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REPUBLICA DEL PERÚ MUNICIPALIDAD PROVINCIALHUANT A

“CONSTRUCCION DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TOROTORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOSS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”, 2013. DEPARTAMENTO

:

AYACUCHO

PROVINCIA

:

HUANTA

DISTRITOS

:

HUANTA

ÍNDICE 1.0 – INTRODUCCIÓN 1.1. - GENERALIDADES 1.2. - OBJETIVOS 1.3. - ANTECEDENTES 1.3.1. - Del Proyecto 1.3.2. - De los Tramos 1.3.3. - Descripción Del Proyecto 2.0. – CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE PROYECTO 2.1. - GENERALIDADES 2.2. - UBICACIÓN 2.3. - CARACTERIZACIÓN METEOROLÓGICA 2.3.1. - Generalidades 2.3.2. - Temperatura 2.3.2.1. - Estación de Huamanga 2.3.2.2. - Estación Quinua 2.3.2.3.- Estación Tambillo 2.3.2.4.- Estación Chontaca 2.3.2.5.- Estación Chiara 2.3.2.6.- Estación Allpachaca 2.3.3.- Humedad Relativa 2.3.3.1.- Estación Huamanga 2.3.3.2.- Estación Quinua 2.3.3.3.- Estación Tambillo 2.3.3.4.- Estación Chiara 2.3.3.5.- Estación Allpachaca 2.3.4.- Evaporación de Tanque 2.3.4.1.- Estación Huamanga 2.3.4.2.- Estación Chontaca 2.3.4.3.- Estación Allpachaca 2.3.4.4.- Estación Quinua 2.3.5. - Precipitación 2.3.5.1. - Estación Huamanga 2.3.5.2. - Estación Quinua 2.3.5.3.- Estación Tambillo 2.3.5.4.- Estación Chontaca 2.3.5.5.- Estación Allpachaca 2.3.5.6.- Estación Huanta 2.3.5.6.- Estación Luricocha

3.0. - HIDROLOGÍA 3.1. - Generalidades 3.2. - Información Cartográfica y Meteorológica Disponible 3.2.1. - Información Cartográfica 3.2.2. - Información Meteorológica 3.3. - Trabajo de Campo 3.4. - ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS 3.4.1.- Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas 3.4.2.- Precipitación Máxima en 24 Horas y Tiempos de Duración de Hasta 1 Hora 3.4.3.- Intensidades de Precipitación para Duraciones de Hasta, Curvas IDF 3.4.4.- Precipitación Máxima para Tiempos de Duración Menores de 1 Hora 3.4.5.- Intensidades de Precipitación para Tiempos de Duración Menores a 1 Hora 3.5. - ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO 3.5.1. - Estimación de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce en los Tramos Varios 3.5.1.1.- Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético 3.5.1.2.- Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional 3.5.1.3.- Resumen y Elección de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce, obtenidos por los Métodos SCS y Racional, Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, 2013. 3.5.2. - Estimación de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce en el Tramo I, II y III 3.5.2.1.- Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético 3.5.2.2.- Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional 3.5.2.3.- Resumen y Elección de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce, obtenidos por los Métodos SCS y Racional, Proyecto, Tramos I, II y III 3.5.3.- Determinación del Caudal Máximo para el Diseño de Cunetas por el Método Racional 3.5.3.1.- Consideraciones Generales 3.5.3.2.- Sección de la Cuneta y sus Dimensiones 3.5.3.3.- Determinación del Caudal Máximo por el Método Racional para el Diseño de Cunetas en los Tramos I, II y III A.- Procedimiento B.- Caudal de Diseño de la Cuneta B.1.- La fórmula de Manning B.2.- Consideraciones para la Sección de la Cuneta B.3.- Pendiente longitudinal de la Cuneta

B.4.- Rugosidad de Cuneta B.5.- Longitud del Tramo B.6.- Entrega de Cunetas C.- Resultados de Caudales en las Cunetas para diferentes en los Tramos I, II y III

de las

Carreteras Vecinales 3.5.5.4.- Determinación del Caudal Máxima por el Método Racional para el Diseño de Cunetas de los Tramos II y III. 3.5.5.5.- Determinación del Caudal Máximo por el Método Racional Para el Diseño de Cunetas de los Tramos I 4.0. - DRENAJE 4.1. - Generalidades 4.2. - Drenaje Superficial 4.2.1. - Drenaje Superficial Longitudinal en los Caminos Vecinales 4.2.1.1. - Drenaje Superficial Longitudinal en el Tramo I: Carhuahuaran – Choqewiccqa A. Cunetas Proyectadas B.- Muros de Contención 4.2.1.2. - Drenaje Superficial Longitudinal en el Tramo II: Desvió Toro toro Derecha A. - Cunetas Proyectadas Cercan – Ccanccayllo A. - Cunetas Proyectadas 4.2.2. - Drenaje Superficial Transversal en la Trocha Carrozable Nueva A.- Puentes I y II B.- Alcantarillas Tipo Standard I, III y III C.- Muros de Contención D. - Badenes Tipo Standard I, II 4.2.2.1. - Drenaje Superficial Transversal en el Tramo I “Carhuahuaran – Choqewiccqa 4.2.2.2. - Drenaje Superficial Transversal en el Tramo II: Desvió Toro Toro – Canrao 4.2.2.3. - Drenaje Superficial Transversal en el Tramo III: Cercan – Ccanccayllo 4.2.2.4. - Resumen de la Propuesta de Drenaje Superficial Transversal en Carreteras Vecinales de los diferentes tramos A. - Ruta 1 B. - Ruta 2 5. - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. – CONCLUSIONES 5.1.1.- Del Proyecto 5.1.2.- Caracterización de la Temperatura 5.1.2.1.- Temperatura para los Tramos I 5.1.2.2.- Temperatura para los Tramos II hasta III 5.1.3.- Caracterización de la Humedad Relativa 5.1.3.1.- Humedad Relativa para los Tramos I 5.1.3.2.- Humedad Relativa para los Tramos II hasta III

5.1.4.- De la Precipitación Total 5.1.4.1.- Precipitación Total para los Tramos I 5.1.4.2.- Precipitación Total para los Tramos II hasta III 5.1.5.- De la Precipitación Máxima en 24 horas 5.1.5.1.- Precipitación Máxima en 24 Horas para los Tramos I 5.1.5.2.- Precipitación Máxima en 24 Horas para los Tramos II hasta III 5.1.6.- Del Inventario de Cursos de Agua 5.1.6.1.- Cursos de Agua en los Diversos Tramos A.- Cursos Pequeños B.- Cursos medianos 5.1.7.- Del Drenaje Superficial 5.1.7.1.- Drenaje Superficial Longitudinal A.- Drenaje Superficial Longitudinal para la Ruta 1 5.1.7.2.- Drenaje Superficial Transversal A.- Drenaje Superficial para la Ruta 1 5.2. – RECOMENDACIONES 5.2.1.- De la Hidrología 5.2.2.- Del Drenaje 5.2.3.- De las Estructuras de Cruce 5.2.3.1.- De su ubicación 5.2.3.2.- De su protección REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS FOTOS PLANOS

