hidrologia

pág. 1

ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA MICROCUENCA Y DE LA QUEBRADA BATAN LOCALIDAD DE QUIVILLA DISTRITO DE DOS DE MAYO PROVINCIA HUANUCO,

DEPARTAMENTO HUANUCO

ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA MICRO CUENCA

BATAN

1.0. INTRODUCCION

El estudio tiene un análisis que nos darán una visión acerca

del comportamiento de los procesos hidrológicos, que son

complejos por que se encuentran en función de las

características de las micro cuencas y/o subcuenca trazadas

dentro del eje de la Micro cuenca de la Quebrada Batán, que

constituyen el sistema hídrico que refleja un comportamiento

en los recursos agua, suelo y bosques naturales existentes,

con los criterios de topografía, altitud y cobertura, es

importante para el cálculo del coeficiente de Escorrentía

dentro del espacio del territorio delimitado de la micro

cuenca desde su inicio hasta su término., el cual se

encuentra conformado por un sistema hídrico que recorre

sobre el terreno de profundidades del suelo y entorno a la

línea divisoria de las aguas, existiendo entradas y salidas,

dónde el ciclo hidrológico permite cuantificar el ingreso de la

cantidad de agua por medio de sus precipitaciones pluviales

y salida , aguas superficiales, aguas del subsuelo y ojos de

agua con permanente vegetación, que es originada por las

precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se

manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que

fluye por las pequeñas quebradas que conforma la red de

drenaje de la micro cuenca.

2.0. OBJETIVO DEL ESTUDIO

El presente Estudio, persigue alcanzar los siguientes

objetivos.

BERROSPI TAPIA, YAQUELINE DAVILA CAPCHA, REMER BLAS MARIANO, NEYDA DIONICIO SALIS, GUSTAVO

pág. 2



Evaluar las características hidrológicas y

geomorfológicas de las quebradas y/o subcuencas que

interceptan la micro cuenca.

Proponer los caudales máximos con 25, 50 y 100 años

de período de retorno para el diseño de diversas obras

de drenaje que requieran ser proyectadas de acuerdo

a la evaluación y a la exigencia hidrológica e

hidrodinámica del área del Proyecto Vial, con la

finalidad de garantizar su estabilidad y permanencia.

Alcances

Los estudios hidrológicos comprenderán lo siguiente:

Reconocimiento del lugar en la zona del proyecto;

identificación de niveles alcanzados en máximas

avenidas.

Recolección y análisis de información hidrométrica y

meteorológica existente proporcionada por el SENAMHI.

Correspondiente a las estaciones pluviométricas de

Llata y Jacas Grande.

Selección y análisis de los métodos de estimación del

caudal máximo de diseño; para el cálculo máximo a

partir de datos de precipitación, se efectuará un análisis

de frecuencia que permitirá obtener los valores para el

caudal máximo, empleando el método racional y/o

adecuado dependiendo de las características de las

Micro cuencas.

3.0. PARÁMETROS FISIOGRÁFICOS Y ANALISIS

HIDROLOGICOS

La compleja función hidrológica de una cuenca depende de sus

características físicas y climáticas que ejercen efectos

determinantes en su comportamiento, dichas características


pág. 3



influirán en el reparto de la escorrentía superficial a lo largo de

los cursos de agua, siendo la responsable del comportamiento

y magnitud de las avenidas que se presentan en la cuenca.

A continuación se presentan los principales parámetros

hidrofisiográficos de la microcuenca del rio batan

AREA DE LA CUENCA (A)

Se ha determinado y medido la superficie de la cuenca desde

el punto del Puente, considerando solo un brazo de la

quebrada Batan obteniéndose:

PERÍMETRO DE LA CUENCA (P)

El perímetro o contorno de la cuenca es:

Microcuenca Perímetro (km)

Microcuenca Batan 14.265

COEFICIENTE DE COMPACIDAD

El coeficiente de Compacidad nos indica la relación que existe

entre el perímetro de la cuenca y de un círculo de área similar

al de la cuenca en estudio.

Si el valor de Kc es igual a la unidad indica que la cuenca tiene

forma circular, la que permite mayor oportunidad de

crecientes, ya que los tiempos de concentración serán iguales


Microcuenca Área (en km2)

Microcuenca Batan 27.15 km2

pág. 4



para todos los puntos, si por el contrario el valor de Kc supera

la unidad se trata de una cuenca que tiende a ser alargada.

K=0.28 29.579√27.15

K=1.5895

Este resultado nos indica que la cuenca presenta una forma

alargada, por lo tanto será gradual su respuesta hidrológica a

las fuertes precipitaciones.

FACTOR DE FORMA (Ff)

El comportamiento de la tendencia mayor o menor de las

avenidas extraordinarias en la cuenca es representado por la

relación entre el ancho medio de la cuenca y la longitud del

curso de agua más largo. Los valores que se aproximen a la

unidad reflejan la mayor tendencia de la cuenca a la presencia

de avenidas extraordinarias de gran magnitud. Su relación:

F f=A

L2= 0.26,

Este valor indica que la quebrada Batan, al producirse fuertes

precipitaciones, el incremento de las aguas sería gradual.

DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua

perennes e intermitentes de una cuenca (curso principal y

tributario) y el área de la misma.

Este parámetro nos indica la capacidad que tiene la cuenca

para drenar las aguas de escorrentía. Su relación es:


pág. 5



Dd=∑ Li

A

Donde:

Dd : Densidad de drenaje.

Li : Longitudes de los cursos de agua, en Km

A : Área de la cuenca, en Km2.

Reemplazado valores: Dd = 0.73

PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL (S)

Es un factor que influye en la velocidad del escurrimiento

superficial, determinado por lo tanto el tiempo que el agua de

lluvia demora en escurrir en los lechos fluviales que forman la

red de drenaje.

