hidrologia
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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCOPROGRAMA ACADEMICO INGENIERIA CIVIL
INDICE
CUENCA QUIQUIJANA
I. RESUMEN EJECUTIVO.
II. MEMORIA DESCRIPTIVA
1. ANTECEDENTES:
2. UBICACIN:
DEPARTAMENTO: CUSCO RIO: CACHIMAYO
|
3. OBJETIVOS DEL PROYECTO
4. RESULTADOS OBTENIDOS
III. MEMORIA DE CLCULO
1. DELIMITACIN DE CUENCA Parmetros morfomtricos rea Permetro Longitud de cuenca Longitud de cauce Forma de la cuenca Coeficiente De Compacidad Factor De Forma
Parmetros de relieve
Histograma de frecuencias altimtricas La curva hipsomtrica Altitud media de la cuenca Rectngulo equivalente Pendiente cuenca Pendiente simple Pendiente mtodo antiguo Pendiente con permetro Criterio Alvord Criterio rectngulo equivalente Criterio Horton Criterio Nash ndice de pendiente
Pendiente cauce Pendiente cauce principal Pendiente mtodo antiguo
Red de drenaje
Orden de la corriente Densidad de corriente Densidad de drenaje
2. DETERMINACIN DE LA RED HIDRO METEOROLGICA Estaciones meteorolgicas Ubicacin Coordenadas Parmetros meteorolgicos que registra Plano de ubicacin red hidro meteorolgica
3. CLCULO PARMETROS METEOROLGICOS Anlisis de saltos Anlisis de tendencias Correccin informacin meteorolgica Calculo de medias y mximas de los parmetros meteorolgicos
4. ANLISIS ESTADSTICO DE LA INFORMACIN METEOROLGICA Anlisis de tendencias log Pearson Anlisis de tendencias log Feasher Proyeccin probabilstica de futuros eventos 10 aos 20 aos 50 aos 100 aos Resultados obtenidos
5. CLCULO DE LA PRECIPITACIN AREAL Promedio aritmtico Polgono de thiesen Isoyetas Resultado obtenido
6. CLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIN REAL Y POTENCIAL Frmula de Penman Montheit Frmula de Hargreaves Frmula de Thornthwaite. Frmula de Blaney-Criddle. Frmula de Makkink. Frmula de Jensen - Haise Frmula de Turc. Mtodo de Cotagne Resultados obtenidos
7. CLCULO GENERACIN DE CAUDALES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES Clculo de riesgo de falla de la estructura Clculo de tiempo de retorno Clculo del tiempo de concentracin Mtodo de Agres Mtodo de la Soli Conservation Service Mtodo de Cormack Mtodo de California Culvert Practice Mtodo de Izzard Mtodo de la Federal Aviation Administration Mtodo de la Ecuacin de onda cinemtica Mtodo de Bransby-Williams, Mtodo de Ventura-Heras, Mtodo de Giandotti, Mtodo de Kirpich, Mtodo de Passinni Mtodo de la Direccin General de Carreteras (Espaa). Resultados obtenidos
Coeficientes de escorrenta Uso de tablas Raws, Molchanov Prevert Uso de ecuaciones Ecuacin de Nadal Frmula de Keler Frmula de la Direccin carreteras de Espaa
Precipitacin efectiva Mtodo de la Soil Conservation Service
Clculo de caudales Mtodos empricos Frmula racional Mtodo de Mac Math Mtodo de Burkli Zeiger Mtodo de Kresnik Frmula de Manning Frmula de Snyder Mtodo de Hidrograma unitario Mtodo del nmero de curva Mtodos estadsticos Mtodo de Gumbel Mtodo de Nash Mtodo de Levediev Mtodo Plan MERISS Resultados obtenidos
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Anlisis de resultados obtenidos Interpretacin de las variables obtenidas Correlacin de los resultados obtenidos Eleccin del resultado (seleccionar un mtodo) Interpretacin de los resultados Efectos sobre la estructura ingenieril Recomendaciones propuestas
Parmetros morfomtricos reaEl resultado fue 15066309.6677 m (15.067 km, cuenca pequea) PermetroResultado 17428.7915m (17.428 km),
Longitud de cuencaLongitud Axial = 5.187
Longitud de cauce
Fue de 6.465 km
Forma De La Cuenca
el resultado de fue de 1.267= 1.3 lo cual quiere decir asumimos lo que se muestra en el cuadro respectivo la forma de la cuenca.