“CONSTRUCCION DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TORO TORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOSS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”

1. - INTRODUCCIÓN 1.1. - Generalidades El documento presente, es el Informe Final – de Hidrología, Drenaje e Hidráulica, del Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, 2013, que tiene como ente ejecutor a la Municipalidad Provincial de Huanta. El Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, 2013; se ha dividido en 03 tramos: Tramo I: Carhuahuran – Choccehuichcca (0 + 000 – 12 + 930 km) Longitud: 12.93 km); Tramo II: Toro Toro – Canrao (0 + 000 – 5 + 160 km) Longitud: 5.16 km y Tramo III: Cercan – Ccanccayllo (0 + 000 – 5 + 600 km) Longitud: 5.6 km), respectivamente. Políticamente se localiza en la Provincia de Huanta, Distritos de Huanta, en el departamento de Ayacucho; las referencias geográficas de ubicación están dadas por las correspondientes coordenadas de las localidades extrema. El informe se ha estructurado en 5 capítulos. (1) Introducción; (2) Caracterización General del Área de Estudio; (3) Hidrología; (4) Drenaje; Hidráulica Fluvial (5) Conclusiones y Recomendaciones; información complementaria se adjunta en la sección de Anexos. 1.2. - Objetivos El presente estudio tiene como objetivo, proporcionar a la Municipalidad Provincial de Huanta, los elementos de juicio de Hidrología, Drenaje e Hidráulica Fluvial (básicamente, caudales máximos de diseño propuesta de infraestructura de drenaje) – para el Estudio de Factibilidad “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, 2013. 1.3. - Antecedentes El Ministerio de Economía y Finanzas Dirección General de Política de Inversiones (DGPI), ha elaborado una Guía para la identificación, formulación y evaluación social de proyectos de Instalación, rehabilitación y mejoramiento de caminos vecinales, a nivel de Perfil, tiene el fin de orientar y facilitar la elaboración de perfil para ser evaluado bajo los procedimientos del SNIP.

Esta herramienta será útil para autoridades encargados de los estudios de preinversión de los Gobiernos Locales, pues les permitirá elaborar estudios con mejor calidad y mayor rapidez. Lo que posibilitará la asignación de los recursos de inversión. El Ministerio de Transporte y Comunicaciones (MTC), es el sector encargado de proponer la política relativa a la infraestructura de Transporte Terrestre, supervisando su ejecución, también es responsable de la construcción, mejoramiento y rehabilitación de la Red Nacional y Local, conforme lo prescrito en la Ley Orgánica del MTC, Artículo 23, Inciso C. Los pobladores de las Localidades de Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca, teniendo la visión de progreso para su sector agropecuario, solicitaron a través de sus Autoridades de turno al Gobierno Local para realizar el estudio y buscar financiamiento atravez del Gobierno Central para realizar el mejoramiento del camino vecinal entre las localidades de Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca L =23.698 Km., esta vía de comunicación sirve para que los pobladores accedan hacia el Distritos de Huanta y la Provincia de Huanta, este camino es como el único medio tránsito para pobladores. TROCHA CARROZABLE Carhuahuran – Choccehuichcca

TRAMO KM. 12+930

Toto Toro Canrao

5+160

Cercan – Ccanccayllo

5+600

En el Perfil de Proyecto: Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, 2013, hace la siguiente descripción: 1.3.1. - Del Proyecto93 Los caminos vecinales de la Red Huanta, es una infraestructura vial de la Red Vial Distrital, de integración del departamento de Ayacucho, entre las provincias de Huanta, Distritos de Huanta y Ayacucho, es decir, entre la Sierra. Las principales vías de comunicación terrestre de Huamanga hasta Huanta, lo constituyen la Carretera Asfaltada; también hay otras carreteras que comunican Huamanga con Huanta, Huancayo y San Francisco Huamanga. En el Cuadro N°1.1 se muestra la vía de acceso a Ayacucho. El acceso al área del proyecto, desde la ciudad de Huamanga, se realiza a través de una vía asfaltada en regular estado de conservación; en su recorrido une las localidades de Huanta, Quinua, Tambo, San Francisco y el Distritos de Huanta, en el Km 8.580 fin del Tramo I; punto de inicio del proyecto una los pueblos rurales de Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca. Y en

el 3.140 Km a la derecha existe una red caminos vecinales proyectados que une a los diversos asentamientos humanos del Distritos Huanta. El acceso al tramo es por la Carretera Ayacucho – Huanta. Cuadro N° 1.1 VÍAS DE ACCESO A AYACUCHO – HUANTA- PROYECTO DE Lima

Cruce San Clemente Ayacucho Chacco Huanta

A Cruce San Clemente

DISTANCIA (Km)

VÍAS DE ACCESO

TIEMPO (Horas)

260.4

Asfaltada

4

Ayacucho

314.6

Asfaltada

4

20 25 20 639.6 km

Asfaltada Asfaltada Afirmada

Chacco Huanta Desvió

TOTAL: Fuente: Elaboración propia

MEDIO DE TRANSPORTE Panamericana Sur Asfaltado

Terrestre

0.33 0.41 0.33 9.07 horas

Terrestre Terrestre Terrestre

1.3.2. - De los Tramos La Trocha Carrozable materia de estudio tiene una longitud total de 8.580 Km se dividió en 03 tramos, según sus características:

TRAMO TRAMO I TRAMO II TRAMO III

LUGARES TRAMO CARHUAHURAN CHOCCEHUICHCCA (12.930 KM) TRAMO DESVIÓ DERECHATORO TORO - CANRAO L = 5.160 KM) TRAMO CERCAN CCANCCAYLLO (5.300 KM)

ACTIVIDAD PROGRESIVA Instalación

Instalación

Instalación

12 + 930

5+ 160

5 + 300

COTA MSNM 3449.00-3924.00

3575.00-3947.00 3674.00 –5848.00

COORDENADAS UTM W-E 594588.00 – 8592417.00 E/, 589497 N – 8597919.00 N 593455.00 E –8593610.00 N, 594239.00 E – 8597919.00 N 593538.56 E – 8592371.00 N, 590985.00 E – 8592406.00 N

Elaboración propia

1.3.3. - Descripción del Proyecto El proyecto consiste en otorgar condiciones óptimas de transitabilidad de los caminos vecinales de la Red Vial de los Distritos de Huanta como: Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca hasta de 8+580 km, en 03 tramos todos ellos de Instalación, obras de arte y drenaje. La ejecución de estos trabajos, permitirá ahorro en costo de operación vehicular y en el tiempo de viaje de los usuarios, la velocidad de directriz del camino vecinal será de 30 km/Hr., para los diversos tramos de la red de caminos vecinales de los Distritos de Huanta.