La pendiente del curso principal se determina considerando el

desnivel entre el punto más alto del río y el más bajo (punto de

Puente) dividido por la longitud de dicho tramo. Realizando la

evaluación correspondiente tenemos:

Sprom = 25 %


pág. 6



4.0. ANALISIS HIDROLOGICO

El área de estudio del proyecto no cuenta con estación de

aforos, por lo que las descargas máximas se han estimado con

los registros de precipitaciones máximas en 24 horas de la

estación más cercana a la zona de estudio.

4.1. INFORMACION BASICA

La información básica que se ha utilizado para la

elaboración del análisis hidrológico es la siguiente:

4.2. INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA

Se utilizó la siguiente información:

Carta Nacional proporcionada por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), a escala 1:100 000, habiéndose empleado las siguientes:

Hoja 19 – j y Hoja 19 -k

Planos proporcionados por el Ministerio de Agricultura del Proyecto Especial de Titulación de Tierras y Catastro Rural (PETT), a escala 1:25 000, habiéndose empleado las siguientes:

Quivilla Hoja 19 – j (III NO)

Mapa física Político del Perú.

4.3. INFORMACION PLUVIOMETRICA

Se refiere a precipitaciones máximas en 24 horas registradas

en las estaciones pluviométricas cercanas a la zona de

estudio, habiéndose utilizado la siguiente información:

Información pluviométrica obtenida de la estación de Jacas

Chico, Llata y dos de Mayo

Información complementaria proporcionada por Servicio

Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).


pág. 7



- Precipitaciones Máximas de 24 horas de la Estación

Pluviométrica “Llata” período 1964-1979.

- Precipitaciones Máximas de 24 horas de la Estación

Pluviométrica “Jacas Chico” período 1965-1983.

4.3.1 Información utilizada:

Pluviométrica

La escorrentía existente producida en el área de estudio

donde proviene exclusivamente de las precipitaciones

pluviales caídas en la zona, especialmente de las partes

altas de la Micro cuenca de Quilupatay que son tomadas en

relación a su similitud de las características fisiográficas,

datos climatológicos y otras variables influyentes dentro de

la similitud de precipitación son:

Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de

estudio o cercanas a ellas, para poder tener una mayor

consistencia en los datos tomados son la que se anotan a

continuación:

Estación Pluviométrica

UbicaciónProvincia

Altitud m.s.n.m.

Latitud Sur Longitud Oeste

Jacas Chico 9º53’ 76º30’ Yarowilca 3538

LLata 9°33’ 75°47’ Huamalies 3429

Variación de la lluvia en la estación de Llata

Es necesario determinar y generar datos de precipitación

en la Micro cuenca de la quebrada de Batan, teniendo

presente la altitud en que se encuentran la estación de

Jacas Chico y LLata en el punto donde se va a

generar ,utilizando la metodología empírica apropiada más

ajustable en la región.


pág. 8




Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Tot.

Máx. 143,5 173,0 196,2 154,3 125,0 44,00 18,00 12,40 45,79 106,3 135,0 158,0 990,87

Prom. 80,48 112,8 136,1 63,90 36,89 16,69 5,16 4,76 22,47 56,72 88,32 100,0 858.23

Mín. 36,80 59,20 77,50 12,80 11,60 1,90 0,00 0,00 6,50 19,69 40,00 33,30 539,19

D. Est. 25,75 37,22 37,27 31,19 27,20 11,15 4,15 4,00 11,00 27,10 26,23 34,60 81,48

pág. 9



Ajuste De Las Precipitaciones Máximas En 24 Horas


pág. 10




pág. 11



5.0. METODO DEL FLOTADOR EN LA M.C.BATAN

ESTIMACION DEL CAUDAL POR EL METODO DE FLOTADORES

AFORO DE CAUDALES

Conjunto de operaciones para determinar el caudal en un curso de agua para un nivel observado.

CAUDAL DE AGUA

Volumen de agua que fluye a través de una sección transversal de un rio o canal en la unidad de tiempo

METODO DE AFORO POR FLOTADORES

El método de aforo por flotadores, es un método de campo, sencillo y rápido para estimar el caudal de agua que pasa en una sección transversal del rio. Con este método se calcula las velocidades superficiales de la corriente de un canal o rio, utilizando materiales sencillos (flotadores) que se puedan visualizar y cuya recuperación no sea necesaria.

5.1. APLICACIÓN DEL METODO DEL FLOTADOR

UBICACION DEL AREA

La práctica se realizó en el rio batan, distrito de quivilla provincia de dos de mayo, departamento de Huánuco.

MATERIALES

01 wincha o cinta medidora de 50mt 01 mira 01 reloj o cronometro 01 objeto flotante 01 cámara flotante


pág. 12



5.2. METODOLOGIA1) PROCEDIMIENTO

Se buscó un lugar adecuado para aforar (de preferencia el lugar debe ser recto y uniforme)

Se seleccionó las secciones de control por las cuales va a pasar el flotador, levantar y calcular las secciones inicial y final del tramo elegido.

Dividimos la sección de entrada y de salida del flotador en subsecciones para determinar con mayor exactitud la trayectoria.

Medimos la distancia longitudinal entre las secciones de control

Lanzamos el flotador , el flotador debe ser soltado aguas arriba para su control

Determinamos la sección media del cruce ,para luego determinar el caudal

Repetimos el proceso para determinar el caudal.2) RESULTADOS :

SECCION A

CALCULO DEL

AREA DE LA

SECCION A .

