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INTRODUCCIÓN El presente trabajo pretende obtener el cálculo del análisis estadístico de datos hidrológicos de la cuenca del Rio Lircay, es decir el hidrograma de diseño en una cuenca hidrológica, a partir de los datos obtenidos en campo. De los datos de precipitaciones máximas anuales se trabajara por el método de IILA- SENAHMI para periodos de retorno determinados (2, 5, 10,25, 50,100 y 500 años). Con estos datos se obtiene las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del rio que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares
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ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL RIO LIRCAY 1. MARCO TEÓRICO
Información cartográfica y meteorológica
a) Cartografía El estudio de la cuenca de se encuentra en el plano cartográfico a escala 1/100000 la cual fue determinada para la delimitación delimitación de las cuencas. b) Hidrometría Los ríos y quebradas que que cruzan la cuenca delimitada delimitada cuenta con estaciones estaciones de medición de caudales. 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA El área de estudio se encuentra ubicado en el departamento de Huancavelica. Los accidentes orográficos de la línea divisoria alcanzan cotas hasta los 4800 m.s.n.m. El cauce principal del rıo Lircay que depende del comportamiento hidrológico
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ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL RIO LIRCAY 1. MARCO TEÓRICO
Información cartográfica y meteorológica
a) Cartografía El estudio de la cuenca de se encuentra en el plano cartográfico a escala 1/100000 la cual fue determinada para la delimitación delimitación de las cuencas. b) Hidrometría Los ríos y quebradas que que cruzan la cuenca delimitada delimitada cuenta con estaciones estaciones de medición de caudales. 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA El área de estudio se encuentra ubicado en el departamento de Huancavelica. Los accidentes orográficos de la línea divisoria alcanzan cotas hasta los 4800 m.s.n.m. El cauce principal del rıo Lircay que depende del comportamiento hidrológico
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diseños confiables y efectivos para los profesionales profesionales de la ingeniería, abocados fundamentalmente al problema de dimensionar estructuras tales como: un alcantarillado de aguas pluviales, un sistema de drenaje urbano, o un evacuador de crecidas de los ríos, para lo cual es fundamental el conocimiento de las intensidades máximas de precipitación a distintas duraciones y frecuencias. En la figura Nº 1 se da a conocer el lugar de la zona de estudio.
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Área o Superficie de la cuenca.- La superficie de una cuenca influye en
forma directa sobre las características de los escurrimientos fluviales y sobre la amplitud de las fluctuaciones, en ese sentido se ha determinado la superficie de la cuenca del río Lircay, a través de los planos mencionados. El área de la cuenca del río Lircay determinado hasta el punto de aforo proyectado es de 1601.48 km2. Para determinar los caudales laminados por el meto de racional modificado se paso a dividir la cuenca principal en tres sub cuencas como se muestra en la (figura N°2) cuenca n°1 area de 607.45 km2, cuenca n°2 area de 446.59 km2 y cuenca n°3 area de 547.64 km2. (Figura Nº 02).
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Longitud aproximadamente del cauce principal de la cuenca.- Recibe este nombre el mayor cauce longitudinal que tiene una cuenca determinada, es decir, el mayor recorrido que realiza el río desde la cabecera hasta el punto de aforo. Para este caso tenemos tres cauces de ríos principales en cada sub cuenca: Cuenca n°1: longitud es de 40.57 km Cuenca n°2: longitud es de 42.30 km Cuenca n°3: longitud es de 37.41 km
3. CALCULO DE CAUDAL MÁXIMO O CAUDAL DE DISEÑO.-
Para el cálculo del caudal máximo o caudal de diseño, se ha procedido a determinar parámetros tales como, la precipitación máxima para un periodo de retorno de 500 años (tal como se recomienda para la construcción de un puente de relativa importancia), así mismo una duración de la tormenta de un tiempo igual al tiempo de concentración, determinar las curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia, seguido a ello se ha procedido a emplear el método de IILASENAMHI-UNI(1983) que desarrolla una familia de Curvas Intensidad-DuraciónFrecuencia (IDF) para distintas regiones del país, el cálculo del caudal máximo.