2.0.- CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE PROYECTO 2.1. - Generalidades El Área de Proyecto, es el contexto físico – geográfico, hidrográfico y meteorológico, en el cual se ha desarrollado el presente Estudio de Hidrología, Drenaje e Hidráulica Fluvial del Estudio de Factibilidad de la Carretera de cuarto orden, Ayacucho, 2013, en adelante los “Caminos Vecinales Proyectados del Distritos de Huanta”. 2.2. - Ubicación La red de caminos vecinales y de Instalación de la Trocha Carrozable nueva, en el centro de los Distritos de Huanta, se ubica políticamente en el departamento de Ayacucho, provincia de Huanta. Geográficamente se ubica entre las coordenadas: Inicio S y W. Final de los tramos:

Ver el Plano esquema en foto. TROCHA CARROZABLE

TRAMO KM.

Carhuahuran – Choccehuichcca

12.930

Toto Toro - Canrao

5.160

Cercan – Ccanccayllo

5.600

Hidrográficamente el Proyecto se desarrolla en la Vertiente del Atlántico, siendo tributarios del rio Cachi y afluente de la Cuenca Mantaro. Geomorfología y Geología Las descripciones de la geomorfología, geología e hidrogeología, se han hecho a partir de los mapas topográficos y geológicos, apoyado con observaciones de campo. La base de las descripciones morfológicas fueron mapas topográficos del Instituto Geográfico Nacional de Perú (IGN) en la escala 1: 100 000. La base de las descripciones geológicas y litológicas fueron mapas geológicos del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMNET). Sistema Hidrográfico Cachi El Sistema Hidrográfico Cachi nace de la confluencia de los ríos Apacheta y Chicllarazo, a su vez, el Chicllarazo tiene como afluentes a los ríos Choccoro (margen izquierda), y Llachohuaycco, Chalhuamayo y Allpachaca (en su margen derecha). Luego, el Cachi recibe los aportes del río Pongora (Occopa), que a su vez se ha formado de la confluencia del río Yucaes con el Chacco (unión de los ríos Huatatas y Alameda) Después, en su margen derecha, ingresa al Cachi el río Huanta, cuyos orígenes están en la confluencia de la Quebradas Pampaccocha y Characocha con Huaracco. Finalmente, el río Arriola, unión de los ríos Luricocha y Opancay, ingresa al Cachi en su margen derecha, cambiando luego de nombre a Cachimayo. El ámbito de proyecto se ubica geográficamente entre las coordenadas 12° 15´y 13° 32´de latitud sur y entre 73° 56´y 74° 49´de longitud oeste. Altitudinalmente, tiene alturas entre máxima 5,000 msnm, donde se halla el divortium de las cuencas y mínima 2600 msnm aproxidamente, rango dentro del cual se ubican las cuencas de drenaje a ser aprovechadas, las áreas de riego y los centros poblados, a los que se les dotará de energía y agua con fines de uso doméstico. Políticamente se encuentra en la Región Ayacucho, en el departamento de Ayacucho, formando parte de las provincias de Huamanga, Cangallo y Huanta. Hidrográficamente las cuencas forman parte de la cuenca del río Cachi, afluente por la margen derecha del río Mantaro, el cual forma parte de la Vertiente del Atlántico. La cuenca del río Cachi limita por el Norte con la cuenca del río Urubamba; por el Sur con las de los ríos Pampas, Cangallo, Vischongo; por el Oeste con el río Pampas y por el Este con el río Pampas.

2.3. - CARACTERIZACIÓN METEOROLÓGICA 2.3.1. - Generalidades Los cinco principales parámetros meteorológicos de mayor importancia para el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013 (valores medios mensuales Temperatura: Tx, Humedad Relativa: HRx, Evaporación: EV, velocidad del viento: U y Precipitación: Px), y en función de la información disponible, pueden caracterizarse así: (1): Para el Tramos I : Estación Luricocha o Huanta; y (2) Para los tramos II y III: Estación Quinua, respectivamente. Información Básica Disponible La característica del clima en el sector de sierra central sur y Ceja de Selva utilizó información meteorológica de 24 estaciones ubicadas en el área de estudio y en la región, las cuales permiten precisar el nivel de clasificación. La información Meteorológica Disponible se recabo del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información presenta períodos de registro con interrupciones discontinuas en su secuencia y otros completos. En el Cuadro 2.1 se resume información general las estaciones Puquio, Andahuaylas, Allpachaca, Chiara, Huamanga, Huanta, Quinua, Luricocha, Tambillo, San Miguel y Chontaca como: tipo y código, ubicación geográfica y política, Altitud y entidad operante:

CUADRO 2.1 ESTACIONES HUAMANGA PAMPA DEL ARCO, LURICOCHA, QUINUA, HUANTA, CORPAC, ALLPACHACA, WAYLLAPAMPA, COCHAS, TAMBILLO, SAN PEDRO DE CACHI, VILCASHUAMAN, ANCO, CARHUANCA, PUTACCA, TAMBILLO, CHONTACA, CHIARA, ANDAHUAYLAS, PUQUIO. UBICACIÓN NO.

ESTACION

TIPO/COD.

GEOGRAFICA LATITUD SUR

LONGITUD W

POLITICA

DPTO

PROV.

ALTITUD MSNM

ENTIDAD OPERANTE

DIST.

1

Ayacucho

CO

13°12'

74°12'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

2781

SENAMHI

2

Corpac

CO

13°00

74°13'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

2749

CORPAC

3

Quinua

CO

13°01´

74°08´

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

3260

SENAMHI

4

Luricocha

CO

12°45'

74°16'

Ayacucho Huamanga

Huanta

2625

SENAMHI

5

Huanta

CO

12°56'

74°15'

Ayacucho Huamanga

Huanta

2560

SENAMHI

6

Allpachaca

CO

13°23'

74°16'

Ayacucho Huamanga

Chiara

3550

PERC

7

Wayllapampa

CO

13°00

74°13'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

2600

UNSCH

8

Huamanga

CO

13°20'

74°12'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

2761

UNSCH

9

Cochas

CO

11°58'

75°50'

Ayacucho

Huamanga

Ayacucho

4065

SENAMHI

10

Chiara

CO

13°16'

74°12'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

3400

PERC

11

Tambillo

PLU

13°09'

74°12'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

2761

PERC

12

Chontaca

CO

13°´17

74°01

Ayacucho Huamanga

Acocro

3525

PERC

13

San Pedro de Cachi

CO

13°05'

74°24'

Ayacucho Huamanga

Ayacucho

3188

SENAMHI

14

Vilcashuaman

CO

13°39'

73°57'