CALCULO DEL

AREA DE LA

SECCION A


PROFUNDIDAD ALTURA( m )

A1 0.4175

A2 0.3950

A3 0.400

A4 0.3950

A5 0.3825

A6 0.3575

A7 0.3175

A8 0.2975

A9 0.2750

A10 0.2500

A11 0.2300

A12 0.2150

A13 0.1900


H1 0.86

H2 0.81

H3 0.77

H4 0.83

H5 0.75

H6 0.78

H7 0.65

H8 0.62

H9 0.62

H10 0.57

H11 0.53

H12 0.47

H13 0.45

pág. 13



SECCION B

CALCULO DEL AREA DE LA SECCION B . CALCULO DEL AREA

DE LA SECCION B



H1 0.86

H2 0.79

H3 0.77

H4 0.75

H5 0.72

H6 0.64

H7 0.69

H8 0.65

H9 0.63

H10 0.57

H11 0.53

H12 0.47

H13 0.45


A1 0.4025

A2 0.3900

A3 0.3800

A4 0.3675

A5 0.3400

A6 0.3325

A7 0.3200

A8 0.300

A9 0.2900

A10 0.2875

A11 0.2625

A12 0.2150

A13 0.1900

pág. 14



CALCULO DEL CAUDAL

CALCULO DEL CAUDAL

TIEMPO PROMEDI

O(sg)

DISTANCIA

RECORRIDA

VELOCIDAD PROMEDIO(

m/sg)

VELOCIDAD

MEDIA(m/sg)

AREA(m2)

CAUDAL

(m3/sg)

Tp d Vs=d/Tp Vm=Vs*0.85

A=Aa+Ab/2

Q=Vm*A

18.98 10 0.527 0.448 6.8944 3.088

CALCULO DE LA VELOCIDAD

PARA UNA LONGITUD DE 10 (m)

RECORRIDO

TIEMPO (sg)

DISTANCIA(m)

VELOCIDAD

1 25.82 10 0.387

2 29.66 10 0.337

3 21.13 10 0.473

4 25.39 10 0.394

5 14.47 10 0.691

6 14.2 10 0.704

7 14.05 10 0.712

8 15.93 10 0.628

9 11.84 10 0.845

10 11.98 10 0.835


pág. 15



11 11.56 10 0.865

12 13.94 10 0.717

13 12.95 10 0.808

14 12.38 10 0.605

15 16.53 10 0.768

16 13.02 10 0.623

17 16.05 10 0.550

18 18.18 10 0.415

19 24.07 10 0.177

20 56.46 10 0.165

Tprom=∑T/20

18.98

6.0. PRECIPITACION Y ESCURRIMIENTO

Se cuenta con valores de precipitación total mensual, registradas en la estación LLata para un periodo de registro de 22 años, estación de Jacas Chico con un período de registro de 20 años.

Los registros de la precipitación mensual se muestran en el cuadro Nº 1, a partir del ello se tabularon y se calcularon los parámetros


pág. 16



requeridos para su disponibilidad de agua escurrida para la micro cuenca de Batan y un resumen de sus valores característicos que se presentan a continuación, en donde se puede observar que el valor medio anual es de 858.23 mm.

Variación de la lluvia en la estación de LLata Cuadro n°1

Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Tot.

Máx. 143,5 173,0196,

2154,3 125,0 44,00 18,00 12,40 45,79 106,3 135,0 158,0 990,87

Prom. 80,48 112,8136,

163,90 36,89 16,69 5,16 4,76 22,47 56,72 88,32 100,0 858.23

Mín. 36,80 59,2077,5

012,80 11,60 1,90 0,00 0,00 6,50 19,69 40,00 33,30 539,19

D. Est. 25,75 37,2237,2

731,19 27,20 11,15 4,15 4,00 11,00 27,10 26,23 34,60 81,48

Los cursos de agua que escurren en la zona de estudio corresponden a pequeñas Micro cuencas que conforma la Micro cuenca de Batan con un área de 27.15 km2, un perímetro de 14.265 Kms. cuyo recurso hídrico proviene río Marañón, con un régimen permanente, cuya disponibilidad de agua de acuerdo al estudio Hidrológico con una persistencia del 75%

de

probabilidades es de 3088 lts/seg en época de estiaje

INTENSIDAD


pág. 17




pág. 18




pág. 19



C OEFICIENTES DE ESCORRENTÍA.

El coeficiente de escurrimiento es un parámetro que representa la porción de precipitación anual que escurre en las áreas del micro cuenca con respecto a la vegetación y suelo completamente húmedo nombradas para determinar el caudal de alimentación durante los meses del año y así contar con una de las variables muy importantes para el caudal de diseño.

Para el Cálculo del Factor de Escorrentía según el método de Prevert:

Uso del sueloPendiente (%)

Textura del SueloArenoso-LimosoLimoso- Arenoso

LimosoLimoso-Arcilloso

Arcilloso

Bosque

0 hasta 5 0.10 0.30 0.405 hasta 10 0.25 0.35 0.5010 hasta 30 0.30 0.40 0.60>30 0.32 0.42 0.63

Pastizal


Cultivo Agricola



C = (C1*A1+C2*A2+…An*Cn)/(A1+A2+…An)

Tipos de áreas drenadas Coeficiente de C

Áreas ComercialesCéntrica 0.70 hasta 0.95Vecindarios 0.5 hasta 0.70Áreas residencialesFamiliares simples 0.30 hasta 0.50Multifamiliares separadas 0.40 hasta 0.60Multifamiliares concentradas 0.60 hasta 0.75Semi-urbanos 0.25 hasta 0.40Casas de habitación 0.50 hasta 0.70Áreas IndustrialesDensas 0.60 hasta 0.90Espaciadas 0.50 hasta 0.80Parques, cementerios 0.10 hasta 0.25Campos de juego 0.10 hasta 0.35Patios de ferrocarril 0.20 hasta 0.40Zonas suburbanas 0.10 hasta 0.30CallesAsfaltada 0.70 hasta 0.95De concreto hidráulico 0.80 hasta 0.95Adoquinadas 0.70 hasta 0.85Estacionamientos 0.75 hasta 0.85Techados 0.75 hasta 0.95

pág. 20



Calculo del caudal promedio:

Calculo del caudal por medio del aforo:


C = (0.66*10.252+0.40*5.28+0.35*11.62)/(10.252+5.28+0.35)=0.476

Qpromedio=C*I*A/3.6= 0.8979*0.476*27.15/3.6

Qpromedio=C*I*A/3.6= 3.0420 m3/seg.

pág. 21



7.0. INFILTRACION

El análisis de la infiltración en el ciclo hidrológico es de importancia básica en la relación entre la precipitación y el escurrimiento, por lo que a continuación se introducen los conceptos que la definen, los factores que la afectan, los métodos que se usan para medirla y el cálculo de dicha componente en grandes cuencas.

