Estudio Hidrológico – Hidráulico Para Vertedero Sanitario Comuna de Puchuncaví

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Estudio hidrológico – hidráulico para vertedero sanitario Comuna de Puchuncaví Manuel Cerda Gaete Villanelo Alto 581 – Viña del Mar Ingeniero Civil – M.Sc. e-mail: [email protected] Página 1 Consultor Tel: 9 2304693 32 2273625 1. INTRODUCCIÓN El presente estudio tiene por finalidad determinar la influencia de la crecida correspondiente a un período de recurrencia de 100 años sobre el sitio de emplazamiento del vertedero de la comuna de Puchuncaví, Región de Valparaíso, ubicado en las coordenadas UTM Este 273335, Norte 6372841. El estudio presenta el resultado del análisis de precipitaciones del área, a partir de información obtenida de la estación pluviométrica Hacienda Puchuncaví, Región de Valparaíso.. El estudio hidrológico se complementa con los métodos de estimación de crecidas recomendado por la Dirección General de Aguas en su Manual de cálculo de crecidas y caudales mínimos en cuencas sin información fluviométrica. Se presenta también un análisis de la condición hidráulica de los cauces que escurren hacia el vertedero y sus efectos sobre el pie del mismo.. 2. OBJETIVOS DEL ESTUDIO Realizar un estudio hidrológico del área de influencia de las instalaciones del vertedero de la comuna de Puchuncaví. Determinar los puntos de control hidrológico clave en las instalaciones y establecer los caudales máximos en ellos para períodos de retorno de hasta 100 años. Calcular la sección de escurrimiento hidráulico en los cauces aledaños a las instalaciones en los puntos de control establecidos y comparar los niveles superficiales de agua máximos alcanzados para períodos de retorno de hasta 100 años con los niveles de emplazamiento del material depositado en el vertedero. Determinar el riesgo de remoción del material del vertedero por efecto de los caudales producidos para períodos de retorno de hasta 100 años.

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Hidráulico Para Vertedero Sanitario Comuna de Puchuncaví

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1. INTRODUCCIÓN

El presente estudio tiene por finalidad determinar la influencia de la crecida

correspondiente a un período de recurrencia de 100 años sobre el sitio de

emplazamiento del vertedero de la comuna de Puchuncaví, Región de

Valparaíso, ubicado en las coordenadas UTM Este 273335, Norte 6372841.

El estudio presenta el resultado del análisis de precipitaciones del área, a partir

de información obtenida de la estación pluviométrica Hacienda Puchuncaví,

Región de Valparaíso.. El estudio hidrológico se complementa con los métodos

de estimación de crecidas recomendado por la Dirección General de Aguas en

su Manual de cálculo de crecidas y caudales mínimos en cuencas sin

información fluviométrica.

Se presenta también un análisis de la condición hidráulica de los cauces que

escurren hacia el vertedero y sus efectos sobre el pie del mismo..

2. OBJETIVOS DEL ESTUDIO

Realizar un estudio hidrológico del área de influencia de las

instalaciones del vertedero de la comuna de Puchuncaví.

Determinar los puntos de control hidrológico clave en las instalaciones

y establecer los caudales máximos en ellos para períodos de retorno

de hasta 100 años.

Calcular la sección de escurrimiento hidráulico en los cauces aledaños

a las instalaciones en los puntos de control establecidos y comparar los

niveles superficiales de agua máximos alcanzados para períodos de

retorno de hasta 100 años con los niveles de emplazamiento del

material depositado en el vertedero.

Determinar el riesgo de remoción del material del vertedero por efecto

de los caudales producidos para períodos de retorno de hasta 100

años.

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Sugerir las medidas de seguridad contra el eventual arrastre de sólidos

por crecida de los cauces naturales, de ser necesarias.

