CONTENIDOPágina

1. INTRODUCCIÓN 3

2. OBJETIVOS 4

2.1. General 4

2.2. Específicos

4

3. ALCANCES 4

4. GENERALIDADES 4

4.1. Descripción Geográfica del Municipio de Repelón

4

4.2. Hidrografía

5

4.3. Clima

5

5. ANTECEDENTES POR AMENAZA POR INUNDACIÓNES 5

6. ESTRATEGIAS PARA EL MANEJO DE INUNDACIONES 8

6.1. Mitigación 8

6.2. Estrategia 9

7. DISEÑO HIDRÁULICO 9

7.1. Metodología

9

7.2. Información Preliminar 9

7.2.1. Topografía

9

7.2.2. Información Hidrológica 9

7.2.3. Características Morfométricas 10

7.3. Análisis Hidrológico

10

7.3.1. Método de Cálculo de la Escorrentía 10

7.3.2. Factor de Reducción

11

7.3.3. Período de Retorno

11

7.3.4. Coeficiente de Escorrentía y Número de Curva 13

7.3.5. Tiempo de concentración

16

1

7.3.6. Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia

17

7.3.7. Intensidad de Diseño

17

7.3.8. Prueba de Datos Dudosos

18

7.3.9. Precipitación de Diseño 18

7.3.10. Caudal de Diseño 18

7.4. Dimensionamiento Hidráulico 19

7.4.1. Análisis Hidráulico 20

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 22

ANEXOS 22

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Características Morfométricas

Tabla 2. Factor de Reducción

Tabla 3. Períodos de Retorno Recomendados

Tabla 4. Períodos de Retorno Recomendados (años)

Tabla 5. Coeficientes de Escorrentía

Tabla 6. Clasificación de Suelos Según SCS

Tabla 7. Valores de CN Condición antecedente Tipo II

Tabla 8. Clasificación de Condición de Humedad Antecedente

Tabla 9. Tiempo de Concentración

Tabla 10. Intensidades de Diseño

Tabla 11. Caudal de Diseño vías Urbanas

Tabla 12. Caudales de Diseño Arroyo

Tabla 13. Dimensionamiento Hidráulico Vías urbanas

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Municipio de Repelón (Atlántico)

Figura 2. Área y Municipios Inundados en el Departamento del Atlántico Como

Consecuencia de la Ruptura del Canal del Dique (corte al 16 de marzo del 2011).

Figura 3. Análisis Hidráulico Arroyo

LISTA DE ANEXOS

2

ANEXO 1. INFORMACIÓN HIDROCLIMÁTICA ESTACIÓN REPELÓN

ANEXO 2. ÁREA DRENAJE ARROYO

ANEXO 3. CURVAS IDF ESTACIÓN REPELÓN

ANEXO 4. PRUEBA DE DATOS DUDOSOS ESTACIÓN REPELÓN

ANEXO 5. PRECIPITACIÓN DE DISEÑO. MÉTODO DE GUMBEL

ANEXO 6. CAUDAL DE DISEÑO ARROYO

1. INTRODUCCIÓN

Dentro de la ejecución de los diseños definitivos para la pavimentación de diferentes

vías en el municipio de Repelón (Atlántico) se encuentran los estudios de

HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA para su aprobación por la Unidad Nacional para la

Gestión del Riesgo de Desastres.

Inicialmente se considerarán para la realización del estudio información adquirida y

suministrada de estudios anteriores; luego, se procederá a definir los parámetros

morfométricos de la cuenca aportante para establecer el tipo de metodología a utilizar

para así realizar el análisis hidrológico que estime el o los caudales de diseño para, en

última instancia, establecer la solución hidráulica que va a transportar el caudal.

3

2. OBJETIVOS

2.1. General

Realizar los estudios básicos y de diseño de las estructuras hidráulicas

involucradas en los estudios.

2.2. Específicos

Estimar con un alto grado de confiabilidad la cantidad de agua superficial que

será base para el diseño de la estructuras de drenaje pluvial.

Diseñar la sección hidráulica apropiada con base a los caudales de diseño

generado por el análisis hidrológico.

3. ALCANCES

Para lograr el acertado diseño de la sección hidráulica de las estructuras de drenaje

pluvial concerniente a evacuar la escorrentía superficial de las diferentes vías a

pavimentar en el municipio de Repelón (Atlántico).

Conocer las condiciones geográficas y ambientales de la zona de estudio como

son el clima, los suelos y la geología.

Realizar un adecuado análisis hidrológico el cual conlleva a la estimación del

caudal de diseño teniendo como base el modelo hidrológico de la lluvia-escorrentía

para cuencas pequeñas (≤ 2.5 Km2), el cual tiene como variables hidrológicas la

intensidad y el período de retorno; y como variables locales el coeficiente de

escorrentía, el tiempo de concentración y el factor de reducción; y para cuencas de

mayor tamaño (> 2.5 Km2) se utilizarán metodologías como el hidrograma

adimensional y el hidrograma unitario.

4

Diseñar la sección hidráulica de drenaje tomando como base modelos hidráulicos

como el de Manning-Strickler para flujo uniforme.

4. GENERALIDADES

4.1. Descripción geográfica del municipio de Repelón

El Municipio de Repelón está ubicado geográficamente al sur occidente del

Departamento del Atlántico, en la zona central de la Región Caribe, norte de la

República de Colombia, nor-occidente de Sur América, situad a 10º.30´ de Latitud

Norte y 75º.08´ de Longitud Oeste.

El municipio de Repelón se encuentra localizado al sur del Departamento del Atlántico,

en su territorio se encuentra el Embalse del Guájaro y forma parte de los 23 municipios

que conforman la división política del Departamento del Atlántico - Colombia.