1. DefiniciónLa infiltración es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterránea, saturando los espacios vacíos.

2.Capacidad de infiltración.Se denomina capacidad de infiltración a la cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones, valor que es variable en el tiempo en función de la humedad del suelo, el material que conforma al suelo, y la mayor o menor compactación que tiene el mismo.

3. Factores que afectan la capacidad de infiltración: Influyen en el proceso de infiltración: entrada superficial, transmisión a través del suelo, capacidad de almacenamiento del suelo, características del medio permeable, y características del fluido.

4. Entrada superficial:


TIEMPO PROMEDI

O(sg)

DISTANCIA

RECORRIDA

VELOCIDAD PROMEDIO(

m/sg)

VELOCIDAD

MEDIA(m/sg)

AREA(m2)

CAUDAL

(m3/sg)

Tp d Vs=d/Tp Vm=Vs*0.85

A=Aa+Ab/2

Q=Vm*A

18.98 10 0.527 0.448 6.8944 3.088

pág. 22



La superficie del suelo puede estar cerrada por la acumulación de partículas que impidan, o retrasen la entrada de agua al suelo.

5. Transmisión a través del suelo: El agua no puede continuar entrando en el suelo con mayor rapidez que la de su transmisión hacia abajo, dependiendo de los distintos estratos.

6. Acumulación en la capacidad de almacenamiento: El almacenamiento disponible depende de la porosidad, espesor del horizonte y cantidad de humedad existente.

7. Características del medio permeable: La capacidad de infiltración está relacionada con el tamaño del poro y su distribución, el tipo de suelo –arenoso, arcilloso-, la vegetación, la estructura y capas de suelos.

8. Características del fluido: La contaminación del agua infiltrada por partículas finas o coloides, la temperatura y viscosidad del fluido, y la cantidad de sales que lleva.

9. Factores que influyen en la Infiltración Existen diversos factores que influyen tanto en el origen de la Infiltración como en la cantidad de agua infiltrada. Los factores que influyen en la Infiltración del suelo son los siguientes:

• La Precipitación es un factor externo a las propiedades del terreno. La existencia de Precipitación es la causa de que exista Infiltración siempre y cuando se supere un cierto umbral mínimo exigible.

• La temperatura. Si la temperatura del suelo es suficientemente baja para producir la congelación del agua recibida, la capa helada impide o dificulta la Infiltración.

• El contenido inicial de humedad en el suelo tiene una gran influencia. Si el terreno está muy seco, a la acción de la gravedad, se une una fuerte tensión capilar con lo que aumenta la Infiltración. A medida que el terreno se humedece se hinchan las arcillas y coloides y se reduce el tamaño de los poros y la capacidad del suelo para infiltrar. Por otra parte, a medida que se alcanza la capacidad de retención del


pág. 23



suelo, se admitirá menos cantidad de agua ya que existirá menos gradiente piezométrico y, en consecuencia, menos flujo de entrada.

• Las condiciones de la superficie del terreno. La permanencia estática del agua en el terreno favorece la Infiltración, ya que se da tiempo para que el agua se infiltre, por ello factores que eviten esa permanencia de agua en forma de Detención Superficial en el terreno perjudicarán a la Infiltración. Así, pues, la pendiente del terreno favorece el tránsito del agua caída en forma de Escorrentía superficial; a mayor pendiente menor tiempo de tránsito superficial del agua y menor permanencia de agua en el terreno. Por otro lado la vegetación favorece la retención del agua, lo que aumenta el tiempo de permanencia del agua en el terreno y, en consecuencia, la Infiltración. La compactación del terreno es otro factor que define las condiciones.

10. Medida de la InfiltraciónEl parámetro que cuantifica la Infiltración es la capacidad de infiltración. La capacidad de infiltración de un suelo es la tasa máxima con la cual puede penetrar agua en un suelo en un sitio particular y dado una serie de condiciones, o, lo que es lo mismo, la intensidad máxima de agua de lluvia que puede absorber el suelo. La capacidad de infiltración se puede expresar en mm/h o mm/

CONCLUSIONES Y ANALISIS DEL ESTUDIO HIDROLOGICO

El propósito general de un estudio hidrológico es describir, evaluar, cuantificar y simular el funcionamiento de la microcuenca como un sistema hidrológico integral de los sucesos del ciclo hidrológico, analizando las principales componente hidrometeoro lógicas como precipitación, temperatura, evapotranspiración y la escorrentía superficial como parámetro principal e importante.

Al encontrar y hallar, el balance y disposición hídrica en la situación actual y futura para cada unidad hidrográfica de la microcuenca, ya se puede medir el nivel de los distintos consumidores de agua, prebendo el uso y demanda total del uso del agua.


pág. 24



El tramo vial motivo del presente estudio, desde la progresiva km: 0+000 al km: 7+000, con distintas y/o kilometrajes han sido desarrollados sobre terrenos de configuración de pendiente fuerte y mediana, tramo con un bosque en un 0.5%.

El régimen de precipitaciones pluviales es relativamente alto; principalmente durante los meses de diciembre a marzo. Para fines del presente estudio, se han utilizado los registros históricos referentes a precipitaciones máximas en 24 horas, registradas en las estaciones “llata” y la estación de jacas chico, estación dos de mayo cerca al lugar de estudio.

A lo largo del tramo de estudio, se han observado micro cuencas hidrográfica que interceptan el alineamiento del rio, las mismas que han identificadas en la información cartográfica y cuyas superficies de aportación varían entre 0.018 km2 y 0.128 km2. Asimismo, existen pequeñas quebradas con superficie de aportación de reducida magnitud menores a 0.3 km2.

Hidrológicamente diciembre, enero ,febrero y marzo son los meses de transición donde se presenta las máximas avenidas por efecto de la precipitaciones intensas y máximos caudales

para efectuar estos estudios se utilizan frecuentemente modelos matemáticos que representan el comportamiento de toda la cuenca sustentada por la obra en examen; pero los trabajos de campo son de gran importancia ya que nos muestra la situación real del lugar.