Coeficiente De Compacidad
Factor De Forma
Parmetros De Relieve Histograma de frecuencias altimtricasALTITUD DE INTERVALO MSNMALTITUD MEDIA DEL INTERVALOAREA KM2AREA ACUMULADA KM2% DE AREA% ACUMULADO ALTITUD MEDIA* AREA
4400.0004500.0004450.0000.2190.2191.4541.454974.550
4300.0004400.0004350.0000.4880.7073.2394.6922122.800
4200.0004300.0004250.0001.2261.9338.13712.8295210.500
4100.0004200.0004150.0001.6493.58210.94423.7746843.350
4000.0004100.0004050.0002.3855.96715.82939.6039659.250
3900.0004000.0003950.0002.0047.97113.30152.9047915.800
3800.0003900.0003850.0001.8399.81012.20565.1097080.150
3700.0003800.0003750.0001.55011.36010.28775.3975812.500
3600.0003700.0003650.0001.21812.5788.08483.4804445.700
3500.0003600.0003550.0000.94813.5266.29289.7723365.400
3400.0003500.0003450.0000.68414.2104.54094.3122359.800
3300.0003400.0003350.0000.45814.6683.04097.3521534.300
3200.0003300.0003250.0000.39915.0672.648100.0001296.750
15.067100.00058620.850
La curva hipsomtricaALTITUD DE INTERVALO MSNMALTITUD MEDIA DEL INTERVALOAREA KM2AREA ACUMULADA KM2% DE AREA% ACUMULADO ALTITUD MEDIA* AREA
4400.0004500.0004450.0000.2190.2191.4541.454974.550
4300.0004400.0004350.0000.4880.7073.2394.6922122.800
4200.0004300.0004250.0001.2261.9338.13712.8295210.500
4100.0004200.0004150.0001.6493.58210.94423.7746843.350
4000.0004100.0004050.0002.3855.96715.82939.6039659.250
3900.0004000.0003950.0002.0047.97113.30152.9047915.800
3800.0003900.0003850.0001.8399.81012.20565.1097080.150
3700.0003800.0003750.0001.55011.36010.28775.3975812.500
3600.0003700.0003650.0001.21812.5788.08483.4804445.700
3500.0003600.0003550.0000.94813.5266.29289.7723365.400
3400.0003500.0003450.0000.68414.2104.54094.3122359.800
3300.0003400.0003350.0000.45814.6683.04097.3521534.300
3200.0003300.0003250.0000.39915.0672.648100.0001296.750
15.067100.00058620.850
Altitud media de la cuenca
AREA KM2ALTITUD MEDIA DEL INTERVALOA*EA x E = 58620.850AREA =15.067
0.2194450.000974.550
0.4884350.0002122.800ELEVACIN MEDIA = = 3890.678msnm.
1.2264250.0005210.500
1.6494150.0006843.350
2.3854050.0009659.250
2.0043950.0007915.800
1.8393850.0007080.150
1.5503750.0005812.500
1.2183650.0004445.700MEDIANA3927msnm. del grfico de la curva Hipsomtrica.
0.9483550.0003365.400
0.6843450.0002359.800
0.4583350.0001534.300
0.3993250.0001296.750
15.06758620.850
Rectngulo equivalenteALTITUD DE INTERVALO MSNMAREA KM2Li
4400.0004500.0000.2190.081
4300.0004400.0000.4880.180
4200.0004300.0001.2260.451
4100.0004200.0001.6490.607
4000.0004100.0002.3850.878
3900.0004000.0002.0040.737
3800.0003900.0001.8390.677
3700.0003800.0001.5500.570
3600.0003700.0001.2180.448
3500.0003600.0000.9480.349
3400.0003500.0000.6840.252
3300.0003400.0000.4580.169
3200.0003300.0000.3990.147
5.544
L=5.544
l=2.718
Pendiente cuenca
Pendiente simple
S= (4600-3200)/5187S=0.2699S=26.99%
Pendiente mtodo antiguoFalta hacerPendiente con permetro
S=(2*(4600-3200)/ 17428.7915m)S=0.1606S=16.06%
Criterio AlvordPROGRESIVACOTADESNIVELS
KM 0+0003200.00
KM 0+2003400.0090.000.451.49071198
KM 0+4003600.00135.000.6751.21716124
KM 0+6003800.0080.000.41.58113883
KM 0+8004000.00220.001.10.95346259
KM 1+0004200.00125.000.6251.26491106
KM 1+2004400.00150.000.751.15470054
KM 1+4004600.00130.000.7878787881.12660142
8.78868767
Criterio rectngulo equivalente
S=H/LS=(4400-3200)/5.548S=1.2/5.548S=0.2162S=21.62%
Criterio Horton (falta)Criterio Nashndice de pendiente
HM=4600mHm=3050mL=5.548m Ip=0.5286
Pendiente caucePendiente cauce principal
PROGRESIVACOTADESNIVELS
KM 0+0003200.00
KM 0+2003400.0090.000.451.49071198
KM 0+4003600.00135.000.6751.21716124
KM 0+6003800.0080.000.41.58113883