El Municipio de Repelón limita de la siguiente manera:

Por el norte: Con el municipio de Luruaco

Por el sur: Con los municipios de Soplaviento y San Estanislao de

Kostka (Arenal) en el departamento de Bolívar.

Por el este: Con los municipios de Sabanalarga y Manatí.

Por el oeste: Con los municipios de Villanueva y Clemencia en el

departamento de Bolívar.

El territorio municipal asciende a 330 Km², de los cuales 190.84 Km2 corresponden al

área urbana comprendida al interior del perímetro vigente. El área rural tiene una

extensión de 169.5 Km2.

Repelón está rodeado por la Serranía del Caballo ubicada al Occidente se encuentra

la mayor altura del Departamento del Atlántico con 523 msnm. En Cerro Alto; al oriente

en la zona del Embalse del Guájaro se encuentra una depresión geográfica con una

profundidad de 3 por debajo del nivel del mar; en la Plaza central la altura es de 9

msnm.

4.2. Hidrografía

Su principal fuente acuífera es el Embalse del Guájaro que almacena unos 400

millones de metros cúbicos en 16.000 hectáreas; está ubicado al Oriente del casco

urbano siendo el Municipio de Repelón el que cuenta con mayor jurisdicción sobre

dicho Embalse. El resto del Municipio se halla atravesado por un conjunto de arroyos

que solo se animan en épocas de invierno y la mayoría de ellos desaguan en el

Embalse del Guájaro; ellos son: Henequén, Salado, Tronera, Chorro, Armadillo,

Sábanas y Banco.

5

4.3. Clima

Cuenta con un clima Tropical Húmedo y Seco presentando temperaturas de 28° a 30°

centígrados.

Por estar ubicado en la Zona Tórrida del globo terráqueo, solo tiene dos periodos: uno

de sequía y otro de lluvias que ocurren de Abril a Mayo y de Septiembre, Octubre y

Noviembre, siendo el resto de meses del año de sequía.

5. ANTECEDENTES DE AMENAZAS POR INUNDACIONES

Según la Oficina para la Reducción de los Riesgos de las Naciones Unidas (UNISDR),

una amenaza es un fenómeno o proceso natural o causado por el ser humano que

puede poner en peligro a un grupo de personas, sus cosas y su ambiente, cuando no

son precavidos.

Existen diferentes tipos de amenazas. Algunas son naturales, otras son provocadas

por el ser humano, como las llamadas industriales o tecnológicas (explosiones,

incendios y derrames de sustancias tóxicas). Las guerras y el terrorismo también son

amenazas creadas por el ser humano.

Dentro de las amenazas naturales encontramos:

Terremotos, sismos

Plagas

Erupciones volcánicas

Sequías

Deslizamientos

Inundaciones

Tsunamis o maremotos

Incendios (forestales)

Huracanes

Tornados

Este documento se ocupa únicamente de las amenazas producidas por inundaciones,

enmarcándolo geográficamente en el municipio de Repelón.

Figura 1.

Municipio de Repelón (Atlántico)

6

FUENTE: GOOGLE EARTH

Para el año 2010, el municipio de Repelón sufrió estragos de inundación debido al

rompimiento del canal del dique dejando damnificadas a más de 2432 personas

(incluida la cabecera municipal y los corregimientos) familias quienes debieron ser

reubicadas. Como resultado de esto para el primer semestre de 2011 el IDEAM realizó

el estudio de estimación de zonas susceptibles a inundación donde incluyó al

municipio de Repelón con un área de 13.992 Ha.

Figura 2.Área y Municipios Inundados en el Departamento del Atlántico Como

Consecuencia de la Ruptura del Canal del Dique (corte al 16 de marzo del 2011).

7

FUENTE: DOCUMENTOS DE TRABAJO SOBRE ECONOMÍA REGIONAL. DESPUÉS DE LA INUNDACIÓN. ANDRÉS SÁNCHEZ JABBA. BANCO DE LA REPÚBLICA. NO. 150.

Históricamente, las inundaciones en el municipio se han presentado por elevaciones

en el nivel de la ciénaga el Guájaro. La elevación promedio de la ciénaga es de 4

msnm mientras que el municipio se encuentra a una elevación promedio de 13 msnm.

6. ESTRATEGIAS PARA EL MANEJO DE LAS INUNDACIONES

6.1. Mitigación

Definición

Es el resultado de la aplicación de un conjunto de medidas tendientes a reducir el

riesgo y a eliminar la vulnerabilidad física, social y económica.

La mitigación se constituye en una de las actividades más importantes, ya que permite

llevar a cabo las acciones anticipadas, con el propósito de reducir significativamente

las consecuencias esperadas por un evento. Esta etapa es la más eficiente y

económica en términos de inversión de recursos y del costo social, y se utiliza para

8

disminuir la exposición de los elementos vulnerables, tales como las personas, la

infraestructura y el medio ambiente.

Las acciones de mitigación deben ser incorporadas en los programas de planificación

y desarrollo del área afectada, por lo que es necesario llevar a cabo estudios de

amenazas y de vulnerabilidad, los que permiten definir las zonas más adecuadas para

la ubicación de asentamientos humanos, actividades productivas, reforzamiento de

edificios y desarrollo de obras de arquitectura e ingeniería.

Actividades de mitigación

Las principales actividades que se pueden desarrollar en esta etapa son:

• Estudios de vulnerabilidad: física, social, económica, cultural y ecológica.

• Planes de ordenamiento territorial con el fin de delimitar áreas de influencia de

las amenazas.

• Programas de ubicación y reubicación de asentamientos humanos hacia zonas

de menor peligro.

• Reforzamiento de edificaciones e infraestructura vulnerable.