Ayacucho Huamanga

Vilcashuaman

3150

SENAMHI

15

Anco

PLU

13°10'

73°34'

Ayacucho Huamanga

La mar

2815

SENAMHI

16

Carhuanca

PLU

13°44'

73°47'

Ayacucho Huamanga

Vilcashuaman

3100

SENAMHI

17

Putacca

PLU

13°03'

74°21'

Ayacucho Huamanga

Vinchos

3550

SENAMHI

18

Tunsulla

CO

13°19'57"

74°35'

Ayacucho Cangallo

Paras

3900

SENAMHI

Huancapi

3081

SENAMHI

19

Huancapi

CO

13°50'

74°13'

Víctor Ayacucho Fajardo

20

Puquio

CO

13°47'

74°05'

Ayacucho Lucanas

Puquio

3213

SENAMHI

21

Aucara

CO

14°17'

73°58'

Ayacucho Lucanas

Aucara

3220

SENAMHI

22

Andahuaylas

CO

Apurímac Andahuaylas Andahuaylas

2866

SENAMHI

23

Abancay

CO

Apurímac Abancay

Abancay

2750

SENAMHI

Ayacucho Lucanas

Carmen salcedo

3490

SENAMHI

24

Andamarca

CO

14°23'

73°58'

Elaboración propia: Fuente Proyecto Especial Río Cachi y SENAMHI LIMA MINAG.

CO

: Estación Climatológica Ordinaria

PLU

: Estación Pluviométrica

SIN

: Sinóptica

2.3.2. - Temperatura 2.3.2.1. - Estación de Huamanga La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.1), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 13.55 °C, distribuyéndose mensualmente así: GRAFICO N° 2.1. HUAMANGA FEB ENE MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 13.23 13.7 13.17 13.65 13.43 12.73 12.43 12.88 13.76 14.57 14.8 14.22 13.55

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 14.80 °C en Noviembre, y un mínimo de 12.43 °C en Julio. Ver el régimen de distribución mensual de temperatura en Huamanga en el Gráfico N° 2.1. El objeto principal del presente ítem es la estimación de los valores de temperatura media mensual para el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013 ; tomando en cuenta; la información existente en la estación meteorológica más cercana denominada que es Huamanga ubica 2,750 m.s.n.m como valor medio y existe una marcada relación entre la altitud y la temperatura que permita la extrapolación de datos. RELACIÓN ALTITUD VS TAMPERATURA MEDIA ANUAL Es conocida la variación inversa de la temperatura con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente térmico, que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. Se ha procedido a obtener la relación altitud vs Temperatura media anual para las cuencas del Río Cachi – Mantaro y Río Chacco, Compañía - Cachi. TEMPERATURA MEDIA ANUAL EN PUNTOS DE INTERÉS Con los resultados obtenidos en la Curva Altitud vs. Temperatura se ha determinado que la temperatura media anual para el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao

– Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, es igual a 1.2°C y mediante un factor de disminución de 0.860 aplicado a los datos de temperatura media mensual de la Estación de Huamanga se obtiene el Registro de Temperatura Media Mensual. 2.3.2.2. - Estación de Quinua La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Quinua, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 10.1 °C, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.2. QUINUA ENE 11

FEB MAR ABR MAY JUN 10 11 10 9 9

JUL 8

AGO SEP 9 10

OCT NOV DIC PROM 11 12 11 10.1

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 12°C en Noviembre, y un mínimo de 8 °C en Julio. 2.3.2.3. - Estación Tambillo La temperatura media anual promedio, registrada en la estación tambillo, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 16.84 °C, distribuyéndose mensualmente así: GRAFICO N° 2.3. TAMBILLO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 17.66 17.2 17.18 16.82 15.84 14.78 14.7 15.88 17.12 18.26 18.38 18.2 16.84

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 18.38 °C en Noviembre, y un mínimo de 14.18 °C en Junio.

2.3.2.4. - Estación de Chontaca La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Chontaca, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 11.30 °C, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.4. CHONTACA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 12.04 11.63 11.28 11.41 11.06 10.07 9.32 10.59 11.18 12.49 12.23 12.28 11.3

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 12.28 °C en diciembre, y un mínimo de 9.32 °C. 2.3.2.5. - Estación de Chiara La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Chiara, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 10.60 °C, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.5. CHIARA ENE FEB MAR ABR MAY JUN 10.6 10.7 10.9 11.1 10.2 10

JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 9.1 10 11.1 11.4 11.3 10.5 10.6

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 11.40 °C en Octubre, y un mínimo de 9.1 °C en el mes de Julio. 2.3.2.6. - Estación Allpachaca La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Allpachaca, para el período 1949 – 1985 (15 años completos en 37 de registro. Ver el Cuadro N° 2.1), y asumida para los Tramos I, es de Tx = 11.60 °C (La temperatura promedio mensual durante todo el año), distribuyéndose mensualmente así:

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 23.0 °C ocurren en los meses de Enero, Febrero y Marzo (verano).Las más bajas se presentan en los meses de Julio y Agosto y su valor promedio mensual es 10.0 °C (mínimas promedio mensuales 4.0 °C y 5.50 °C). 2.3.3. - Humedad Relativa 2.3.3.1. - Estación de Huamanga La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 63.83%, distribuyéndose mensualmente así:

ENE 74

GRÁFICO N° 2.6. HUAMANGA FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 76 73 72 61 57 54 58 58 57 61 65 63.83

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 76 en Febrero, y un mínimo de 54 % en el mes de Julio. Ver en el gráfico N° 2.6, el régimen de distribución de la humedad relativa promedio mensual en Huamanga. 2.3.3.2. - Estación de Quinua La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Quinua, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 59.1%, distribuyéndose mensualmente así:

ENE 67

GRAFICO N° 2.7. QUINUA FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 66 67 67 62 53 55 54 53 52 56 57 59.1

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 67 en Marzo, y un mínimo de 52 % en el mes de Octubre. Ver en el gráfico N° 2.7, el régimen de distribución de la humedad relativa promedio mensual en Quinua. 2.3.3.3. - Estación de Tambillo La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Tambillo, para el período 1972 – 2002 (en 52 registros, 32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 56.1%, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.8. TAMBILLO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 62.3 65.8 68.1 61.7 53.8 52.3 48.5 50.7 52.3 51.4 49.7 56.9 59.1

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 67 en Marzo, y un mínimo de 52 % en el mes de Octubre. Ver en el gráfico N° 2.8, el régimen de distribución de la humedad relativa promedio mensual en Quinua. 2.3.3.4. - Estación de Chiara La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Chiara, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 89.4%, distribuyéndose mensualmente así:

ENE 91

GRÁFICO N° 2.9. CHIARA FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 93 94 95 93 93 82 81 84.5 87.5 86 88.5 89.5