3. ESTUDIO HIDROLÓGICO

3.1. Definición de los puntos de control y cuencas aportantes

En la zona de emplazamiento del vertedero de la comuna de Puchuncaví se

determinaron 3 puntos de control. Un punto se encuentra ubicado en las

coordenadas UTM Este 273291.71 Norte 6372531.76, el segundo punto en

las coordenadas UTM Este 273299.56 Norte 6372678.07, y el tercer punto en

las coordenadas UTM Este 273207.41 Norte 6372731.08. Adicionalmente, se

consideró un punto extra en la elevación más baja del vertedero con el objeto

de estimar los aportes de agua producidos por el mismo. Las coordenadas

UTM de este punto son Este 273261.13 Norte 6372744.21. La figura 3.1

muestra la ubicación de estos puntos.

Figura 3.1. Ubicación de los puntos de control.

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Una vez establecidos los puntos de control se procedió a determinar las

cuencas que subtiende cada uno de ellos. La denominación asignada en este

estudio a cada cuenca es la siguiente:

Cuenca 1: aquella que subtiende el primer punto de control ó punto 1

descrito en el párrafo anterior.

Cuenca 2: al segundo punto ó punto 2 antes definido.

Cuenca 3: al tercero ó punto 3 y

Cuenca Vertedero: a aquella que vierte hacia el punto más bajo del

vertedero.

Además, se identificaron otras 2 cuencas que se sitúan sobre el mismo

vertedero y que vierten hacia los puntos de control 2 y 3. Estas se denominan:

Cuenca 2V: la que drena sobre el punto de control 2.

Cuenca 3V: la que drena sobre el punto de control 3.

Las cuencas pueden observarse en las figuras 3.2 a 3.4 que siguen.

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Figura 3.2. Ubicación y forma de la Cuenca 1 y la Cuenca Vertedero.

Figura 3.3. Ubicación y forma de la Cuenca 2 y la Cuenca 2V.

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Figura 3.4. Ubicación y forma de la Cuenca 3 y la Cuenca 3V.

3.2. Determinación de los factores fisiográficos de cada cuenca

Con las cuencas establecidas se procedió a determinar los factores

fisiográficos de mayor relevancia respecto del objetivo perseguido, esto es la

determinación de caudales. Estos factores son el área, el largo del cauce

principal, las elevaciones máxima y mínima, la pendiente media y el largo

desde el punto de control hasta centro de gravedad de cada cuenca. Los

valores de cada uno de estos factores fisiográficos para cada cuenca se

presentan en la tabla 3.1.

Tabla 3.1. Valores de los factores fisiográficos según cuenca.

Área Largo cauce Cota máxima Cota Mínima Pendiente media Lar. a c. grav.

Ha m m m m/m m

1 3.56 279 64 58 0.02 126

2 4.53 351 64 54 0.03 211

2V 0.65 112 57 54 0.03 71

3 0.97 159 52 49 0.02 83

3V 2.26 179 57 49 0.04 100

Vertedero 3.23 206 57 50 0.03 100

Cuenca

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3.3. Precipitaciones

Se tomó como base de información hidrológica la correspondiente a la

estación pluviométrica Hacienda Puchuncaví ubicada en la localidad del

mismo nombre en la Región de Valparaíso, ya que es la más cercana al sitio

de emplazamiento del vertedero.

Mediante ajustes de varias distribuciones estadísticas teóricas a los datos de

precipitación y pruebas de bondad de ajuste, se comprueba que la estadística

de precipitación se ajusta adecuadamente a una distribución estadística

teórica tipo Gumbel.

La Tabla 3.2 presenta los valores de precipitaciones de 24 horas de duración

para los periodos de retorno de 2, 5, 10; 25; 50 y 100 años, obtenidos a

partir del ajuste de los valores a la distribución Gumbel y de amplificar los

valores del ajuste por un factor de 1,13 como corrección de las precipitaciones

de una duración menor a 24 horas (Manual de cálculo de crecidas y caudales

mínimos en cuencas sin información pluviométrica, 2004).

Tabla 3.2. Precipitaciones para diferentes periodos de retorno.

