11

C58 0.600 103 101.00 269.92 9.43

C59 0.590 98 106.80 233.34 8.60

C60 0.589 97 105.59 225.70 8.34


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C61 0.590 99 103.68 237.40 8.62

C62 0.590 100 103.68 240.93 8.72

C63 0.487 98 97.02 278.55 7.25

C64 0.631 147 14.58 209.31 4.13

C65 0.502 114 46.10 246.27 5.32

C66 0.565 155 7.59 206.22 2.66C67 0.658 153 8.96 103.38 2.52

C68 0.551 117 90.26 370.19 10.53

C69 0.603 145 19.24 236.62 4.81

C70 0.580 136 31.67 355.75 6.90

C71 0.580 131 34.95 250.32 6.07

C72 0.568 131 42.39 345.24 7.62

C73 0.685 154 18.84 439.90 7.45

C74 0.519 116 44.81 342.45 6.34

C75 0.502 147 18.32 384.15 4.87

C76 0.562 160 7.75 235.73 2.91

;o ),$a Raciona$.Este m todo permite conocer caudales má+imos de escorrentía usando intensidades má+imas de precbásicamente se formula que el caudal má+imo es directamente proporcional a la intensidad má+ima de laperiodo de duración igual al tiempo de concentración y al área de la cuenca.

La e+presión que se utili!a es-

Donde-

QC * I * A

360

T C "audal má+imo de escorrentía en m3 seg." C "oeficiente de escorrentía en función al suelo. C ntensidad de la lluvia en mm h, durante el tiempo de concentración.

% C Nrea de la cuenca en Ba.

.-ESTUDIO DE HIDRAULICA

.1.-OBRAS DE DRENA E

=ara el dise*o de las obras de drenaje se ha tenido en consideración cinco ?6@ tipos de obras- cunetassección triangular, alcantarillas de cruce, badenes y puentes.


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.1 CUNETASLas cunetas son canales longitudinales que van al costado de la vía, y sirven para recoger y eliminar el asobre la superficie de la cal!ada hacia las alcantarillas. &e les da formas muy diversas y dimensiondependiendo de la naturale!a de la superficie de rodadura, y sobre todo de los datos pluviom tricos que se

!ona.

Las cunetas deben tener desagVes en puntos adecuados del tra!ado, dependiendo de la ubicación de stcapacidad de conducción del caudal de las cunetas, mientras más caudal condu!ca la cuneta mayor será entre puntos de desagVe.

Las cunetas son imprescindibles en todas las secciones en corte. En la :ormas =eruanas se especifica que lserán de sección triangular, fijándose sus dimensiones de acuerdo con las condiciones climáticas.

DISEJO DE CUNETASLongitudinalmente, las cunetas no sobrepasarán las gradientes que provoquen la erosión por la acción superficiales.

En base al ANUAL DE DISEJO GEO KTRICO DE CARRETERASse adopta para la cuneta las siguientedimensiones-=rofundidad C 8.58 m ?!ona lluviosa@

%ncho C 4.88 mebose C 8.85 m

CUNE TA L ATE R AL

0.50

1.00


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Determinación de la longitud má+ima4.' "álculo de la capacidad de la cuneta.' La capacidad real de la cuneta se hallara con la formula de "ontin

T C # W %

=ara determinar la velocidad ?m s@ se tiene la fórmula de 1%:: :/-

eempla!ando se tiene-

R 2 / 3

V * S 1/ 2

n

Donde-T C Descarga ?m3 s@

Q A * R 2 / 3

n* S 1 / 2

% C Nrea de la sección hidráulica en m7n C "oeficiente de rugosidad de 1anning& C =endiente de la cuneta ?P@ C adio hidráulico en m ? C % =@= C =erímetro mojado en m

=ara adoptar los valores de $n) "oeficiente de rugosidad, se tomará de acuerdo a la tabla siguiente-"oeficiente De ugosidad

(ipo de material n1ampostería de piedra 8.842

"emento bien acabado 8.848"oncreto ordinario 8.843"anales naturales de tierra 8.875"on vegetación y piedras 8.835(ierra lisa 8.849

Los valores obtenidos para la velocidad deberán estar entre los parámetros límites mostrados en la siguient


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#ELK" D%DE& L 1 (E& ?en tierra@