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 95% en Abril, y un mínimo de 81 % en el mes de Agosto. Ver en el gráfico N° 2.9, el régimen de distribución de la humedad relativa promedio mensual en Chiara. 2.3.3.5. - Estación de Allpachaca La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Allpachaca, para el período 1972 – 2002 (en 52 registros, 32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 56.1%, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.10. ALLPACHACA ENE 68

FEB MAR ABR MAY JUN 71 71 68 59 56

JUL 46

AGO SEP 53 59

OCT NOV DIC PROM 58 62 63 61

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 71% en Marzo, y un mínimo de 46% en el mes de Octubre. Ver en el gráfico N° 2.10, el régimen de distribución de la humedad relativa promedio mensual en Allpachaca. 2.3.4. - Evaporación de Tanque El objeto principal del presente ítem es la estimación de los valores de evaporación total mensual en el área del Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, mencionado; tomando en cuenta la información existente en la estación meteorológica más cercana denominada Puquio que se ubica 3260 m.s.n.m, existe una marcada relación entre la evaporación y la altitud que permita la extrapolación de datos. Es conocida la variación inversa de la evaporación total con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente evaporimétrico que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. Se ha procedido a obtener la relación altitud Vs. Evaporación total anual para las cuencas del río Cachi – Mantaro y Chacco - Cachi.

EVAPORACIÓN EN PUNTOS DE INTERÉS Con los resultados obtenidos en la curva altitud Vs. Evaporación se ha determinado que la Evaporación. Mediante un factor de disminución de 0.884 aplicando a los datos de evaporación total mensual de la Estación Huamanga se obtiene el registro de evaporación total mensual y finalmente el de evaporación neta. La evaporación neta se encuentra multiplicando un coeficiente por la evaporación medida en el tanque de evaporación tipo “A”. El U.S. Weather Bureau determinó que para el caso de embalses, este coeficiente anual es de 0.70; el cual ha sido utilizado en los cálculos correspondientes. 2.3.4.1. - Estación de Huamanga La evaporación media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 119.40 mm, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.11. HUAMANGA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 117.6 103 105.4 100.5 108.4 105.3 115.3 127.8 130.8 144.5 144.7 129.4 119.4

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 144.7 mm. En Noviembre, y un mínimo de 100.5 mm., en el mes de Abril. 2.3.4.2. - Estación de Chontaca La Evaporación media anual promedio, registrada en la estación Chontaca, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 96.53 mm, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.12. CHONTACA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 109.1 100 92 69.2 73.2 91 96 104.5 96.6 114.2 104 108.5 96.53

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 114.20 mm. En Octubre, y un mínimo de 69.20 mm., en el mes de Abril. 2.3.4.3. - Estación de Allpachaca La Evaporación media anual promedio, registrada en la estación Allpachaca, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 149.38 mm, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.13. ALLPACHACA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 248.8 305.9 156.8 100.4 44.6 85.1 109.7 119.1 67.7 162 102 108.5 149.38

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 305.9 mm. En Febrero, y un mínimo de 44.60 mm., en el mes de Mayo. 2.3.4.4. - Estación de Quinua La Evaporación media anual promedio, registrada en la estación Quinua, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 103.87 mm, distribuyéndose mensualmente así: GRÁFICO N° 2.14. QUINUA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 83.3 70.6 75.8 88.4 111.7 174 119.1 101.5 99.4 109.5 112.5 100.5 103.87

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 174.0 mm. En Julio, y un mínimo de 70.60 mm., en el mes de Febrero. 2.3.5. - Precipitación El objetivo principal del presente ítem es la estimación de los valores de precipitación media mensual, en las áreas agrícolas del Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, existente en la estación meteorológica más cercana denominada Quinua que se ubica a 3260 m.s.n.m., los terrenos agrícolas se ubican a 2,760 a 3260 m.s.n.m; y existe una marcada relación entre la altitud y la precipitación que permita la extrapolación de datos. La precipitación es el elemento básico que determina el comportamiento hidrológico de una región y como tal, es importante conocer su comportamiento estacional. Sin embargo, es necesario señalar que la información existente y los registros históricos de precipitación son bastante irregulares. 2.3.5.1. - Estación de Huamanga La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Huamanga, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.3), es de Px = 57.53 mm., variando entre un mínimo de 8.8 mm (Junio) y un máximo de 148.7 mm (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo.

GRÁFICO N° 2.15. HUAMANGA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 130.8 148.7 126.8 47.8 13.8 8.8 18.1 16.9 29.3 45.1 68 109.5 57.53

Es posible distinguir la temporada lluviosa de Octubre a Abril, en que ocurre el 89% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (11% del total anual precipitado). Ver el régimen de distribución mensual para Huamanga en el Gráfico N° 2.15.

2.3.5.2. - Estación de Quinua La precipitación total mensual, en la estación Quinua (que es asumida), para el período 1972 – 2002 es de Px = 58 mm., variando entre un máximo de 148.4 mm., en Enero y un mínimo de 2.8 mm., en Julio, presentado distribución mensual: GRÁFICO N° 2.16. QUINUA ENE 142.0

FEB 142.0

MAR 134.7

ABR 41.9

MAY 20.3

JUN 16.2

JUL 10.7

AGO 14.1

SEP 37.6

OCT 52.6

NOV 62.7

DIC 101.7

Se aprecia, como típico de los regímenes pluviales ecuatoriales, el período lluvioso entre los meses de Septiembre a Abril, en el que ocurre el 94.7% de la lluvia total, y un período más seco entre Mayo y Agosto, en que se produce el 5.3% del total de lluvia anual. 2.3.5.3. - Estación de Tambillo La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Tambillo, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos), es de Px = 46.3 mm., variando entre un mínimo de 1.3 mm, (Junio) y un máximo de 124.7 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. GRÁFICO N° 2.17. TAMBILLO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 120.8 124.7 97.2 23.5 4.8 1.3 1.8 9.3 27.1 28 50.5 66.2 13.55

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 81% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (19% del total anual precipitado).

2.3.5.4. - Estación de Chontaca La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Chontaca, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos), es de Px = 67.05 mm., variando entre un mínimo de 8.8 mm, (Junio) y un máximo de 148.7 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. GRÁFICO N° 2.18. CHONTACA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 162.5 149.9 136.9 62.6 13.5 9.6 13.2 15.8 27.7 52 63.1 97.8 67.05

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 90% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (10% del total anual precipitado). 2.3.5.5. - Estación de Allpachaca La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Tambillo, para el período 1966 – 2002: 56 registros, 32 años completos), es de Px = 61.62 mm., variando entre un mínimo de 2.5 mm, (Junio) y un máximo de 141.2 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. GRÁFICO N 2.19. ALLPACHACA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 139 141.2 121.8 45 25.5 5.3 2.5 20 34.2 47.2 64.1 93.6 61.62

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 90% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (10% del total anual precipitado).