T Precipitación máx

años de 24 horas (mm)

2 66.6

5 92.8

10 110.1

25 132.1

50 148.3

100 164.5

3.4. Determinación de caudales

La determinación del caudal de cada una de las cuencas se realizó mediante

los métodos DGA-AC, Verni y King Modificado, Racional e Hidrograma

Unitario Sintético tipo Linsley, descritos en el “Manual de cálculo de crecidas

y caudales mínimos en cuencas sin información pluviométrica” de la Dirección

de Aguas del Ministerio de Obras Pública.

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Método DGA-AC

El primer paso de la metodología consiste en determinar a qué zona

homogénea del país, establecida en el método, pertenecen las distintas

cuencas en estudio. En este caso las cuencas se encuentran entre el paralelo

32 y 35 Sur, tienen un área máxima de 4,53 ha, y están ubicadas en una zona

con una precipitación media anual de aproximadamente 500 mm y con una

precipitación máxima de 24 horas para un periodo de retorno de 10 años de

110 mm/hr, por lo que la zona homogénea en la que se encuentran es la

denominada “Np”.

Seguidamente, se determina el caudal medio diario máximo para el periodo

de retorno de 10 años para cada cuenca. Los valores obtenidos se presentan

en la tabla 3.3.

Tabla 3.3. Caudales medio diario máximo para un periodo de retorno de 10

años para cada cuenca.

Cuenca Q10 (m3/s)

1 0.0261

2 0.0325

2V 0.0055

3 0.0079

3V 0.0172

Vertedero 0.0239

Con los valores de los caudales medio diario máximo de cada cuenca así

determinados y la curva de frecuencia máxima regional establecida en el

“Manual de cálculo de crecidas y caudales mínimos en cuencas sin

información pluviométrica” (Dga-MOP) se obtiene la curva de frecuencia de

caudales medios diarios máximos para cada cuenca. Estos valores se

presentan en la tabla 3.4.

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Tabla 3.4. Caudales medios diarios máximos para cada cuenca y para

diferentes periodos de retorno.

T

años 1 2 2V 3 3V Vertedero

2 0.0052 0.0065 0.0011 0.0016 0.0034 0.0048

5 0.0149 0.0185 0.0136 0.0045 0.0098 0.0136

10 0.0261 0.0325 0.0239 0.0079 0.0172 0.0239

25 0.0506 0.0631 0.0464 0.0154 0.0334 0.0464

50 0.0777 0.0969 0.0712 0.0237 0.0514 0.0712

100 0.1142 0.1424 0.1047 0.0348 0.0755 0.1047

Caudal medio diario por Cuenca (m3/s)

Finalmente, para determinar el caudal instantáneo máximo de la cuenca se

debe aplicar un factor de conversión propuesto por la DGA, que en el caso de

las cuencas en estudio corresponde a 1,87. De esta forma los caudales

instantáneos máximos para cada periodo de retorno y cuenca quedan

determinados tal como se muestra en la tabla 3.5.

Tabla 3.5. Caudales instantáneos máximos para cada cuenca y periodo de

retorno.

T

años 1 2 2V 3 3V Vertedero

2 0.010 0.012 0.002 0.003 0.006 0.009

5 0.028 0.035 0.025 0.008 0.018 0.025

10 0.049 0.061 0.045 0.015 0.032 0.045

20 0.095 0.118 0.087 0.029 0.063 0.087

50 0.145 0.181 0.133 0.044 0.096 0.133

100 0.214 0.266 0.196 0.065 0.141 0.196

Caudal instan. máx. por Cuenca (m3/s)

Método Verni y King Modificado

El método está basado en la fórmula de Verni y King, que relaciona el caudal

instantáneo máximo de la crecida con la precipitación diaria máxima y el área

pluvial a través de una relación de potencias.

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El procedimiento de cálculo consiste en determinar el coeficiente empírico de

ajuste y calibración correspondiente a las cuencas, que en este caso es de

0,29 por encontrarse las cuencas en la Región de Valparaíso.