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Con las formulas siguientes:
Tiempo de concentración
a. A partir de la fórmula empírica de Kirpich Desarrollada a partir de la información del SCS en siete cuencas rurales en Tennessee con canales bien definidos y pendientes empinadas (de 3% a 10%) L: Longitud máxima del canal o río desde aguas arriba hasta la salida, (en metros). S: Pendiente del cauce o H/L (m/m) donde H es la diferencia de elevación entre el punto más elevado y el punto de interés.
b. A partir de la fórmula de Kerby-Hathaway
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TABLA PARA OBTENER EL VALOR DE n:
B.) Según el Método Racional Modificado Es el método racional según la formulación propuesta por Témez (1987, 1991) adaptada para las condiciones climáticas de España. Y permite estimar de forma sencilla caudales 2
punta en cuencas de drenaje naturales con áreas menores de 770 km y con tiempos de concentración (Tc) de entre 0.25 y 24 horas, la fórmula es la siguiente:
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Coeficiente de Uniformidad
Coeficiente de Simultaneidad o Factor Reductor (K A)
Precipitación Máxima corregida sobre la Cuenca
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Duración de Lluvia(hr)
Donde, tc es el tiempo de concentración (min ), Tc es el tiempo de concentración (horas), L es lalongitud del curso de agua más largo (km), H es la diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida (m), S es la pendiente promedio del cauce principal (m/m), So es la pendiente en porcentaje, A es el área de la cuenca (km 2 ), Lp es la longitud del cauce (pies), Lcg es la distancia desde la salida hasta el centro de gravedad de la cuenca (mi) , NC es el número de curva, C es el coeficiente de escorrentía del método racional, p es la relación entre el área cubierta de vegetación y el área de la cuenca, Lm es la longitud del canal desde aguas arriba hasta la salida (mi ), s es la pendiente promedio de la cuenca (pies/mi ), n es el coeficiente de rugosidad del cauce, P2 es la precipitación con un período de retorno de 2 años para una lluvia de duración de 24 horas (pulg), i es la intensidad de la lluvia (mm/hr), ip es la intensidad de la lluvia (pies/s ), α es un parámetro que depende de la pendiente.
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4. Cálculos Realizados (Para determinar los caudales Laminados) Aplicando las formulas anteriores se obtiene para las sub cuencas: Cálculos para la cuenca n°1 DETERMINACION DEL CAUDAL LAMINADO POR EL METODO IILA-SENAHMI-METODO RACIONAL MODIFICADO
DATOS: A(Area de la Cuenca) L(Longitud del rio mas largo) n(coeficiente de Rugosidad del Cauce) Cota Superior Cota Inferior
607.45 km2 40.5678 Km 0.4 4760 msnm 3445 msnm
= 0.278 ∗
CALCULOS PRELIMINARES S(Pendiente Promedio del Cauce Principal)
SOLUCION: 1. Tiempo de Concentracion(Tc)
Ec. Kerby hathaway =
0.606 ∗ ( ∗ ). .
0.03241487
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3. Coeficiente de Simultaneidad = 1
15
KA=0.81443263
4. Duracion de Lluvia
= ∗ ( ∗ ).
1.35 ≤ ≤ 1.65 tomamos Ct =
t= 10.8634527
Lc=L/2
5. Hallando Eg y a del palno n2-C
Zona pluviometrica = 26.600
123 8
a=
g: Parametro para determinar P24 a: Parametro de Intensidad
6. Determinacion del Caudal Laminado o Caudal de Diseño
14
1.45
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Cálculos para la cuenca n°2: DATOS: A(Area de la Cuenca) L(Longitud del rio mas largo) n(coeficiente de Rugosidad del Cauce Cota Superior Cota Inferior
446.59 km2 42.3 Km 0.4 4645 msnm 3100 msnm
= 0.278 ∗
CALCULOS PRELIMINARES S(Pendiente Promedio del Cauce Principal)
0.036525
1. Tiempo de Concentracion(Tc) Ec. Kerby hathaway
=
0.606 ∗ ( ∗ ). .
tc=
4.925949695
Ec Kirpich
= 0.01947 ∗ . ∗ −.
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4. Duracion de Lluvia Consideramos Ct=1.5
= ∗ ( ∗ ).