ANÁLISIS DE LOS DATOS BÁSICOS Generalidades Los Estudios Hidrológicos dependen principalmente de la calidad de la información hidrometeorológica y esa información deben ser los más confiable posible con la finalidad de obtener estimaciones o resultados lo más cercanos a la realidad. Además se aplica información cartográfica en diferentes formas, p.e. cartas geográficas ó información satelital. El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología – SENAMHI es la institución pública encargada de recopilar, centralizar y procesar la información de meteorológica e hidrológica del país. Para eso SENAMHI opera una red hidrometeorológica. En el ámbito de la Región Ayacucho el SENAMHI tiene información pluviométrica de 20 estaciones consideradas, además el servicio ofrece registros de 5 estaciones que no se consideraron a) por sus períodos muy cortos y/o b) por datos obviamente incorrectos. Muchas estaciones de SENAMHI han sido interrumpidas. En general los períodos de registros son de pocos años y de calidad no garantizada. Las estaciones se ubican generalmente en los valles cerca o dentro de asentamientos, las partes medias y altas de las cuencas, donde se genera la oferta hídrica no está cubierta. En vista de esto el Proyecto ha instalado 10 estaciones meteorológicas con la finalidad de compensar la falta de estaciones SENAMHI y para tener información actualizada. Lamentablemente las primeras de estas Estaciones del Proyecto se instalaron recién en Abril 2008 y el proceso de instalación duro hasta Agosto de 2008. Además vale mencionar que los registros iniciales no son correctos en todos los casos, por lo tanto no fueron utilizados para el presente Estudio. Hubiera sido ideal que estas estaciones hayan sido instaladas 2 ó 3 años antes del Estudio. Sin embargo es necesario remarcar que la buena operación de las estaciones nuevas es de gran importancia para futuros estudios y diseños. Las autoridades locales están informadas sobre el valor de estas estaciones y sobre sus responsabilidades de operar adecuadamente. Las estaciones pluviométricas utilizadas en el presente Estudio, operadas por el SENAMHI, han sido analizadas mediante pruebas estadísticas con la finalidad de tener series de información confiable y obtener resultados consistentes en la aplicación del modelo de precipitación – escorrentía; se presenta el análisis estadístico que se ha hecho desarrollado. El SENAMHI no opera ni una estación limnimétrica al interior de la Subregión Chanka, la más cercana se encuentra en el Río Pampas que por el tamaño (23 162 km2) y la fisiografía de su cuenca no es representativa para los Sistemas Hidrográficos de la Subregión. Afortunadamente la Administración Local de Agua (ALA), ex. Administración Técnica del Distritos de Riego Ayacucho (ATDR) se ha encargado con la medición del caudal en los ríos. Aunque ALA aplica un método simple (medición con flotador) y aunque estas mediciones son de pocos años son una buena referencia para la apreciación del comportamiento hídrico. Además existe otra estación limnimétrica del SENAMHI afuera de la zona del Estudio, en el límite Sur –Oeste de Huanta la estación es Huasapampa con registros del río Sondondo del período 1965 a 1988. Respecto de la información cartográfica, se dispone de las cartas Nacionales del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y datos satelitales de elevación topográfica.

Mapas Básicos y Datos Satelitales El ámbito de Estudio está cubierta por las siguientes Cartas Nacionales: Huanta (26 – ñ) y Huamanga (27 – ñ) elaborados por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) a la escala 1:100 000 y de datos satelitales SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) elaborado por la NASA (National Aeronautics ande Space Administration) y la DLR (Deutsche Gesellschaft fur Luft-ind Raumfahrt). Estos datos permiten el establecimiento de modelos digitales de terreno (MDT) de la Región Ayacucho, estos MDTs han sido aplicados para la elaboración de las curvas hipsográficas y para la delimitación de las unidades hidrográficas de interés. Como ya se menciono el SENAMHI dispone de registros de 20 estaciones meteorológicas que se encuentran dentro ó muy cerca de la zona de Estudio. El Proyecto compró la información pluviométrica en forma de series de precipitaciones totales mensuales y de precipitaciones máximas mensuales de 24 horas. Otra información pluviométrica se obtuvo de ALA. Esa información incluye registros mensuales de dos estaciones como Huamanga, Huanta, Luricocha y Quinua y parámetros de la zona. En el Cuadro 2.1 figuran las estaciones meteorológicas operadas por SENAMHI con su Respectiva ubicación, coordenadas UTM, altitudes y períodos de registro. Estas 24 Estaciones meteorológicas están distribuidas espacialmente en el ámbito del Estudio Hidrológico. Los períodos de registros generalmente son limitados, solamente las estaciones de Huamanga, Huanta, Luricocha y de Quinua cubren más de 30 años. Huanta es la única estación cerca al proyecto cuente con registro continuo y se extienden en el período 1964 a 2008. Se muestra los histogramas anuales de algunas estaciones SENAMHI, lo que muestra que la mayoría de las estaciones pluviométricas no tiene series medidas entre los años 1980 a 1990, a excepción de las estaciones de Pampa El Arco, Luricocha, Huanta y Quinua. En el caso de la estación más confiable de Luricocha esto se manifiesta p.e. por una precipitación media mensual que varía de 4.7 mm (Junio) a 93.0 mm (enero) mientras la precipitación total anual es de 626.2 mm. ESTACION LURICOCHA ENE 93.0