Con este coeficiente se determina la curva de frecuencia del coeficiente

empírico en función del periodo de retorno. En la tabla 3.6 siguiente se

muestran los valores del coeficiente para periodos de retorno entre 2 a 100

años.

Tabla 3.6. Valores del coeficiente empírico para diferentes periodo de retorno.

T C(T)

años Reg Val

2 0.1102

5 0.2436

10 0.2900

25 0.3538

50 0.4002

100 0.4611

Aplicando la formula de Verní y King con los coeficientes empíricos para cada

periodo de retorno y para cada cuenca, se determinan los caudales máximos

instantáneos para cada periodo de retorno, que se muestran en la tabla 3.7.

Tabla 3.7. Caudales máximos instantáneos para cada cuenca según el

periodo de retorno.

T

años 1 2 2V 3 3V Vertedero

2 0.012 0.015 0.003 0.004 0.008 0.011

5 0.027 0.034 0.006 0.009 0.018 0.025

10 0.032 0.040 0.007 0.010 0.022 0.030

25 0.040 0.049 0.009 0.013 0.027 0.036

50 0.045 0.055 0.010 0.014 0.030 0.041

100 0.051 0.064 0.011 0.016 0.035 0.047

Caudal inst. máx. por Cuenca (m3/s)

Método racional

Este método es ampliamente conocido en Hidrología y consiste en determinar

el caudal máximo en función del coeficiente de escorrentía, área de la cuenca

y la intensidad de la precipitación.

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La intensidad de la precipitación se obtiene por medio de las curvas de

Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) de la zona. En este caso, la obtención

de los valores de las curvas IDF se hizo por medio de la formula de Grunsky.

Los valores de las curvas IDF desarrolladas se muestran en la tabla 3.8 y en

la figura 3.5.

Tabla 3.8. Valores de las curvas IDF para distintos periodos de retorno y

tiempos iguales o menores a 60 minutos.

Tiempo

min T = 2 T = 5 T = 10 T = 25 T = 50 T = 100

5 48.91 66.20 77.88 86.37 97.20 104.13

10 34.58 46.81 55.07 61.07 68.73 73.63

15 28.24 38.22 44.96 49.87 56.12 60.12

20 24.45 33.10 38.94 43.18 48.60 52.06

25 21.87 29.60 34.83 38.63 43.47 46.57

30 19.97 27.03 31.79 35.26 39.68 42.51

35 18.49 25.02 29.44 32.64 36.74 39.36

40 17.29 23.40 27.54 30.54 34.36 36.81

45 16.30 22.07 25.96 28.79 32.40 34.71

50 15.47 20.93 24.63 27.31 30.74 32.93

55 14.75 19.96 23.48 26.04 29.31 31.40

60 14.12 19.11 22.48 24.93 28.06 30.06

Intensidad de la lluvia para los periodos de retorno T (mm/hr)

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tiempo (min)

Intn

esid

ad

(m

m/h

r)

T = 2

T = 5

T = 10

T = 25

T = 50

T = 100

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Figura 3.5. Curvas IDF para tiempos de duración menores a 60 minutos y

diferentes periodos de retorno.

La aplicación del método racional para el cálculo del caudal máximo, exige la

determinación del tiempo de concentración de cada cuenca en estudio. La

determinación del tiempo de concentración se realizó por la fórmula de

California Curlvert Practice y la fórmula de Kirpich. Los tiempos de

concentración para las cuencas 2V, 3, 3V y Vertedero resultaron menores a 5

minutos por ambos métodos, situación que se considera inadecuada ya que el

tiempo no es suficiente para que en las cuencas estudiadas se forme una

lámina de agua con la carga hidráulica necesaria para escurrir

superficialmente. En consecuencia se asumió 5 minutos como tiempo de

concentración para estas cuencas.

En la tabla 3.9 se presentan los valores del tiempo de concentración

obtenidos y asumidos para cada cuenca, y en la tabla 3.10 las intensidades

para el tiempo de concentración establecido, obtenidas de la respectiva curva

IDF antes presentada (Figura 3.5).