La operación optimizada del uso de los recursos hídricos en un sistema complejo de obras hidráulicas, sobre todo si son de usos múltiples. En este caso se utilizan generalmente los datos obtenidos en campo, y se procesan en tiempo real.


pág. 25



El correcto conocimiento del comportamiento hidrológico de como un río, arroyo, o de un lago es fundamental para poder establecer las áreas vulnerables a los eventos hidrometeoro lógicos extremos; para Prever un correcto diseño de infraestructura vial, como caminos, carreteras, ferrocarriles, etc.


pág. 26



MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO: “CONSTRUCCIÓN DEL PONTÓN BATÁN II UBICADO

EN EL TRAMO 0+020 DE LA CARRETERA QUIVILLA-

SAN MARTIN, DISTRITO DE QUIVILLA, PROVINCIA DE

DOS DE MAYO ,DEPARTAMENTO DE HUANUCO”.

I. GENERALIDADES

I.1 INTRODUCCIÓN

En el plan de mejora de la calidad de vida de los habitantes de las localidades de Quivilla y San Martín se ha visto por necesario gestionar la construcción del pontón que une la carretera Quivilla-San Martín, debido a que en la actualidad el pontón existente se encuentra en condiciones críticas, lo cual presenta daños estructurales que perjudicaría la normal transitabilidad. La Localidad de Quivilla según el estudio socioeconómico, a la fecha cuenta con 2.088 habitantes, los cuales carecen de obras, básicas elementales; así como obras productivas que faciliten su desarrollo sostenido, como es el caso de proyectos de infraestructura vial.Resulta absolutamente necesario la construcción del Pontón Batán II, para reducir el problema de acceso a los centros de comercialización de sus productos, a los servicios sociales y servicios de salud.El lugar donde se ubicará el referido puente estará sobre el río Batán, el cual es de fácil acceso, se atraviesa una trocha carrozable existente (referencia: plano de ubicación y fotografía), pero se dificulta en el periodo de precipitaciones pluviales.Con la Construcción del Pontón Batán II, se logrará el desarrollo socio económico de la zona y por ende se mejorará la calidad de vida de los pobladores de la zona.


CONSTRUCCIÓN DEL PONTÓN BATÁN II UBICADO EN EL TRAMO 0+020 DE LA CARRETERA QUIVILLA – SAN MARTIN,LOCALIDAD DE QUIVILLA,DISTRITO DOS DEMAYO, PROVINCIA HUANUCO

pág. 27



I.2 UBICACIÓN DEL PROYECTO

El Proyecto Construcción del Pontón Batán II ubicado en el

tramo 0+020 de la Carretera Quivilla-san Martin, Distrito de

Quivilla, Provincia de Dos de mayo y departamento de

Huánuco”.

Región : Huánuco Departamento : Huánuco Provincia : Dos de Mayo Distrito : Quivilla Localidad : San Martín (Quivilla) Altitud : 3390 msnm Latitud : 09°35'42" (sur) Longitud : 76°43'25" (oeste) Coordenadas UTM :

Este: 311541 m

Norte:8939097 m

BERROSPI TAPIA, YAQUELINE DAVILA CAPCHA, REMER BLAS MARIANO, NEYDA DIONICIO SALIS, GUSTAVOPROVINCIA DE DOS DE

MAYO

DEPARTAMENTO DE HUÁNUCOMAPA DEL PERÚ


pág. 28



II. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO

2.1 HIDROGRAFÍA

Hidrográficamente el área de estudio se encuentra ubicada en la cuenca afluente del río Marañón.Estos cursos dan origen al río Marañón. Hidrográficamente pertenecen a la vertiente del Atlántico, cuenca hidrográfica del Marañón.La fuente de abastecimiento, en el estudio se ha considerado un manantial en el lugar denominado San Martin, por condiciones de cantidad de agua y caudal de 4.0 l/seg aproximadamente. Se realizó los análisis correspondientesEl drenaje de la zona en estudio está constituido por numerosas pequeñas quebradas que cruzan sus aguas y escurren algunos riachuelos.El Dr. Ing. Luís V. Reyes Carrasco dice: “Estudiar el recurso hídrico de una cuencaen un punto dado cualesquiera, incluyendo en la entrega a otro dren, es un problema complejo que requiere el conocimiento de muchas características de la cuenca, algunas de las cuales son difíciles de expresar mediante parámetros o índices que son muy útiles en el estudio de una cuenca y de permitir aun una comparación con otras cuencas mediante el establecimiento de condiciones de analogía”

2.2 CLIMA Y PRECIPITACIÓNPara la caracterización climática y meteorológica del área de estudio se ha contado con la información de la estación de Llata, ya que por su cercanía al área de operaciones y por ser



pág. 29



información oficial proveniente del SENAMHI deberá ser tomado como referencia, pues solo ha sido posible obtener información meteorológica de los años 1964-1979 por lo que ha sido necesario evaluar la información proveniente de la estación Jacas Chico, que después de una depuración de la información existentes en esta estación solo se ha considerado la data de los Años 1989 al 2004,

Debido a su posición geográfica y a la diversidad de relieve. Los factores climáticos varían considerablemente de un lugar a otro, con características propias tanto en las precipitaciones anuales, temperatura media anual y coeficiente de evapotranspiración. Al respecto no existen estudios con datos regionales, pero como aporte estadístico referencial se considera insuficiente, y por tanto las conclusiones tendrían un carácter de datos referenciales.

2.3 TEMPERATURA

La temperatura promedio medio anual es de 11.8 ºC y temperatura mínima media mensual en el área de estudio el promedio medio anual es de 7.11 ºC.

2.4 PRECIPITACIÓN

En el área de estudio se ha registrado la mayor precipitación en promedio en el mes de Marzo con 148 mm siendo el mes de Agosto el mes donde se registra la menor precipitación total mensual con 33 mm.

2.5 HUMEDAD RELATIVA

El promedio anual de la humedad relativa es de 74.53%, sin embargo se registró en el mes de marzo una mayor humedad relativa en promedio con 78% y en el mes de Julio se registró la menor humedad relativa con 68%.