• Vigilancia y control en la aplicación de normas de salud pública: seguridad

industrial y de manejo de desperdicios contaminantes.

• Construcción de diques y represas en áreas expuestas a inundaciones o

desbordamientos de ríos.

• Obras de conservación de suelos, tales como estabilización de taludes,

barreras naturales, drenajes, cunetas para el control de avalanchas e inundaciones en

cuencas de alta pendiente.

• Construcción de rompeolas para la protección de las poblaciones costeras.

6.2. Estrategia

Dentro de estas actividades de mitigación se encuentran las obras de conservación de

suelos, tales como estabilización de taludes, barreras naturales, drenajes, cunetas

para el control de avalanchas e inundaciones en cuencas de alta pendiente.

Una manera de lograr esta estabilización de suelos es mediante la pavimentación de

las vías existentes que aún se encuentren en terreno natural con el objetivo que la

escorrentía superficial se transporte adecuadamente a la parte baja de la cuenca.

9

La implementación de vías canales en el municipio es una solución que responde

positivamente a esta problemática.

7. DISEÑO HIDRÁULICO

7.1. Metodología

La metodología a utilizar para los estudios de hidrología e hidráulica es la siguiente.

Información preliminar. Esta información consiste en aquella extraída

directamente de los estudios de campo como son la topografía, estudios de suelos,

como la generada tales como el diseño geométrico y la suministrada por entidades de

orden nacional como la del IGAC, IDEAM y del orden privado.

Análisis hidrológico. De acuerdo al tamaño de cada cuenca se establece la

metodología a utilizar para estimar el caudal de diseño de cada estructura hidráulica.

Si el tamaño de la cuenca es pequeña, es decir, menor a 2.5 Km2 se utiliza el método

racional para la estimación de los caudales, si es mayor, se utilizan las metodologías

del hidrograma adimensional y del unitario triangular.

Diseño hidráulico. Con el caudal estimado se procede a dimensionar la sección

hidráulica que se necesite.

7.2. Información Preliminar

7.2.1. Topografía

El capítulo correspondiente al estudio topográfico, muestra la planimetría y altimetría

de las vías a pavimentar, tomando la georreferenciación dada por el Instituto

Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).

7.2.2. Información Hidrológica

La información hidrológica para la realización del presente estudio correspondiente

pertenece a la estación 2903507 Estación Repelón. Ver ANEXO 1.

7.2.3. Características Morfométricas

La Tabla 1 presenta las características morfométricas de las vías a pavimentar.

Tabla 1Características Morfométricas

No. CuencaÁrea Longitud Cotas (msnm) Diferencia Smin

Km2 m Superior Inferior m m/m

1 Cra 17 entre calle 12 y El Caño 0.110 536.00 5.25 1.32 3.93 0.0073

2 Cra 20 entre calle 12 y El Caño 0.073 492.00 5.35 0.63 4.72 0.0095

3 Cra 21 entre calle 12 y El Caño 0.049 475.00 5.27 1.55 3.72 0.0078

4 Cra 22 entre calle 12 y El Caño 0.077 450.00 5.40 1.40 4.00 0.0088FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

10

7.3. Análisis Hidrológico

La hidrología para el diseño de drenajes se puede definir como la estimación de la

escorrentía máxima (proceso lluvia-escorrentía) de una cuenca aportante para un

período de retorno o de recurrencia definido.

7.3.1. Método de Cálculo de la Escorrentía

Existen dos (2) diferentes técnicas para estimar los caudales máximos probables en

una cuenca.

Métodos teóricos basados en ecuaciones obtenidas del estudio de cuencas como

el método racional y el del Soil Conservation Service SCS.

Estos métodos requieren de información generalmente disponible como la pendiente,

el área, el tipo de suelo y vegetación de la cuenca y la longitud de los cauces.

Métodos estadísticos basados en el ajuste de los datos históricos a distribuciones

estadísticas y luego predecir el caudal máximo probable con base en dichas

distribuciones. Su dificultad radica en la dificultad de encontrar información histórica de

caudales.

Precipitaciones para un período de retorno no siempre conducen a caudales del

mismo período de retorno. Variables como la magnitud de la lluvia antecedente a la

lluvia de diseño en la cuenca son de suma importancia para el cálculo del caudal

generado por la lluvia. Sin embargo, es muy común aceptar en el diseño de drenajes

viales que el caudal calculado a partir de una lluvia para un período de retorno Tr, tiene

el mismo período de retorno Tr.

Técnicas para la estimación de caudales máximos de grandes cuencas, usualmente

relacionadas con grandes estructuras se encuentran el cálculo de hidrogramas,

tránsito de escorrentía a través de almacenamientos y análisis de frecuencia.

Por lo discutido anteriormente el método de cálculo de la escorrentía será el método

racional para las vías urbanas.

7.3.2. Factor de Reducción

En la medida en que las áreas de drenaje consideradas se hacen más grandes, la

intensidad media de la lluvia sobre éstas se reduce en razón de la variabilidad espacial

del fenómeno de precipitación. En consecuencia, resulta conveniente considerar

11

factores de reducción de la intensidad media de la precipitación en la medida en que el

área de drenaje se incremente de la siguiente manera:

Tabla 2Factor de Reducción

Área de Drenaje (Has) Factor de Reducción

<50 1.00

50-100 0.99

100-200 0.95

200-400 0.93

400-800 0.90

800-1600 0.88

FUENTE: REGLAMENTO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO RAS 2.000. TITULO D

De acuerdo a la Tabla 2, el factor de reducción será F= 1.00 para las vías urbanas y.