Tabla 3.9. Valores de los tiempos de concentración obtenidos.

California Kirpich Asumido

min min min

1 6.5 6.5 6.5

2 7.0 7.0 7.0

2V 3.0 3.0 5.0

3 4.5 4.4 5.0

3V 3.5 3.5 5.0

Vertedero 4.3 4.3 5.0

Cuenca

Tabla 3.10. Intensidades de precipitación para distintos tiempos de

concentración y diferentes periodos de retorno.

T

años 5 min 6.5 min 7 min

2 48.91 42.90 41.34

5 66.20 58.06 55.95

10 77.88 68.31 65.82

25 86.37 75.75 73.00

50 97.20 85.25 82.14

100 104.13 91.33 88.00

Intensidad mm/hr

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Aplicando la fórmula del método racional se determinaron los caudales

instantáneos máximos para diferentes periodos de retorno que se presentan

en la tabla 3.11.

Tabla 3.11. Valores de los caudales instantáneos máximos para diferentes

periodos de retorno según cuenca.

T

años 1 2 2V 3 3V Vertedero

2 0.064 0.079 0.013 0.020 0.047 0.067

5 0.193 0.236 0.040 0.060 0.140 0.200

10 0.270 0.331 0.056 0.084 0.196 0.280

20 0.365 0.448 0.076 0.114 0.265 0.379

50 0.465 0.570 0.096 0.145 0.337 0.482

100 0.574 0.704 0.119 0.178 0.416 0.595

Caudal inst. máx. por Cuenca (m3/s)

Método del Hidrograma Unitario Sintético tipo Linsley (HUS)

El método consiste en relacionar algunos factores fisiográficos con el

desarrollo de un hidrograma de crecida en el punto de control. El uso de este

método en el presente estudio se justifica en la utilización del caudal máximo

del hidrograma para compararlo con los valores máximos instantáneos

obtenidos por los otros métodos. En consecuencia, en esta oportunidad no se

desarrolla completamente el hidrograma, sino sólo hasta el cálculo del caudal

máximo, para cada cuenca y periodo de retorno.

La determinación de los parámetros básicos del hidrograma, necesarios para

establecer el caudal máximo, se realizó mediante las funciones establecidas

en el “Manual de cálculo de crecidas y caudales mínimos en cuencas sin

información flumviométrica”. Los valores de estos parámetros se presentan en

la tabla 3.12.

Tabla 3.12. Valores de los parámetros del HUS para cada cuenca.

Parámetro

1 2 2V 3 3V Vertedero

tiempo al peak (hr) 0.18 0.23 0.09 0.12 0.11 0.13

tiempo base (hr) 1.3 1.6 0.8 1.0 0.9 1.0

caudal peak (lt/s/mm/km2) 572.5 467.1 978.8 779.2 812.2 739.9

Cuenca

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El caudal Peak de cada cuenca se obtiene multiplicando los valores del

caudal peak del HUS por el área de cada cuenca y el valor de la precipitación

efectiva correspondiente a cada periodo de retorno. El valor de la

precipitación efectiva se determinó aplicando el coeficiente empírico de ajuste

y calibración determinado en el método de Verni y King modificado, a la

precipitación de 24 hr para cada periodo de retorno. Se asumió un caudal

base nulo, lo que corresponde a la realidad.

De esta forma los valores de los caudales Peak son los presentados en la

tabla 3.13.

3.13. Caudales Peak para diferentes periodos de retorno según cuenca.

T

años 1 2 2V 3 3V Vertedero

2 0.004 0.004 0.001 0.001 0.004 0.005

5 0.012 0.013 0.004 0.005 0.011 0.015

10 0.018 0.018 0.005 0.007 0.016 0.021

20 0.026 0.027 0.008 0.010 0.023 0.030

50 0.033 0.034 0.010 0.012 0.029 0.038

100 0.042 0.043 0.013 0.015 0.038 0.049

Caudal Peak por Cuenca (m3/s)

Resumen de valores de caudales máximos

En las tablas 3.14 a 3.19 se presentan los resúmenes de los valores máximos

para cada cuenca según el método utilizado para diferentes periodos de

retorno.