2.6 VIENTO PREDOMINANTE Y VELOCIDAD

La dirección del viento predominante proveniente del NNE con un 75% de persistencia y una velocidad promedio anual de 4.0 m/s.



pág. 30



2.7 SUELO

El tipo de suelo existente en el área del proyecto, corresponden a un suelo de origen coluvial, aluviales y residuales de la meteorización en las laderas y los afloramientos rocosos, básicamente está conformado por áreas de pastizales de porte herbáceo, que es aprovechado para la ganadería estacionaria.Se ha realizado calicatas en todas las calles de la localidad, encontrándose un tipo de suelo de arenas y limos dentro de la zona urbana estimando una capacidad portante promedio de 1.30 Kg/cm2, gravas y arenas donde se construirá la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, se han estimado las capacidades portantes cuyos detalles específicos se encuentran en el estudio geológico-geotécnico del proyecto

2.8 VEGETACIÓN

La vegetación natural así como los cultivos varían con la altitud y el clima, la flora silvestre es pobre en los valles y flanco de los andes La flora ribereña estuvo caracterizada por algunas especies de arbustos pequeños, sin embargo son predominantes las especies de asteráceas como Baccharis, Taraxacum officinale, Bidensandicola, Senecio entre otras; destacan también familias comoBrasicaceae,Polygalaceae con la especie Monnina cf. amarella, Scrophulaceeae con la especie Calceolaria myriophylla, la familia Liliaceae con varios individuos de la especie Syssyrrinchumsp y la familia Fabaceae con especies comoAstraga.

2.9 RELIEVE

El Distrito de Quivilla ubicado en la margen derecha del río Marañón Distrito de Quivilla, Provincia de Dos de Mayo, Departamento y Región Huánuco, emplazado en el valle a 2,938.00 m.s.n.m. en el flanco derecho comprende terrenos a la formación La Unión, cuya secuencia de conglomerados y arenisca semi consolidado con una edad que corresponde al Pleistoceno, en algunos tramos presenta bancos de arenisca poco sólidos los que fueron erosionados a través del tiempo, topográficamente



pág. 31



forma parte de una zona de huayco rellenado en depresiones existentes.En el flanco izquierdo se presenta en posición sub horizontal rocas cretácicas más antiguas con presencia de deformaciones en discordancia angular, en cuyo flanco se presentan paredes empinadas de la formación La Unión en discordancia con la formación Jumasha y el Grupo Goyllarisquisga.El Distrito de Quivilla se halla en la parte Occidental del Departamento de Huánuco entre la Cordillera de los Andes, presenta una topografía abrupta en media ladera y forma plana en la zona de Huánuco Pampa, en relación al levantamiento de los andes, presenta montañas empinadas producto de una rápida profundización de los afluentes.Tienen como secuencia litológica con rumbo N – E, con un cause del río Vizcarra que drenan sus aguas al río Marañón que forma parte de la Hoya Del Amazonas, los valles tienen una orientación NO – SE, con drenaje típico dendrítico a subparalelo y localmente rectangular.

III. ACCESOS

III.1 VÍAS DE ACCESO

El acceso al área es por la carretera, Huánuco – Punto Unión (Asfaltada), Punto Unión – Tingo Chico (Asfaltada) y Tingo Chico – Quivilla (Afirmado) Pampas.

TRAMO LONGITUD (KM.)/

TIEMPO

TIPO DE

CARRETERHuánuco- Cruce Tingo

Chico

106 Km. 2.5 horas en

camioneta

Asfaltado buen

estadoCruce Tingo Chico –

Quivilla

6 Km. 15 minutos en camioneta Afirmado

Quivilla – San Martin 6 Km. 15 minutos en camioneta Afirmado

ACCESOS

IV. BENEFICIARIOS y BENEFICIOS DEL PROYECTO

Se beneficiaran toda la población de la localidad de Quivilla y las familias de los alrededores; y en general caseríos y anexos



pág. 32



cercanos, ya que con la construcción del Pontón se va a lograr el desarrollo socio-económico y por consiguiente elevar la calidad de vida de la población.

Entre los beneficiarios directos se tiene a todas las personas de la zona que van a trabajar durante la construcción del puente, es decir van a contar con un empleo temporal.

La localidad de Quivilla tiene aproximadamente una población de 2.088 habitantes según datos del INEI (Instituto Nacional de Estadística e Informática).

V. OBJETIVOS

Los objetivos del proyecto son:

El Objetivo principal del proyecto es lograr una eficiente comunicación vial entre las comunidades rurales de San Martin y Quivilla beneficiarias del proyecto. El cumplimiento del presente objetivo permitirá a los pobladores afectados por el proyecto reducir los costos de producción de sus productos agropecuarios, incrementar sus niveles actuales de intercambio comercial y acceder a los servicios sociales, educacionales y de salud, con la finalidad de tener mayores oportunidades de trabajo y mejorar su nivel de vida.

El segundo objetivo del presente Proyecto es la construcción del Pontón Carrozable Batán II, de una vía de losa de concreto armado de 0.18m de espesor, con 02 vigas principales de 0.40m x 0.80m, 02 vigas diafragma de 0.30m x 0.62m, veredas y barandas metálicas. La sobrecarga de esta estructura es HS-20 según la norma AASHTO, la losa de concreto armado se apoyara sobre dos estribos de concreto armado de 7.00m de alto. La luz libre del pontón es de 11.00 ml.

Fomentar el empleo temporal durante la ejecución del proyecto, creándose puestos de trabajo para la población de la zona.

VI. HIDROLOGÍA


pág. 33



Se tiene los niveles de agua mínima y máxima así como el perfil del lecho del río, que se indican en los planos, datos hidrológicos necesarios para el diseño del puente.

VII. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El proyecto consiste en la construcción de un pontón de 8 metros de luz por 3.55 metros de ancho, con estribos y pórticos de concreto armado, losa de concreto armado.Para el Plan de Manejo Ambiental se adjunta estudio aparte donde considera la protección de las riberas del río Batán con plantaciones para evitar la erosión.