7.3.3. Período de Retorno

El períoo de retorno de un evento hidrológico corresponde al tiempo promedio en años

que transcurriría para que la magnitud de ese evento sea igualada o excedida. Es

función del riesgo o probabilidad que la variable hidrológica estimada sea superada en

un período de análisis de n años. Para una lluvia, el período de retorno es definido

como el promedio de años entre los cuales ocurre una lluvia de una magnitud

específica. Una definición similar puede ser aplicada a caudales máximos o crecientes.

En el diseño de drenajes es muy común definir una creciente producida por una lluvia

con el mismo período del período de retorno de la lluvia.

La probabilidad de excedencia anual, a menudo simplemente llamada probabilidad es

también comúnmente usada para caracterizar crecientes. La probabilidad de

excedencia de un caudal determinado durante un año es igual al recíproco del período

de retorno Tr en años expresado como porcentaje.

La Tabla 3 y 4 nos presenta los períodos de retorno recomendados para el diseño en

cuencas urbanas y rurales.

Tabla 3Períodos de Retorno Recomendados

SISTEMA Tr (años)

CUENCAS URBANAS

Colectores principales 50

Áreas comerciales y de negocios 10

Industrial 2

Zonas residenciales de alta densidad > 5 viviendas/Ha 2-10

Espacios abiertos, parques 1

12

Carreteras principales (cunetas y canales) 10

Carreteras principales cruces (box culverts) 50

Carreteras secundarias (cunetas y canales) 2-5

Carreteras secundarias cruces (box culverts) 10

CUENCAS RURALES

Cunetas 5

Alcantarillas 10

Box culverts y pontones 10

Puentes 50

FUENTE: MANUAL DE DISEÑO DE DRENAJES SUPERFICIALES Y SUBSUPERFICIELES EN VÍAS. GERMÁN EDUARDO GAVILÁN LEÓN.

De acuerdo a la Tabla 3, el período de retorno recomendado debe ser:

Tr=10 años para Alcantarillas

7.3.4. Coeficiente de Escorrentía

El coeficiente de escorrentía adimensional C está definido como la relación entre la

máxima rata a la cual el caudal fluye hacia fuera de la cuenca para una tormenta dada

y la rata de volumen promedio a la cual cae la lluvia sobre la cuenca durante la

duración de la lluvia. El coeficiente de escorrentía es función del período de retorno y

de muchos otros factores que incluyen:

Forma de la superficie de la cuenca representada por la pendiente de la cuenca.

Características del terreno como vegetación, tipo de suelo y áreas impermeables.

Almacenamiento y otras características de detención.

La Tabla 5 presenta valores típicos de los coeficientes de escorrentía para varias

condiciones, si existen posibles futuros desarrollos en la zona de estudio los

coeficientes de escorrentía deberán tener en cuenta estos desarrollos.

Tabla 5Coeficientes de Escorrentía

Tipo de ÁreaCoeficiente de EscorrentíaMínimo Máximo

ZONAS COMERCIALES

Zona comercial 0.70 0.95

Vecindarios 0.50 0.70

ZONAS RESIDENCIALES

Unifamiliares 0.30 0.50

Multifamiliares espaciados 0.40 0.60

Multifamiliares compactos 0.60 0.75

13

Semi urbanos 0.25 0.40

Casas de habitación 0.50 0.70

ZONAS INDUSTRIALES

Espaciada 0.50 0.80

Compacta 0.60 0.90

CEMENTERIOS, PARQUES 0.10 0.25

CAMPOS DE JUEGO 0.20 0.35

ZONAS SUBURBANAS 0.10 0.30

CALLES

Asfaltadas 0.70 0.95

Concreto rígido 0.80 0.95

Adoquinadas 0.70 0.85

PARQUEADEROS 0.75 0.80

TEJADOS 0.75 0.95

PRADERAS

Suelos arenosos planos (p<0.02) 0.05 0.10

Suelos arenosos con pendiente media (0.02<p<0.07) 0.10 0.15

Suelos arenosos escarpados (p>0.07) 0.15 0.20

Suelos arcillosos planos (p<0.02) 0.13 0.17

Suelos arcillosos con pendiente media (0.02<p<0.07) 0.18 0.22

Suelos arcillosos escarpados (p>0.07) 0.25 0.35

FUENTE: MANUAL DE DISEÑO DE DRENAJES SUPERFICIALES Y SUBSUPERFICIELES EN VÍAS. GERMÁN EDUARDO GAVILÁN LEÓN.

Por tratarse de una zona residencial compacta, el coeficiente de escorrentía elegido es

0.75 para las vías urbanas.

7.3.5. Tiempo de Concentración

Se define como el tiempo que tarda en llegar a la sección de salida la gota de lluvia

caída en el extremo hidráulicamente más alejado de la cuenca.

El método elegido para estimar el tiempo de concentración de entrada de acuerdo a la

conveniencia de las variables es el método de Kirpich.

Kirpich

tc= Tiempo de concentración en minutosL= Longitud en Km.S= Pendiente de la línea de energía en m/m

Para cuando el flujo se transporta por superficies en concreto rígido o asfáltico, el valor

debe afectarse por 0.4.

De acuerdo a la normativa del sector agua potable y saneamiento básico (RAS-2000)

el valor mínimo del tiempo de concentración para drenajes urbanos es de 10 minutos.