#elocidad de erosión#elocidad de sedimentación

4.;8 m s8.;8 m s

"álculo de la Longitud 1á+imaEsta longitud es la má+ima en el cual el agua que escurre del talud y de la superficie de la vía no rebasa la

L má+. C % bDonde-

Lma+ C Longitud má+ima de la cuneta ?m@% C Nrea tributaria ?m7@b C %ncho de influencia ?mínimo 58 m@

.2 ALCANTARILLAS(eniendo en consideración las condiciones topográficas y demanda de transito de vehículos durante elconstrucción de la carretera, se ha tomado como opción mas apropiada, por la rapide! de montaje, la conalcantarillas de tubo de metal corrugado (1" con relación a las alcantarilla de concreto. %sí mismo el comestructural fle+ible del (1" le da ciertas ventajas sobre las estructuras rígidas en los terrenos blandos y eque se presenta en el área del proyecto.

R

240º DY

DISEJO DE ALCANTARILLASLas alcantarillas son estructuras transversales de forma diversa que permiten el cruce de aguas por debason dise*adas de tal manera que tengan capacidad suficiente para desalojar rápidamente el agua que lle=or otra parte las alcantarillas deben de resistir el peso de los rellenos y las cargas que producen el transito


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Di0e o +i( !,$ico 7a a a$can&a i$$a0"onsiste en calcular el área necesaria de la alcantarilla que podrá dar paso al volumen de agua que se conla entrada de la misma para el dise*o se plantea el siguiente procedimiento-

De&e )inación (e$ ca,(a$ )!9i)oEl caudal má+imo para las distintas alcantarillas se determinará a partir de los caudales obtenidos con l1ac'1ath.

C!$c,$o (e$ ! ea +i( !,$ica&e deberá tener presente para el cálculo del área hidráulico de las alcantarillas, a*adir al caudal má+imocaudales de las cunetas que desembocan en la misma. &e utili!o la formula de 1anning.

;o ),$a (e anningDespu s de determinar los caudales, se fija el tama*o de la estructura mediante las ecuaciones de 1continuidad considerando un borde libre de 8.38 m.

Ecuación de 1anning-

V

Ecuación de continuidad-

R 2 /3

* S 1/2

n

OOOOOO.?4@

Donde-

T C # W % ............................ ?7@

C adio BidráulicoT C "audal en m3 s& C =endiente en m m


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DETER INACION DEL CAUDAL A I O EN ALCANTARILLAS DE ALI*IOEl caudal má+imo de las alcantarillas de alivio se obtiene del cálculo de la longitud má+ima de las cunetacaudal está en función del área de la cuneta optada. Este caudal se determino reempla!ando la formula de la formula de continuidad obteniendo la siguiente formula-

Q A* R 2 / 3 * S 1/ 2

La determinación de los caudales para cada alcantarilla se muestra en los cuadros adjuntos.

.' BADENESDebido a que los suelos y taludes de las quebradas presentan inestabilidad, probablemente por consecudeforestación, durante el periodo de lluvia las quebradas descargan las aguas con transporte de sólido

tama*o generando deslaves y huaycos. Las estructuras e+istentes en las ubicaciones de estas quebracolapsado, unos por enterramiento, otras han sido arrastradas por los huaycos. "on la finalidad de facilitar huaycos y facilitar los trabajos de mantenimiento de limpie!a se ha considerado la construcción de badenerefor!ado. % continuación se muestra la sección de los badenes propuestos.

R h R

90 - γ

γ

L

n

Donde-T C Descarga ?m3 s@% C Nrea de la sección hidráulica de la cuneta en m7n C "oeficiente de rugosidad de 1anning& C =endiente de la cuneta ?P@

C adio hidráulico en m ? C % =@= C =erímetro mojado en m.


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CONCLUSIONES.

Las estructuras de drenaje son necesarias, las condiciones topográficas e hidrológicas de la !ona dcondicionan la preservación de la vía haciendo necesaria la ubicación de estas obras de arte.

E+iste fuerte erosión en los taludes inferiores fundamentalmente en las entregas de las alcantarilque se ha tomar en cuenta para el dise*o de estas obras de arte.

Los frecuentes eventos de deslaves y huaycos, en !onas particulares, e+igen la construcción de estfácil limpie!a y mantenimiento para reposición del tránsito de vehículos.


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estudio hidrologico y diseño hidraulico.docx

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