Tabla 3.14. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca 1.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.010 0.012 0.064 0.00

5 0.028 0.027 0.193 0.01

10 0.049 0.032 0.270 0.02

25 0.095 0.040 0.365 0.03

50 0.145 0.045 0.465 0.03

100 0.214 0.051 0.574 0.04

Caudal máximo (m3/s) Cuenca 1

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Tabla 3.15. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca 2.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.012 0.015 0.079 0.004

5 0.035 0.034 0.236 0.013

10 0.061 0.040 0.331 0.018

25 0.118 0.049 0.448 0.027

50 0.181 0.055 0.570 0.034

100 0.266 0.064 0.704 0.043

Caudal máximo (m3/s) Cuenca 2

Tabla 3.16. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca 2V.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.002 0.003 0.013 0.001

5 0.025 0.006 0.040 0.004

10 0.045 0.007 0.056 0.005

25 0.087 0.009 0.076 0.008

50 0.133 0.010 0.096 0.010

100 0.196 0.011 0.119 0.013

Caudal máximo (m3/s) Cuenca 2V

Tabla 3.17. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca 3.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.003 0.004 0.020 0.001

5 0.008 0.009 0.060 0.005

10 0.015 0.010 0.084 0.007

25 0.029 0.013 0.114 0.010

50 0.044 0.014 0.145 0.012

100 0.065 0.016 0.178 0.015

Caudal máximo (m3/s) Cuenca 3

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Tabla 3.18. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca 3V.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.006 0.008 0.047 0.004

5 0.018 0.018 0.140 0.011

10 0.032 0.022 0.196 0.016

25 0.063 0.027 0.265 0.023

50 0.096 0.030 0.337 0.029

100 0.141 0.035 0.416 0.038

Caudal máximo (m3/s) Cuenca 3V

Tabla 3.19. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno para la Cuenca Vertedero.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.009 0.011 0.067 0.005

5 0.025 0.025 0.200 0.015

10 0.045 0.030 0.280 0.021

25 0.087 0.036 0.379 0.030

50 0.133 0.041 0.482 0.038

100 0.196 0.047 0.595 0.049

Caudal máximo (m3/s) Cuenca Vertedero

Finalmente en las tablas 3.20 a 3.23 se presentan los valores de los caudales

de escurrimiento superficial que convergen a cada uno de los puntos de

control.

Tabla 3.20. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno que converge al punto de control 1.

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T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.010 0.012 0.064 0.00

5 0.028 0.027 0.193 0.01

10 0.049 0.032 0.270 0.02

25 0.095 0.040 0.365 0.03

50 0.145 0.045 0.465 0.03

100 0.214 0.051 0.574 0.04

Caudal máximo (m3/s)

Tabla 3.21. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno que converge al punto de control 2.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.014 0.018 0.092 0.005

5 0.060 0.040 0.276 0.017

10 0.105 0.047 0.387 0.024

25 0.205 0.058 0.524 0.035

50 0.314 0.065 0.667 0.044

100 0.462 0.075 0.823 0.056

Caudal máximo (m3/s)

Tabla 3.22. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno que converge al punto de control 3.

T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.009 0.012 0.067 0.005

5 0.027 0.027 0.200 0.016

10 0.047 0.032 0.280 0.022

25 0.091 0.039 0.379 0.033

50 0.140 0.044 0.482 0.042

100 0.206 0.051 0.595 0.053

Caudal máximo (m3/s)

Tabla 3.23. Caudales máximo según método de cálculo utilizado y periodo de

retorno que converge al punto de control vertedero.

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T

años DGA-AC Verni y King M. Racional HUS

2 0.009 0.011 0.067 0.005

5 0.025 0.025 0.200 0.015

10 0.045 0.030 0.280 0.021

25 0.087 0.036 0.379 0.030

50 0.133 0.041 0.482 0.038

100 0.196 0.047 0.595 0.049

Caudal máximo (m3/s)

Como criterio conservador se decide adoptar los valores obtenidos por el

método Racional para todos los puntos de control.