14

Tabla 9Tiempo de Concentración

No Abscisa Tipo obra L S C tc (minutos)

m m/m Kirpich Témez Kerby Prom

1 K1+420.00 Alc. De Cajon 279.28 0.0179 0.20 7.00 14.66 7.10 9.58

2 K2+120.00 Alc. De Cajon 190.39 0.0105 0.20 6.40 12.12 6.74 8.41

3 K2+330.00 Batea 179.42 0.0111 0.20 5.99 11.47 6.45 7.97

4 K0+060.00 Alc. De Cajón 119.8 0.0501 0.20 2.45 6.33 3.76 4.18

5 K0+860.00 Batea 212.7 0.0188 0.20 5.57 11.81 6.18 7.85

6 K2+960.00 Batea 143.89 0.0208 0.20 3.96 8.60 5.02 5.86

7 K3+500.00 Alc. De Cajón 1330 50.00 89.68 74.08 0.2/46 0.88 107.57

Eje L (m) S (m/m) tc (minutos) tc (minutos)

1 536.00 0.0073 13.55 13.55

2 492.00 0.0095 8.76 10.00

3 475.00 0.0078 12.02 12.02

4 450.00 0.0088 9.09 10.00FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

7.3.6. Curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia

Conocidas también como curvas de intensidad de lluvia – duración – período de

retorno, quizás mejor definidas por esta designación por cuanto involucra los tres

elementos constitutivos de la misma, o sea, la intensidad máxima que puede en

promedio esperarse que se presente durante un período de retorno, y para una

duración de lluvia dada que para cuencas pequeñas se identifica como el tiempo de

concentración del área o cuenca de referencia.

En el ANEXO 2, se presenta las curvas I-D-F de la estación Repelón.

7.3.7. Intensidad de Diseño

La intensidad de la lluvia es definida como la intensidad promedio que se asume cae

uniformemente sobre una cuenca para una duración y frecuencia (período de retorno)

dadas. Para cuencas pequeñas, la duración se considera igual al tiempo de

concentración que es el tiempo que tarda una partícula de agua desde la parte más

alta de la cuenca hasta la salida de la misma. Para cuencas más grandes, un patrón

de variación es aplicado de tal manera que la intensidad de la lluvia varíe para

diferentes duraciones de la lluvia. Para estas cuencas las lluvias de duración menor y

mayor que el tiempo de concentración son probadas hasta que el caudal pico

(máximo) es encontrado.

15

Tabla 10Intensidades de Diseño

Eje Tr (años) tc (minutos) I (mm/hora)

1 10 13.55 132.92

2 10 10.00 154.73

3 10 12.02 141.13

4 10 10.00 154.73

5 10 10.00 154.73

6 10 13.45 133.40

7 10 10.00 154.73

8 10 10.00 154.73

9 10 10.00 154.73

10 a 10 10.00 154.73

10 b 10 10.00 154.73

11 10 10.00 154.73

12 10 10.00 154.73FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

7.3.8. Prueba de Datos Dudosos

El U.S. Water Resources Council, recomienda los ajustes que han de emplearse para

detectar “outliers”, que son datos que se apartan notoriamente de la tendencia de los

otros datos. El ANEXO 4 presenta la prueba de datos dudosos.

7.3.9. Precipitación de Diseño

La precipitación de diseño es la magnitud de la lluvia para el período de retorno

seleccionado. Como el rango de datos de la estación no alcanza el período de retorno

de 100 años, se procede a estimarlo mediante métodos estadísticos como es el caso

del método de Gumbel, el cual es muy utilizado en nuestro territorio. El ANEXO 5

presenta el cálculo de la precipitación de diseño para los períodos de retorno de 50 y

100 años para el arroyo.

Estación Repelón

P50= 125.04 mm P100= 136.68 mm

7.3.10. Caudal de Diseño

Vías urbanas

Una vez obtenidos todos los datos antes descritos se procede a estimar el caudal de

diseño mediante el método racional mediante la siguiente formulación.

Formula Racional

Donde:

16

Q= Caudal del flujo (m3/s)

C= Coeficiente de escorrentía (adimensional)

I= Intensidad de diseño (mm/hr)

A= Área de drenaje (Has)

F= Factor de reducción (adimensional)

Tabla 11Caudal de Diseño Vías Urbanas

Eje A (Has) C F I (mm/hora) Q (m3/s)

1 6.80 0.75 1.00 132.92 1.88

2 10.10 0.75 1.00 154.73 3.26

3 3.10 0.75 1.00 141.13 0.91

4 11.70 0.75 1.00 154.73 3.77

5 1.30 0.75 1.00 154.73 0.42

6 2.90 0.75 1.00 133.40 0.81

7 0.80 0.75 1.00 154.73 0.26

8 1.10 0.75 1.00 154.73 0.35

Tabla 11 (continuación)Caudal de Diseño Vías Urbanas

Eje A (Has) C F I (mm/hora) Q (m3/s)

9 9.10 0.75 1.00 154.73 2.93

10 a 0.20 0.75 1.00 154.73 0.06

10 b 0.60 0.75 1.00 154.73 0.19

11 1.10 0.75 1.00 154.73 0.35

12 1.90 0.75 1.00 154.73 0.61FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

Arroyo

La estimación del caudal de diseño para la cuenca del arroyo se realizará mediante el

método SCS. El ANEXO 6 presenta la estimación del caudal de diseño generado.

Soil Conservation Service

Dónde:

Q: Caudal pico (m3/s)

qp: Caudal pico del hidrograma unitario (m3/s.cm)

Pe: Precipitación efectiva (cm)

A: Área de la cuenca (Km2)

Tp: Tiempo al pico del hidrograma (horas)

17

P: Precipitación asociada a un período de retorno (cm)

CN: Número de curva ponderada de la cuenca

Tabla 12Caudales de Diseño Arroyo

CuencaCaudal (m3/s)

Tr 50 años Tr 100 años

Arroyo 9.34 10.78

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

7.4. Dimensionamiento Hidráulico

Una vez estimados los caudales de diseño, se procede a dimensionar las estructuras

de drenaje que transportará el caudal estimado.

Como base metodológica se usará la fórmula de Manning.