7.1 INFORMACIÓN BÁSICA Y CRITERIOS DE DISEÑO

Al ser el pontón una estructura de servicio, en el sentido de que se proyecta para permitir que una vía, de alguna índole, pueda continuar en sus mismas condiciones al verse interrumpida por un cruce, sea éste una quebrada o una vía de agua, que de no ser por una edificación especial a construir vería imposibilitada su continuación y por tanto se interrumpiría su servicio. A esta estructura la llamamos pontón y por tanto la primera condición de forma que ella debe tener depende de la forma de la vía a la que se va a dar servicio. En tal sentido las características y limitaciones de la vía de servicio tienen que ser mantenidas en toda la longitud de la obra, sin que la presencia del puente obligue a limitación alguna.La geometría del pontón a construirse esta insertado dentro de una vía es una trocha carrozable en buen estado por el cual transitan los pobladores, posee características en su perfil longitudinal y sección transversal que no supera los límites permitido por los códigos existentes.

Se hace necesario justificar por qué se cambió el estudio de “Construcción del Pontón existente” por la de “Construcción de Pontón Batán II”; el cambio se debe a que el pontón existente se encuentra en pésimas condiciones, así como también la influencia de la reconstrucción de la trocha carrózale se incrementó el ancho del pontón.

El pontón tendrá las siguientes características:



pág. 34



Tipo de pontón =Pontón, Viga-Losa, de concreto

armado.

Longitud del puente = 8.35m.

Sobrecarga =.HS20

Numero de vías = 1

Ancho total = 4.10 m.

Ancho de vía = 4.00 m.

Ancho y peralte de las vigas principales = 0.80 x 0.40 m.

Ancho y peralte de las vigas diafragma = 0.30 x 0.62 m.

Espesor de la losa = 0.25 cm.

En el plano de topografía y arquitectura, se puede apreciar la ubicación y el esquema integral del proyecto.

CLASIFICACIÓN DE PUENTES

Para poder entender mejor en donde se enmarca este tipo de puente es que lo clasificamos de acuerdo a varias disposiciones y los mostramos en la tabla siguiente:

CLASIFICACIÓN DEFINICIÓN

Según la Finalidad Pontón Carrozable.

Según el Material Principal Concreto (reforzado y simple).

Según el Sistema Estructural principal Pontón Tipo Viga-Losa.

Según la Sección Transversal de la Superestructura

Pontón de Vigas T.

Según el Sistema Constructivo Pontón Vaciado en sitio sobre encofrado.

Según la Disposición en Planta Puente Recto.

Según el Tiempo de Vida Previsto Puente Definitivo.



pág. 35



CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICASGeneralidades.- Para realizar la factibilidad y el Estudio definitivo del “Pontón Batán II de la Quebrada Batán” se han obtenido una serie de datos técnicos de campo muy indispensables y por otro lado, la ejecución de la misma se detalla en los planos de diseño y en la Memoria del Estudio del presente Proyecto.

Selección del Tipo de Pontón.- La ubicación cuenta con inmejorables ventajas, con una luz mínima para el cauce de las aguas de la Quebrada de Batán, por otro lado los suelos de cimentación no están removidos por trabajos anteriores y por encontrarse en una quebrada apropiada para la ubicación de la estructura no representa algún peligro ante las avenidas que pudieran ocurrir, una ventaja adicional es que la quebrada actual sirva como encauzamiento a la corriente del río, esto lo pone en seguridad ante posibles crecidas extraordinarias de la Quebrada Batán.

El proyecto tiene pues una ubicación fija. Su longitud total es de 8.35 mts. Apoyándose sobre los estribos que se han de construir y una rasante en la losa.

Por lo tanto la elección del sistema estructural propuesto anteriormente encaja perfectamente con las necesidades y requerimientos del lugar.

Descripción.- El modelo planteado y que queda como definitivo cumple con los siguientes requisitos:

Es factible de construir, ya que su construcción se basa en materiales y tecnologías disponibles en el medio en el que se emplazará.

Satisface los requisitos de utilización y funcionalidad, debido a que la luz es de 8.35 m, lo cual permite el pase sin interferencia de las aguas medias del río. En la sección transversal no se interrumpe el recorrido de la vía, al conservar este las mismas características geométricas de la carretera.

Es segura para resistir las cargas y acciones futuras, naturales y artificiales, que van a actuar en el puente, para tal fin la subestructura está compuesta por 02 estribos de concreto armado de 4.40 de altura incluido la cimentación, la superestructura está compuesta por una losa de concreto armado de 8.35 m. de longitud y de 4.40 m. de ancho, con dos vigas principales de 0.40m de ancho y 0.80m. de peralte, con 02 vigas diafragma de 0.30m de ancho y 0.62m de peralte.



pág. 36



Al disponerse de emplear materiales convencionales de construcción, y haberse diseñado eficientemente, se asegura que el modelo elegido cumpla con ser económico y estético.

Como es sobreentendido la concepción de este diseño dará como resultado una estructura estable, segura, y funcional ya que existe la idea arraigada y justificada en casi la totalidad de las comunidades campesinas y en las beneficiarias del presente proyecto, que una obra segura, duradera y funcional debe ser construida con materiales que lo garanticen; y el material que para ellos cumple con todos estos requisitos es el concreto.

SUPERESTRUCTURA

Losa Del Tablero

La losa del tablero de planta ortogonal se apoya directamente sobre las vigas principales y diafragma a los cuales entrega las cargas principales que recibe, que siempre son perpendiculares a su plano y corresponden a permanentes y sobrecargas.

Se hizo el tanteo con losas de diferentes espesores y se llegó a la solución de que un espesor de 0.25m ofrecía el peralte más económico y adecuado para soportar las cargas actuantes.

A ambos extremos de la losa sé está disponiendo de juntas de dilatación de 2” para que pueda desplazarse libremente cuando se presenten incrementos de temperatura.