FEB 86.8

MAR 70.5

ABR 34.7

MAY 9.4

JUN 11.6

JUL 4.7

AGO 9.6

SEP 21.8

OCT 33.4

NOV 44.8

DIC 59.2

PRECIPITACIÓN COMPLETADA PROMEDIA MENSUAL (mm) ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA LURICOCHA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 121 113 108 38 16 8 8 15 31 43 50 75 52.17 Evapotranspiración Para Luricocha, los valores de Evapotranspiración se calcularon por el método de Penman, resultando los valores que se muestran en el Cuadro Adjunto. EVAPOTRANSPIRACIÓN PROMEDIO MENSUAL EN LURICOCHA ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM 95.0 89.0 87.0 86.0 93.0 77.0 80.0 92.0 90.0 109.0 117.0 102.0 93.17 En relación a la evapotranspiración, calculada para Luricocha, se tiene una tasa anual de 1100 mm, respectivamente coincidiendo los valores máximos en los meses de Octubre y Noviembre con valores diarios que superan los 4 mm. Temperatura De la estación Andahuaylas se dispone de la ALA de datos mensuales de temperatura máxima, media y mínima absoluta para el período 1965 a 1980, respectivamente. Además el SENAMHI vendió datos promedios para el período corto de 1968 a 1972. Según los datos de la ALA la temperatura máxima mensual es de 27.2°C que se ha presentado en el mes de Octubre en 1976, la temperatura mínima mensual es de -2.80 °C medido en el mes de Julio en 1976. La temperatura media mensual de la estación Luricocha varía de 10.8 °C, en el mes de Julio. A 14.7 °C en el mes de Noviembre, mientras que la temperatura mínima mensual varía de -0.8 °C, en el mes de Julio a 5.5 °C en el mes de Marzo y la temperatura máxima varía de 21.9 °C en el mes de marzo a 24.8 °C en el mes de Noviembre. Otros parámetros importantes son la humedad relativa y la evaporación de la estación Luricocha que se dispone del período 1965 – 1980. La humedad relativa mensual varía de 66.31% en Noviembre a 78.69% en marzo. De la estación Huamanga tanto para la zona baja y alta se dispone información de humedad relativa, horas de sol, evaporación de tanque y precipitación media mensual del año 2008. La humedad relativa, tanto para zona baja y alta varía de 65.5% (Julio y Agosto) a 76% que se ha presentado en los mese de Enero y Marzo. Las horas de sol, tanto para zona baja y alta varía de 4.80 h en Enero a 7.50 h en Julio. La evaporación de tanque, para la zona baja varía de 99.12 mm que se ha presentado en el mes de Junio a 145.73 mm en Octubre; para la zona alta la evaporación varía de 99.23 mm en Junio a 136.18 mm en Octubre. Para estas zonas se notó en el año 2008 también la precipitación total mensual, para la zona baja varía de 4.80 mm en Junio a 156.1 mm en Febrero: y para la zona alta se encuentra entre 6.4 mm en el mes de Julio y 183.70 mm en Enero.

3.0. - HIDROLOGÍA 3.1. - GENERALIDADES La Hidrología en el Drenaje de Carreteras, por definición, proporciona el “caudal máximo para un determinado período de retorno”, el mismo que deberá ser evacuado satisfactoriamente, por el “sistema de drenaje proyectado”. La Hidrología en el Drenaje de Carreteras, según Apaclla (2004), “permite calcular los caudales y niveles máximos para el diseño de las estructuras de drenaje propuestas para el drenaje de la vía; para ello se recurre a las estadísticas existentes, ya sea registros de caudales o de lluvias”. El Ministerio de Obras Públicas de España, MOPU, refiere que la hidrología permite “estimar los caudales de diseño para las obras de drenaje transversal de la carretera (alcantarillas y puentes), y de las obras de drenaje superficial y subsuperficial de la faja del camino (cunetas, zanjas de coronación, muros de contención)”. En este contexto conceptual, en el presente, se desarrolla a la par del Marco Teórico – metodológico, la estimación de los caudales máximos de diseño de la infraestructura de drenaje proyectada, a partir del análisis de la precipitación máxima en 24 horas (P Máx. 24 HR), las características geomorfológicas de las microcuencas involucradas, complementariamente, con la información del trabajo de campo efectuado. La precipitación máxima en 24 horas (P Máx. 24 HR), base disponible, correspondió a las estaciones Pampa del Arco – Huamanga o Andahuaylas (para los Tramos II, III) y Puquio (Tramos I), en la zona de estudio, correspondientes a las estaciones meteorológicas del lugar, identificadas como series, respectivamente. 3.2.- INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA Y METEOROLÓGICA DISPONIBLE 3.2.1.- Información Cartográfica

Del Instituto Geográfico Nacional, IGN, la información cartográfica disponible fue la siguiente: Descripción

Escala

* Mapa Físico Político del Perú

1/1 000 000

* Mapa Departamental de Ayacucho

1/1 000 000

* Mapa Departamental de Ayacucho

1/1 000 000

* Cartas Nacionales, Hojas: Ayacucho (27 – ñ)

1/100 000

* Cartas Nacionales Huanta (26 – ñ) IGN

1/100 000

* Datos Satelitales SRTM NASA y la DLR. * Levantamiento Topográfico

1/2 000

3.2.2. - Información Meteorológica Se dispuso de la siguiente información pluviométrica: PARÁMETRO Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Precipitación Máx. 24 Horas Fuente: Elaboración propia

ESTACIÓN

PERÍODO

Huamanga Quinua Luricocha Tambillo Puquio Huanta Allpachaca

1964 - 2009 1965 - 1990 1963 - 2002 1972 - 2002 1972 - 2002 1963 - 2002 1968 - 1982

3.3.- TRABAJO DE CAMPO En el Trabajo de Campo (Mayo, 2013), se efectuó el reconocimiento del eje de la Trocha Carrozable, los tramos y obras conexas del proyecto (en lo hidrográfico, fisiográfico, hidrológico y ubicación de las obras conexas en la Trocha Carrozable Proyectada, entre otros aspectos), y el Inventario de Evaluación de las estructuras Proyectadas. En el Cuadro N° 3.1 se presenta el Resumen del Inventario de Estructuras Propuestas, identificadas como “Cursos Inventariados” de los tramos de 1 al 3. (Ver anexo de inventario por tramos). CUADRO N° 3.1: DE OBRAS DE ARTE DEL TRAMO I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA (km 0 + 000 al 5 + 600)

N° PROGRESIVA 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

00+010.00 00+175.00 00+380.00 00+630.00 01+185.00 01+640.00 02+260.00 02+600.00 03+195.00 03+510.00 03+800.00 04+040.00 04+120.00 04+130.00 04+180.00 04+400.00 04+710.00 05+295.00 05+423.00 05+960.00 06+380.00 06+930.00 07+085.00 07+245.00 07+480.00 07+606.00 07+765.00 08+040.00 08+164.00 08+645.00 09+290.00 09+815.00 10+350.00 10+700.00 10+800.00 11+360.00 11+580.00 11+640.00 11+683.00 11+920.00 12+230.00 12+435.00 12+722.00 12+922.00

DESCRIPCION BADÉN RECTO ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 01 CERCAN (P-1) ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO MURO DE SOSTENIMIENTO ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO II PONTÓN 02 BADÉN RECTO TIPO II BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO PONTÓN 03 BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO

Fuente: Elaboración propia

DIMENSIONES (m) L = 2.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L=28.00 m. 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 20.00 mts L = 20.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 20.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 5.00 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts L=6.00 m. L = 6.00 mts L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50

TIPO TIPO A TIPO I P-1 TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I M-1 M-1 TIPO I M-1 TIPO I TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II P-2 TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I P-2 TIPO II TIPO II TIPO II TIPO II

OBSERVACIONES CRUCE DE CARRETERA HUAYCO HUAYCO CON RIO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.1 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO I: BADENES, ALCANTARILLAS, PUENTE Y MUROS OBRA DE ARTE ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO A BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CERCAN (0+380) PONTON 02 (10+800) MURO DE SOSTENIMIENTO

DIMENSIÓN 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 L = 2.00 mts L = 6.00 mts L=28.00 m. L = 6.00 mts L = 20.00 mts

DE CONTENCIÓN RESUMEN TIPO CANTIDAD TIPO I TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P-2 M-1

20 11 1 6 1 2 3

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº MURO, L=20.00 MTS (04+040/04+120/04+180)