Fórmula de Manning

Ecuación de continuidad

Dónde:

Q= Caudal que transporta la sección (m3/s)

A= Área de la sección del conducto (m2)

V= Velocidad media del flujo (m/s)

n= Coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional)

R= Radio hidráulico (m) R= A/Ph y Ph= Perímetro húmedo (m)

S= Pendiente de la línea de energía (m/m)

7.4.1. Análisis Hidráulico

Vías urbanas

Se dimensionarán vías canales para el manejo del drenaje pluvial.

Tabla 13Dimensionamiento Hidráulico Vías Urbanas

Eje Qest (m3/s) Obra n Ancho (m) Alto (m) A (m2) Ph (m) R (m) S (m/m) V (m/s) Qcalc (m3/s)

1 1.88 vía canal 0.015 8.00 0.20 1.60 8.40 0.19 0.0030 1.21 1.93

2 3.26 vía canal 0.015 8.00 0.30 2.40 8.60 0.28 0.0030 1.56 3.74

3 0.91 vía canal 0.015 6.40 0.15 0.96 6.70 0.14 0.0031 1.02 0.98

4 3.77 vía canal 0.015 6.20 0.40 2.48 7.00 0.35 0.0030 1.83 4.53

5 0.42 vía canal 0.015 3.70 0.15 0.56 4.00 0.14 0.0036 1.07 0.59

6 0.81 vía canal 0.015 5.00 0.20 1.00 5.40 0.19 0.0015 0.84 0.84

7 0.26 vía canal 0.015 7.00 0.10 0.70 7.20 0.10 0.0039 0.88 0.62

8 0.35 vía canal 0.015 6.00 0.10 0.60 6.20 0.10 0.0161 1.78 1.07

9 2.93 vía canal 0.015 5.40 0.25 1.35 5.90 0.23 0.0110 2.62 3.53

18

10a 0.06 vía canal 0.015 3.50 0.10 0.35 3.70 0.09 0.0079 1.23 0.43

10b 0.19 vía canal 0.015 3.50 0.10 0.35 3.70 0.09 0.0104 1.41 0.49

11 0.35 vía canal 0.015 3.50 0.10 0.35 3.70 0.09 0.0088 1.30 0.45

12 0.61 vía canal 0.015 3.50 0.15 0.53 3.80 0.14 0.0137 2.09 1.09FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

El alto corresponde a la altura de los bordillos.

Arroyo

Figura 3

Análisis Hidráulico Arroyo

Ancho: 2.00 m

Alto: 1.20 m

Pendiente longitudinal: 0.0105 m/m

Material: Concreto reforzado

19

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La selección de las variables como períodos de retorno, coeficientes de

escorrentía y coeficientes de rugosidad empleados en este estudio

corresponden a datos validados por diferentes entidades e instituciones

acreditadas.

El empleo de las metodologías de análisis y diseño utilizadas en este estudio

corresponden a las normalmente usadas por los consultores hidráulicos.

Realizar mantenimiento y limpieza a las vías de manera periódica,

especialmente antes de los períodos invernales.

La escorrentía superficial generada en la parte alta y media de la cuenca es

interceptada por los numerosos surcos construidos con fines agrícolas.

Las vías urbanas denominadas como eje 1 y 2 drenan directamente hacia la

laguna del Guájaro, mientras que las vías urbanas denominadas como eje 7, 8,

9, 10a, 10b hacia el eje 64; los ejes 5, 6 hacia el eje 3 y el eje 3 hacia el arroyo

que se encuentra canalizado parcialmente.

Ing. Gustavo Adolfo Camargo ArévaloM.P. 08202-74453 ATL

20

ANEXOS

21

ANEXO 1INFORMACIÓN HIDROLÓGICA ESTACIÓN REPELÓN

22

23

I D E A M - INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES SISTEMA DE INFORMACION VALORES MAXIMOS MENSUALES DE PRECIPITACION (mms) NACIONAL AMBIENTAL EN 24 HORAS FECHA DE PROCESO : 2005/12/13 ESTACION : 2903507 REPELON

LATITUD 1030 N TIPO EST CP DEPTO ATLANTICO FECHA-INSTALACION 1963-SEP LONGITUD 7508 W ENTIDAD 01 IDEAM MUNICIPIO REPELON FECHA-SUSPENSION ELEVACION 0010 m.s.n.m REGIONAL 02 ATLANTICO CORRIENTE CGA GUAJARO

************************************************************************************************************************************ A#O EST ENT ENERO * FEBRE * MARZO * ABRIL * MAYO * JUNIO * JULIO * AGOST * SEPTI * OCTUB * NOVIE * DICIE * VR ANUAL *************************************************************************************************************************************