KM 0+8004000.00220.001.10.95346259
KM 1+0004200.00125.000.6251.26491106
KM 1+2004400.00150.000.751.15470054
KM 1+4004600.00130.000.7878787881.12660142
8.78868767
S=0.634377861
Red de drenaje
Orden de la corriente
Densidad de corriente
Densidad de drenaje
3.- ANLISIS DE LA CUENCA
HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR (MOKAS)HALLANDO EL TIEMPO DE CONCENTRACIN (TC) A = 15.067 Km2 Longitud del cauce principal = 6460 m Pendiente 0.06343 m/m Precipitacin en exceso 48mm
Como la cuenca es pequea entonces de=tc=0.8070 hrs=48.42 minHALLANDO EL TIEMPO AL PICO (TP)
HALLANDO EL TIEMPO BASE (TB)
CALCULANDO EL CAUDAL AL PICO (QP)
DETERMINACIN DE LOS CAUDALESCon los datos obtenidos en el trabajo inferior determinaremos los caudales para los diferentes empricos .Para lo cual el primer paso es hallar lo cual usaremos los mtodos empricos. Lo primordial es determinar la intensidad de precipitacin, es por eso que segn la formula siguiente podemos obtener este dato:
I es la intensidad de precipitacin en mm/hrhp es la altura de precipitacin para nuestra cuenca usaremos la mxima altura de precipitacin es 48 mm (segn la siguiente Tabla que se muestra a continuacin) tes el tiempo para lo cual nos indica que es un tiempo igual al tiempo de concentracin de la cuenca tc
FUENTE: Tendencias en los extremos de lluvias cerca a la ciudad del Cusco y su Relacin con las inundaciones de enero del 2010Para hallar el tiempo de concentracin dela cuenca tenemos bastantes mtodos los cuales desarrollaremos a continuacin:SEGN KIRPICHTc: Tiempo de concentracin (min)L: Mxima longitud del recorrido (m) del cauce6460 mH: Diferencia de elevacin entre punto extremos del cauce775 m
SEGN LA FORMULA AUSTRALIANAtcTiempo de concentracin (min)LLongitud de la corriente (km)6.460 kmArea de la cuenca (km2)15.067 km2HPendiente del cauce (m/km) 63.43m/km
SEGN LA FORMULA DE GEORGE RIVEROAREA DE COVERTURA VEGETAL 1.95KM2AREA SIN COVERTURA VEGETAL 8.85KM2
TcTiempo de concentracin (min)LLongitud del cauce (km)6.460 kmprea de cobertura vegetal / Area total de la cuenca HPendiente del cauce (m/km)63.43 m/km63.43m/km
0.129Entonces:
SEGN LA FORMULA DE SCSTcTiempo de concentracin (min)L100 A0.6 (m) 15.067
Area de la cuenca (Has)1506.7 hasNNmero de curvaSpendiente promedio de la cuenca (%)6.343 %
POR EL MTODO DE NMERO DE LA CURVA TENEMOS:
Reemplazando tenemos
Hallando el caudal por el mtodo racionalC= coeficiente de escorrenta I= intensidad A= rea (15.067km2)
AREA DE COVERTURA VEGETAL 1.95KM2AREA SIN COVERTURA VEGETAL 8.85KM2Pendiente 6.343 %
Tipo de vegetacinPendiente (%)Textura
Franco arenosoFranco arcillo limosoFranco limosoarcillosa
Forestal0 55 -1010 -300.100.250.300.300.350.500.400.500.60
Praderas0 55 -1010 -300.100.150.200.300.350.400.400.550.60
Terrenos cultivados0 55 -1010 -300.300.400.500.500.600.700.600.700.80
0.456
MTODO DE MAC MATH
Vegetacinsuelotopografa
Cobertura (%)C1TexturaC2Pendiente(%)C3
1000.08Arenoso0.080.0 0.20.04
80 1000.12Ligera0.120.2 0.50.06
50 800.16Media0.160.5 2.00.06
20 500.22Fina0.222.0 5.00.10
0 200.33rocosa0.305.0 10.00.15
AREA DE COVERTURA VEGETAL 1.95KM2 (18.055 %)pendiente promedio de la cuenca(%) 6.343%Q caudal mximo m3/sCcoheficiente de escorrenta mac mathI intencidad Tr=Tc mm/hrAarea cuenca en hc = (1506.7 hc)S pendiente promedio (0/100)(1000/10000)
MTODO DEL NMERO DE LA CURVAQ = escorrenta total acumulada en mmP = precipitacin de la tormenta en mm (48mm)N = numero de curva (0/100)(1000/10000)
Con los datos obtenidos en la tabla anterior se procedi a realizar los clculos de los caudales los cuales se muestran en la siguiente tabla.