Vigas Principales

Las vigas longitudinales del tablero se apoyan sobre los estribos dispuestas en dos ejes a 2.60 m. a lo ancho de 5.00 mts. de la sección transversal del puente. Las vigas longitudinales entregan su carga en los ejes indicadas en los planos y en diafragmas de una altura de 0.62 m. que corresponde a la altura de las cajuelas entre la altura de rasante y fondo de los apoyos.

En consecuencia las vigas se apoyan en apoyos de dimensiones adecuadas para soportar las cargas verticales de peso propio y sobrecarga y a los desplazamientos horizontales motivados por fragua, temperatura, acortamientos elásticos y plásticos y los desplazamientos por sismo.



pág. 37



Se hizo el tanteo con dos vigas longitudinales, encontrándose como mejor solución con está opción a 2.60 m entre ejes y losa de 0.25 m. de concreto armado.

Viga Diafragma

Los diafragmas están dispuestos en dos ejes que se indican en los planos es decir a cada extremo de luz de la viga principal.

Es un elemento que sé dispone para que permita rigidizar el modelo planteado, y así asegurar que cada viga principal reciba la mitad de la carga que esta actuando sobre la losa, en nuestro caso tiene una viga de 0.62m de peralte por 0.30m de ancho.

Dispositivos De Apoyo

Las vigas entregan su carga a las cajuelas de los estribos los que tienen 0.30m de ancho, 0.80m de alto y 5.00m de largo, sobre la base de estos se adecuaran dispositivos de apoyo de dimensiones adecuadas para soportar las cargas verticales de peso propio y sobrecarga y a los desplazamientos horizontales motivados por fragua, temperatura, acotamientos elásticos y plásticos y los desplazamientos por sismo. Estos actuarán como apoyo fijo y móvil.

Planos

El levantamiento topográfico de la zona determinó la ubicación del pontón y se represento en un plano a curvas de nivel espaciadas cada 1.00m, el área del levantamiento abarca una zona cubierta de 100 m. aguas arriba y 100 m. aguas abajo del eje del puente; además de cubrir 50m a ambos lados del puente. Se ha podido apreciar aguas arriba y a inmediaciones del eje el río presenta moderadas pendientes, por lo que con ello se pueda dar una idea del comportamiento de este. La escala de dibujo de la planimetría esta a 1/250.

Perfil Transversal

Nivel de agua máximas extraordinarias se encuentra ubicada en la cota 3390 m.s.n.m., este dato corresponde a información proporcionado por personas pertenecientes a la zona, ya que no se cuenta con estaciones pluviométricas



pág. 38



SUBESTRUCTURACimentación

Dado el tramo existente, formado por un conglomerado arcilloso, la cimentación deberá desplantarse a partir de la cota superior de la falsa zapata de 2.00m. de profundidad, esto esta referido a ambas márgenes izquierda y derecha. En los planos se indica la posición teórica ideal para la ubicación de los estribos. En la práctica, es posible el desplazamiento de estos en algunos centímetros en cualquier dirección, fuera de ésta posición ideal.

Estribos

Actuarán como recepción de la reacción de todo el tramo del puente y soportarán a la misma vez el empuje de las tierras, las que estarán ubicadas a ambos extremos del puente, estará ubicado además a un nivel de la superficie de apoyo que se proyecta la obra. Por la forma que se proyecta se clasifica en Estribos en V, cuyas alas contendrán el relleno formando un ángulo con el cuerpo del estribo de 90° medido en el diedro de las caras internas del estribo. Los ángulos formados entre la base de la pantalla del estribo izquierdo y la base de la pantalla del ala, medido hacia el interior de ambos, y a cada lado del estribo son 160°; de otra parte los ángulos formados entre la base de la pantalla del estribo izquierdo y la base de la pantalla del ala, medido hacia el interior de ambos, y a cada lado del estribo son de 170°. En ambas márgenes los cabezales de los estribos estarán ubicados a una cota de 3385 m.s.n.m.

Los estribos serán de concreto armado con una altura de 4.40 m.



pág. 39



PANEL FOTOGRAFICO


FIG1: EN LA FIGURAS SE PUEDE APRECIAR LA MAGNITUD DEL CAUDAL DE LA CORRIENTE DEL AGUA.

FIG2: EN LA FIGURAS SE PUEDE APRECIAR LA IMAGEN DE LA QUEBRADA BATAN

pág. 40




FIG4 : AFOROS- PRIMER TRABAJO DE CAMPO PARA LA DETERMINACION DEL CAUDAL


pág. 41




FIG5: DETER. DEL CAUDAL -VISTA DEL AREA A AFORAR.

FIG6: COLOCACION Y MEDICION CON CORDEL EN EL ANCHO DEL RIO

FIG7: COLOCACION Y MEDICION CON CORDEL EN EL ANCHO DEL RIO

FIG8: RECEPCION DEL TECNOPOR A LOS 10 METROS PARA HALLAR LA VELOCIDAD DEL CAUDAL

FIG9: TECNOPOR LANZADO Y CONTROLADO POR EL CRONÓMETRO.

FIG10: TECNOPOR.


pág. 42




FIG11: DETERM. DE LA INFLINTRACION -EQUIPOS A UTILIZAR.

FIG12:SE NIVELAN LOS ANILLOS GOLPEANDO CON LA COMBA POR LOS COSTADOS


pág. 43




FIG13:SE NIVELAN LOS ANILLOS GOLPEANDO CON LA COMBA POR LOS COSTADOS

FIG14: SE INTENTA MANTENER EL MISMO NIVEL DE AGUA EN AMBOS CILINDROS, SIN SOBREPASAR LOS 10 CM Y SIN DEJAR QUE DESCIENDA MENOS DE 5 CM.

FIG15:. SE DEBE MEDIR EN INTERVALOS REGULARES, YA SEA DE TIEMPO O DE DESCENSO DEL AGUA EN EL CILINDRO.

FIG16:.LUEGO DE OBTENER ALGUNOS DATOS SE PROCEDE A LA HOJA DE

hidrologia

Documents

Transcript of hidrologia