1957 2 01 .0 3.5 10.0 9.0 53.5 9.0 26.5 16.0 62.0 25.0 47.0 .0 62.0 1958 2 01 .0 .0 30.0 6.0 88.0 33.0 5.0 37.0 35.0 27.0 15.0 18.0 88.0 1959 2 01 .0 .0 .0 35.0 47.0 28.0 15.0 12.0 11.5 43.5 11.0 3.8 47.0 1960 2 01 5.8 5.5 5.5 67.5 47.0 24.0 49.3 53.4 27.5 15.7 108.3 108.3 3 1961 2 01 .0 18.0 3.3 40.0 48.5 15.5 39.0 1.0 48.5 3 1963 4 11 13.4 55.2 13.7 .0 55.2 3 1964 4 11 1.7 .0 3.0 42.5 7.1 22.8 37.4 22.3 25.3 54.0 3 15.9 .0 54.0 3 1965 4 11 .0 .0 .0 8.9 54.1 39.9 18.9 55.0 40.0 60.0 40.0 2.0 60.0 1966 2 01 23.0 43.0 33.0 34.0 37.0 15.0 43.0 3 1967 2 01 .0 .0 .0 30.0 14.0 28.0 25.0 82.0 45.0 32.0 17.0 21.0 82.0 1968 4 11 .0 5.0 56.0 38.0 18.0 * 69.1 29.2 .3 69.1 3 1969 2 01 2.8 .0 2.4 54.5 25.7 20.9 12.2 40.5 54.0 47.0 3 51.0 33.0 54.5 3 1970 2 01 * 1.0 3 32.0 13.0 3 38.0 43.2 49.4 3 49.4 3 1971 2 01 25.9 .0 16.0 3 15.0 4.5 27.4 27.4 35.0 3 51.3 38.2 7.5 15.5 51.3 3 1972 2 01 1.5 .8 6.8 31.0 10.0 3 82.0 3 6.0 15.3 26.9 29.3 35.0 2.1 82.0 3 1973 2 01 6.8 .0 .0 24.0 29.3 64.1 50.1 28.9 35.3 41.5 1.3 64.1 3 1974 2 01 1.1 .0 44.0 17.6 20.0 43.0 38.0 23.0 27.0 42.0 56.0 7.0 56.0 1975 2 01 .0 2.0 2.1 1.4 22.0 68.0 45.0 30.0 72.3 50.2 46.9 36.6 72.3 1976 2 01 8.0 .0 .0 44.1 33.0 42.5 6.0 55.7 44.0 5.5 55.7 3 1977 2 01 .0 .0 .0 2.0 42.1 5.7 34.5 59.5 40.0 44.5 49.7 2.2 59.5 1978 2 01 .0 20.5 26.0 81.0 35.2 11.8 36.1 19.6 57.5 95.6 64.1 65.2 95.6 1979 2 01 .0 1.7 .0 51.0 3 38.8 94.5 3 23.7 23.8 33.0 3 35.0 66.2 18.5 94.5 3 1980 2 01 1.1 3 .5 3 .0 3 25.7 3 26.4 3 58.7 26.9 71.6 43.8 22.0 18.2 10.4 3 71.6 3 1981 2 01 25.0 .0 2.2 69.3 49.6 10.4 18.7 34.6 14.4 41.2 48.2 5.3 69.3 1982 2 01 3.0 12.5 13.0 16.1 32.3 25.8 6.9 67.0 52.2 17.5 6.2 17.0 67.0 1983 2 01 .0 .0 35.0 27.2 19.2 68.3 10.0 31.2 57.5 49.5 34.5 34.6 68.3 1984 2 01 .0 1.5 .0 9.8 78.0 19.2 12.0 34.2 21.5 3 101.8 56.4 .0 101.8 3 1985 2 01 .0 .0 .0 12.0 60.5 41.0 28.0 31.7 33.5 105.0 20.8 39.6 105.0 1986 2 01 .0 27.0 6.5 40.4 42.8 34.1 5.4 65.0 19.2 67.0 3.5 9.5 67.0 1987 1 01 .0 .0 .9 1 .0 32.0 25.0 21.5 28.0 30.0 17.0 16.5 1 32.0 3 1988 1 01 .0 .3 1 .0 22.0 31.0 32.0 7.8 26.5 39.7 160.3 36.2 3.0 160.3 1989 1 01 .3 .0 23.7 69.8 25.2 3 33.6 12.5 20.8 21.4 41.8 21.8 34.5 69.8 3

24

1990 2 01 .0 .0 .0 2.7 1 65.2 34.2 23.5 27.0 17.8 44.1 88.0 18.7 88.0 1991 2 01 .0 13.8 10.5 23.2 50.5 15.2 5.5 17.5 40.5 49.0 9.8 .8 1 50.5 1992 2 01 .0 .0 .5 19.2 47.0 44.5 25.3 18.5 36.0 51.5 60.0 5.1 60.0 1993 2 01 60.7 .0 28.7 71.8 77.1 50.2 10.1 23.3 31.0 56.2 40.3 3.3 77.1 1994 2 01 .1 20.0 26.0 37.7 29.0 21.0 16.2 16.3 34.3 22.5 35.2 .0 37.7 1995 2 01 2.7 .0 6.9 11.3 76.7 51.3 58.0 3 52.7 19.8 34.5 10.1 .1 76.7 3 1996 2 01 3.5 3.0 1 15.7 3.7 20.8 43.5 34.7 54.0 43.3 42.9 1 32.0 51.5 54.0 1997 2 01 3.7 .0 .0 22.2 17.7 41.2 4.5 12.1 51.5 .0 51.5 3 1998 1 01 .0 .0 3 20.0 3 35.0 76.0 49.0 47.0 47.0 28.0 76.0 3 1999 1 01 .0 3 18.0 55.5 23.0 55.0 26.4 27.0 39.5 53.0 30.0 32.8 1 12.2 55.5 3 2000 1 01 13.2 43.0 .3 20.2 18.0 13.9 3 20.1 21.8 107.3 6.8 107.3 3 2001 1 01 .0 .0 3 11.7 51.0 18.0 6.4 3 63.4 25.2 20.8 70.9 36.0 34.5 70.9 3 2002 1 01 1.0 .0 2.5 20.0 16.8 29.8 17.0 3 38.9 35.0 20.4 6.0 3 38.9 3 2003 1 01 .0 .0 3 35.2 3 16.3 3 11.6 3 74.8 37.2 63.2 74.8 3 2004 1 01 .0 .0 .0 3 8.5 48.9 15.2 32.0 37.0 42.0 94.7 63.6 4.1 94.7 3 2005 1 01 3.2 .0 13.0 7.0 100.2 3 34.5 32.3 3 100.2 3