Cuadro de resumen de resultados
Altura de precipitacin
Intensidad (mm/hr)
Mtodo racional
Mtodo del nmero de la curva
Segn kirpich
75.96Q=2.416 m3/s
Segn la Formula australiana
23.1198Q=0.7354m3/s
Segn la Formula de George Rivero
40.506
Q=1.2884 m3/s
Segn la Formula de SCS
29.208Q=0.9290 m3/s
rea15.067 Km2
Ccoheficiente de escorrenta (Para mtodo racional)
0.456
Ccoheficiente de escorrenta mac math
N = numero de curva
CAUDALES DE UN PERIODO DE 15 AOS
Con los datos obtenidos se hizo de la estimacin de crecientes de la frmula de Vente Chow:
X: Caudal para una probabilidad dada.: Media de la series de caudales.K: factor de frecuencia definido por la distribucin.: Desviacin estndar de la serie.Para lo cual usaremos las 2 distribuciones las cuales son 1. Log Person Tipo III1. Distribucion de GumbelEn nuestro caso hallaremos los caudales extremos (mximos) usando las SERIES PARCIALES, es as que ordenamos todos las datos de forma decreciente y se uso los 15 mayores caudales como se muestra en el siguiente cuadro
Con los datos obtenidos se procedi a determinar los caudales para un intervalo de 100 aos de recurrencias y se uso las dos distribuciones mencionadas anteriormenteSEGN LA DISTRIBUCIN LOG PERSON TIPO IIISegn la distribucin log person tipo 3 se obtuvo el siguiente cuadroNQlog(Q)log(Q)2Log(Q)3
1497.52.6977.27319.612
2490.42.6917.23919.477
3476.22.6787.17119.202
4398.72.6016.76417.590
5383.52.5846.67617.249
6381.42.5816.66417.202
7375.52.5756.62917.067
8372.92.5726.61317.006
9342.72.5356.42616.289
10332.42.5226.35916.035
11328.82.5176.33515.944
12320.42.5066.27915.733
13318.22.5036.26415.676
14310.62.4926.21115.479
15309.92.4916.20615.461
Sumatoria38.54399.106255.022
De dondeMedia:
DESVIACIN ESTNDAR:
SESGO O COEFICIENTE DE ASIMETRA:Con el seso se hallo el K mediante interpolacin con datos obtenidos de la tabla11-4:
De donde: g k0.82.8910.7663 X0.62.755
K = X = 2.868084
Los valores obtenidos se pueden ver en la siguiente tabla:Media2.569509
Desviacin estndar0.071112
sesgo0.7663396
K2.868084
Entonces:
SEGN LA DISTRIBUCIN GUMBELSegn la distribucin Gumbel se obtuvo el siguiente cuadroNQ(Q-)(Q -)2
1497.5121.514766.70254
2490.4114.413093.94893
3476.2100.310054.8338
4398.722.8519.1312003
5383.57.657.3569483
6381.45.530.05090089
7375.5-0.40.18081764
8372.9-3.19.377824292
9342.7-33.31105.761447
10332.4-43.51894.064271
11328.8-47.22225.257437
12320.4-55.53081.546415
13318.2-57.73332.015575
14310.6-65.44270.96833
15309.9-66.04361.110669
Sumatoria5639.258802.3071
De dondeMedia:
Desviacin estndar:Con el periodo de retorno y la longitud del registro, mediante interpolacin se hallo el coeficiente K de la tabla11-5:
De donde:Longitud del registro k303.65203.8415 X
K = X = 3.935
Los valores obtenidos se pueden ver en la siguiente tabla:Media375.9
Desviacin estndar64.808678
K3.935
Entonces:
.808678
CONCLUSIONES.1. La cuenca del ro QUIQUIJANA de acuerdo a sus dimensiones es considerada una cuenca pequea (< 250km)2. La pendiente de la cuenca es pronunciada, ya que el relieve de la zona es muy accidentada.3. De acuerdo a los datos recolectados, el ro presenta bastantes huaycos en poca de lluvias en el punto de inters.
HIDROLOGIA