1.35 ≤ ≤ 1.65 tomamos Ct =
t
Lc=L/2
11.13943655
5. Hallando Eg y a Zona pluviometrica =
del palno n2-C 26.600
123 8
a=
14
g: Parametro para determinar P24 a: Parametro de Intensidad
6. Determinacion del Caudal Laminado o Caudal de Diseño = = 1 + ∗
Donde: Pd: Precipitacion Maxima Diaria (mm) P: Precipitacion Maxima Corregida (mm) I I t id d d P i it i
a: Parametro de Intensidad T: Periodo de Retorno C fi ci t d ti
1.45
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Cálculos para la cuenca n°3: DATOS: A(Area de la Cuenca) L(Longitud del rio mas largo) n(coeficiente de Rugosidad del Cauce Cota Superior Cota Inferior
547.64 km2 37.41 Km 0.4 4735 msnm 3520 msnm
= 0.278 ∗
CALCULOS PRELIMINARES S(Pendiente Promedio del Cauce Principal)
1. Tiempo de Concentracion(Tc) Ec. Kerby hathaway
=
0.606 ∗ ( ∗ ). .
tc=
4.78088365
Ec Kirpich
= 0.01947 ∗ . ∗ −.
0.03247795
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4. Duracion de Lluvia Consideramos Ct=1.45
= ∗ ( ∗ )0. t= 10.3478858
tomamos Ct =
1.35 ≤ ≤ 1.65
Lc=L/2
5. Hallando Eg y a del palno n2 Zona pluviometrica = 26.600
123 8 a=
14
g: Parametro para determinar P24 a: Parametro de Intensidad 6. Determinacion del Caudal Laminado o Caudal de Diseño = = 1 + ∗
Donde: Pd: Precipitacion Maxima Diaria (mm) P: Precipitacion Maxima Corregida (mm) I: Inte nsi dad de Pre ci pi taci on Q: Descarga de diseño ( m3/s) K 0.553 n
Resultados:
a: Parametro de Intensidad T: Periodo de Retorno c:Coe fi ci ente de e scorre nti a
0.232
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5. Cálculos Realizados (HEC-RAS) 1. Crear un Proyecto e ingresar Secciones Transversales
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3. Crear un plan y efectuar la simulación
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Una vez ejecutada la simulación correctamente, se mostrara la siguiente ventana
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b.) Perfil de Superficie de Agua Corregida del rio
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Perfil de Superficie de Agua(velocidades)(T500)
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Perfil de Superficie de Caudal T500
PERFIL DE CAUDALES
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Perfil de Superficie de Tirante Hidráulico T500
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c.) Resultados Generales
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5. Socavación General Para fines de estimación con el objetivo de diseño de puentes es usual adoptar un criterio conservador que consiste en calcular la máxima profundización posible del lecho, bajo una condición hidráulica dada. La máxima profundización del cauce ocurre cuando se alcanza la condición de transporte crítico, donde la velocidad de flujo se reduce a tal punto en que la corriente no puede movilizar y arrastrar más material del lecho y a su vez no existe transporte de material desde aguas arriba. Por lo tanto, cuando se produce la avenida, la sección geométrica del cauce se modifica dando lugar a una nueva sección, la cual obviamente está socavada, donde el lecho queda en condiciones de arrastre crítico o de transporte incipiente.
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velocidad mínima que mantiene un movimiento generalizado del material del fondo. Si el suelo es cohesivo, es la velocidad que es capaz de levantar y poner el sedimento en suspensión. La velocidad erosiva está en función de las características del sedimento de fondo El método se basa en suponer que el caudal unitario correspondiente a cada franja elemental en que se divide el cauce natural permanece constante durante el proceso erosivo y puede aplicarse, con los debidos ajustes, para casos de cauces definidos o no, materiales de fondo cohesivos o friccionantes y para condiciones de distribución de los materiales del fondo del cauce homogénea o heterogénea. A continuación se describen algunos métodos para la estimación de la profundidad de socavación general bajo la condición en que la velocidad de escurrimiento es igualada por la velocidad crítica de arrastre y estimación de socavación general por contracción del cauce. En nuestro caso, la cuenca del Rio Ichu presenta Suelo Granular, a.) Suelos Granulares
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Teniendo las siguientes ecuaciones de las variables
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b.) Suelos Cohesivos
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CAPITULO II
SOCAVACION DEL RIO LIRCAY
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CAPITULO I
Estudio Hidrológico Rio Lircay
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H . N . U
PUENTES Y OBRAS DE ARTE