MEDIOS 3.9 4.4 10.0 27.0 40.5 35.5 25.5 35.4 35.2 48.2 36.3 16.0 26.5MAXIMOS 60.7 43.0 55.5 81.0 100.2 94.5 64.1 82.0 72.3 160.3 107.3 108.3 160.3MINIMOS 0.0 0.0 0.0 0.0 4.5 5.7 4.5 12.0 11.5 12.1 3.5 0.0 0.0

25

ANEXO 2ÁREA DE DRENAJE ARROYO

26

27

ANEXO 3CURVA I-D-F ESTACIÓN REPELÓN

28

29

ANEXO 4PRUEBA DE DATOS DUDOSOS ESTACIÓN REPELÓN

30

Año Pmax 24 h Orden P Log P1957 62.00 1 160.30 2.2049341958 88.00 2 108.30 2.0346281959 47.00 3 107.30 2.03061960 108.30 4 105.00 2.0211891961 48.50 5 101.80 2.0077481963 55.20 6 100.20 2.000868 n= 471964 54.00 7 95.60 1.980458 Kn= 2.7441965 60.00 8 94.70 1.976351966 43.00 9 94.50 1.975432 yH= 2.197939 PH= 157.7391

1967 82.00 10 88.00 1.944483 yL= 1.463932 PL= 29.10261968 69.10 11 88.00 1.9444831969 54.50 12 82.00 1.9138141970 49.40 13 82.00 1.9138141971 51.30 14 77.10 1.8870541972 82.00 15 76.70 1.8847951973 64.10 16 76.00 1.8808141974 56.00 17 74.80 1.8739021975 72.30 18 72.30 1.8591381976 55.70 19 71.60 1.8549131977 59.50 20 70.90 1.8506461978 95.60 21 69.80 1.8438551979 94.50 22 69.30 1.8407331980 71.60 23 69.10 1.8394781981 69.30 24 68.30 1.8344211982 67.00 25 67.00 1.8260751983 68.30 26 67.00 1.8260751984 101.80 27 64.10 1.8068581985 105.00 28 62.00 1.7923921986 67.00 29 60.00 1.7781511987 32.00 30 60.00 1.7781511988 160.30 31 59.50 1.7745171989 69.80 32 56.00 1.7481881990 88.00 33 55.70 1.7458551991 50.50 34 55.50 1.7442931992 60.00 35 55.20 1.7419391993 77.10 36 54.50 1.7363971994 37.70 37 54.00 1.7323941995 76.70 38 54.00 1.7323941996 54.00 39 51.50 1.7118071997 51.50 40 51.30 1.7101171998 76.00 41 50.50 1.7032911999 55.50 42 49.40 1.6937272000 107.30 43 48.50 1.6857422001 70.90 44 47.00 1.6720982003 74.80 45 43.00 1.6334682004 94.70 46 37.70 1.5763412005 100.20 47 32.00 1.50515

71.04 1.8323.22 0.13

Se descarta un valor del registro. P=160.30 mm

PRUEBA DE DATOS DUDOSOS

തݕ��ு�ൌݕ ܭ �ݕ ൌݕ��തൌܭ� �

31

32

ANEXO 5PRECIPITRACIÓN DE DISEÑO. MÉTODO DE GUMBEL

33

Orden P (mm)1 108.302 107.303 105.004 101.805 100.20 n= 466 95.60 Yn= 0.5468

7 94.70 σn= 1.15388 94.509 88.00 Tr= 50 Kn= 2.90790310 88.00 Tr= 100 Kn= 3.51304311 82.0012 82.00 P50= 125.04 mm

13 77.10 P100= 136.68 mm14 76.7015 76.0016 74.8017 72.3018 71.6019 70.9020 69.8021 69.3022 69.1023 68.3024 67.0025 67.0026 64.1027 62.0028 60.0029 60.0030 59.5031 56.0032 55.7033 55.5034 55.2035 54.5036 54.0037 54.0038 51.5039 51.3040 50.5041 49.4042 48.5043 47.0044 43.0045 37.7046 32.00

Media 69.10 mmDesv. Est 19.24 mm

VALORES DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA POR EL MÉTODO DE GUMBEL

��௫ ൌ����ത ܭ �ܭ ൌ��ൌ�ͳߪ �ܮ ൌܮ��

� ൌ�ͳ� ൌ�

�ߪ

34

35

ANEXO 6CAUDAL DE DISEÑO ARROYO

36

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL SCS

qp= Caudal pico en el hidrograma unitario en m3/s.cm

tr= Duración de la lluvia efectiva en horas

tp= Tiempo de retardo en horas

Tp= Tiempo de ocurrencia del pico en horas

tb= Tiempo base del hidrograma unitario en horas

ESTIMACIÓN CAUDALMÉTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS)

tr

Tp 1.67Tp

tr/2 tp

tb

qP

37

Diagrama de flujo (V.T. Chow)

1

2

3

4

5

6

7

cr tt 2

cp tt 6.0

pr

p tt

T 2

pb Tt 67.2

pp T

Aq

08.2

epPqQ

32.202032

08.5508

2

CNP

CNP

Pe

Datos previos

tc= Tiempo de concentración en horas tc= 0.68 horas

A= Área de drenaje en Km2 A= 11.42 Km2

A'= Área corregida en Km2 F= 0.88

CN= Número de curva A'= 10.05 Km2

P= Precipitación neta en cm CN= 76P= 12.50 cm Tr=50 añosP= 13.67 cm Tr=100 años

Resultados

tr= 1.65 horas

tp= 0.41 horas

Tp= 1.23 horas

tb= 3.29 horas

qp= 1.49 m3/s.cm

Pe= 6.28 cm Tr=50 años

Pe= 7.25 cm Tr=100 años

Q= 9.34 m3/s Tr=50 años

Q= 10.78 m3/s Tr=100 años

ESTIMACIÓN CAUDALMÉTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS)

38