4. ANÁLISIS HIDRÁULICO SIMPLIFICADO

Asumiendo una condición hidráulica simplificada, pero conservadora respecto

de la altura que alcanza el agua en la quebrada en los puntos de control, se

utilizó la conocida expresión de Manning bajo flujo permanente y uniforme,

con el máximo caudal adoptado para una crecida de probabilidad de

excedencia igual a 1 %. Con este método se obtienen los valores de altura del

agua en el cauce natural, que se comparan con las elevaciones que

presentará el relleno sanitario. Se logra así los siguientes resultados.

Punto de control 1

Comprende la Cuenca 1. Caudal calculado: Q = 0,574 m3/s para la

crecida de 100 años. Ancho aproximado del cauce 10 m. Pendiente del

cauce 14 %. La altura del agua sobre el fondo, considerando un

coeficiente de Manning de n = 0.025 resulta de aproximadamente 4 cm,

con una velocidad media de 1,6 m/s, siendo el flujo supercrítico.

Punto de control 2

Controla la Cuenca 2 y Cuenca 2V. Caudal calculado: Q = 0,823 m3/s

para la crecida centenaria. Su cauce tiene un ancho de fondo de

aproximadamente 10 m con una pendiente de 2 %. Considerando el

mismo coeficiente de Manning, se obtiene una altura sobre el fondo

cercana a 8 cm y una velocidad media del agua de 1,0 m/s,

obteniéndose régimen supercrítico.

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Punto de control 3.

Comprende las Cuencas 3 y Cuenca 3V. Calculando con un caudal de

0,595 m3/s para la crecida centenaria, con un ancho basal de 10 m,

pendiente del cauce igual a 3 % y un coeficiente de Manning n =

0.025, se obtiene una altura de agua sobre el fondo del cauce

aproximadamente de 6 cm y una velocidad media de 1,0 m/s, en

régimen supercrítico.

Punto de control vertedero.

Comprende las Cuencas Vertedro. Calculando con un caudal de 0,595

m3/s para la crecida centenaria, con un ancho basal de 10 m,

pendiente del cauce igual a 6 % y un coeficiente de Manning n =

0.025, se obtiene una altura de agua sobre el fondo del cauce

aproximadamente de 65 cm y una velocidad media de 1,27 m/s, en

régimen supercrítico.

Considerando que el coeficiente de Manning es incierto y probablemente bajo,

por aplicar un criterio conservador, se comprueba que si este aumenta a

valores del orden de 0.035, las diferencias de altura no cambian de manera

significativa, ya que el ancho del cauce predomina sobre las otras variables

hidráulicas.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Considerando que las velocidades de escurrimiento calculadas para la crecida

de 100 años, en todos los puntos de control, son potencialmente generadoras

de erosión por su condición de régimen hidráulico supercrítico de alta velocidad

de escurrimiento, especialmente en la cuenca 1 por la alta pendiente de su

cauce.

Es conveniente diseñar adecuadamente y construir in sistema de terraceo

transversal al flujo, dejando pendientes del orden de 2 por mil o menores en el

sentido longitudinal al flujo, utilizando gaviones que permitirán contener

parcialmente el arrastre se sólidos hasta lograr el terraceo de modo natural y

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aminorar las velocidades de escurrimiento una vez formadas las terrazas de

baja pendiente.

La disposición de obras arriba indicadas, sería así suficiente para evitar la

erosión al pie del talud del relleno sanitario.

El proyecto de ingeniería de detalle de esta obra requiere de un levantamiento

topográfico en el cauce principal de las cuencas, con curvas cada 0,5 m de

altitud, que permitan la definición de perfiles topográficos transversales de

precisión.

Manuel Cerda Gaete

Ingeniero Civil, M.Sc. en Ingeniería Hidráulica

Consultor