Fuente: Elaboración propia

CUADRO N° 3.2: DE OBRAS DE ARTE DEL TRAMO II: TOROTORO - CANRAO (km 4 +320 al 5 + 000) Nº PROGRESIVA 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

00+542.00 00+590.00 00+620.00 00+670.00 00+690.00 00+920.00 01+130.00 01+220.00 01+360.00 01+470.00 01+619.00 01+650.00 02+190.00 02+345.00 02+590.00 02+610.00 02+750.00 02+765.00 02+810.00 02+839.00 02+857.00 02+897.00 02+958.00 02+975.00 03+024.00 03+058.00 03+095.00 03+240.00 03+290.00 03+325.00 03+363.00 03+485.00 03+710.00 04+110.00 04+150.00 04+418.00 04+508.00 04+636.00 04+698.00 04+798.00

DESCRIPCION ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 01 CANRAO (P-1) ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 02 CANRAO (P-2) BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO

Fuente: Elaboración propia

DIMENSIONES (m) 1.00 x 0.85 x 4.50 L = 10.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 5.00 L=13.00mts. 0.50 x 0.85 x 4.50 L=13.00 mts. L = 6.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50 0.50 x 0.85 x4.50 0.50 x 0.85 x 5.00 L = 4.00 mts L = 6.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50

TIPO

OBSERVACIONES

TIPO II M-1 TIPO I TIPO I P-1 TIPO I P-2 TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO I TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II TIPO III

HUAYCO CON RIACHUELO MURO (L=10.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.2 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO II: BADENES Y ALCANTARILLAS OBRA DE ARTE

DIMENSIÓN

ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CONRAO (0+690) PUENTES 02 CANRAO (1+130) MURO DE SOSTENIMIENTO Fuente: Elaboración propia

0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 4.00 mts L = 6.00 mts L=13.00 mts. L=13.00 mts. L = 10.00 mts

RESUMEN TIPO

CANTIDAD

TIPO I TIPO II TIPO III TIPO I TIPO II P-1 P-2 M-1

19 2 3 11 2 1 1 01

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº CONCRETO ARMADO

CUADRO N° 3.3: TRAMO III CERCAN – CCANCCALLO (Km 3 + 300 al 5 + 600) Nº

PROGRESIVA

DESCRIPCION

01 00+080.00 BADÉN RECTO TIPO I 02 00+460.00 BADÉN RECTO TIPO I 03 00+690.00 BADÉN RECTO TIPO I 04 01+110.00 BADÉN RECTO TIPO I 05 01+323.00 BADÉN RECTO TIPO II 06 01+480.00 BADÉN RECTO TIPO I 07 01+618.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 08 01+750.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 09 01+782.00 BADÉN RECTO TIPO I 10 01+990.00 PONTÓN 01 11 02+190.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 12 02+515.00 BADÉN RECTO TIPO II 13 02+540.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 14 02+670.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 15 02+750.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 16 02+815.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 17 03+130.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 18 03+195.00 BADÉN RECTO TIPO I 19 03+735.00 BADÉN RECTO TIPO I 20 04+235.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 21 04+335.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 22 04+950.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 23 05+060.00 PUENTE 02 CCACCAYLLO (P-1) 24 05+478.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO Fuente: Elaboración propia

DIMENSIONES (m)

TIPO

L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 6.00 mts L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L=6.00 mts. 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L=13.00 mts. 1.00 x 0.85 x 4.50

TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I P-1 TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO II TIPO I P-2 TIPO II

OBSERVACIONES HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.3 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO III: BADENES, ALCANTARILLAS Y PUENTE

OBRA DE ARTE ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II PONTON 01 (1+990) PUENTES 02 CCACCAYLLO (5+060) Fuente: Elaboración propia

DIMENSIÓN 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 4.00 mts L = 6.00 mts L=6.00 mts. L=13.00 mts.

RESUMEN TIPO CANTIDAD TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P-2

6 5 1 8 2 1 1

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº

RESUMEN DE OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL RESUMEN OBRA DE ARTE ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO A BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CERCAN (0+380) PONTON MURO DE SOSTENIMIENTO BADÉN RECTO TIPO I PUENTES - CANRAO PUENTES 02 CCACCAYLLO (5+060) ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO

DIMENSIÓN 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 2.00 mts L = 6.00 mts L=28.00 m. L=6.00 mts. L = 20.00 mts L = 4.00 mts L=13.00 mts. L=13.00 mts. 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 10.00 mts

TIPO TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P1 - P2 M-1 TIPO I P1 - P2 P-2 TIPO III M-1

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº MURO, L=20.00 MTS (04+040/04+120/04+180) MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO

TOTAL

CANTIDAD 45 18 1 1 10 1 3 3 19 2 1 3 01 108

Fuente: Elaboración propia

TOTAL DE OBRAS DE ARTE EN LOS 03 TRAMOS DEL PROYECTO: 108 CUADRO N° 3.1 - C: OBRAS DE ARTE Y ESTRUCTURAS DE DRENAJE LONGITUDINAL CUNETAS TRAMO

LADO IZQUIERDO (m)

LADO DERECHO (m)

TOTAL (m)

I II III TOTAL

10640 1620 560 12820

2400 3760 5060 11220

13040 5380 5620 24040

Fuente: Elaboración propia

3.4.- ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS La precipitación máxima en 24 horas base, de las series de Estaciones Meteorológicas, Pampa del Arco - Huamanga (1964 – 2007, 45 valores), Huanta (1963 – 2002, 40 valores), Luricocha (1963 – 2002, 40 valores) y Quinua (1965– 1990, 26 valores), y que se muestra en los Cuadros N° 3.2 y 3.3, fue sometida a una Análisis de Frecuencia, A de F., con el objeto de determinar los valores para diferentes períodos de retorno (P.R.) de interés. A partir de la PM24 Hr., se obtuvieron las intensidades de precipitación (Curvas I-D-F), para duraciones de hasta 1 hora, y menores de 1 hora. 3.4.1. - Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas El objetivo del A. de F. de información hidrológica es, “relacionar la magnitud de los eventos extremos con su frecuencia de ocurrencia, mediante el uso de distribuciones de probabilidad”. Refiere Chow que: “La magnitud de un evento extremo ésta inversamente relacionada con su frecuencia de ocurrencia, es decir, eventos muy severos ocurren con menor frecuencia que eventos más moderados”. Con el Modelo EXTREM, se efectuó el A de F. de las Series Huamanga, Huanta, Luricocha y Quinua, respectivamente. Ver procedimiento y resultados en los Cuadros N° 3.4 y 3.5.

El mejor ajuste “R” = 1, para las series Huamanga, Huanta, Luricocha y Quinua, correspondió a la Distribución Teórica de Eventos Extremos Log Pearson, Log Normal – 3 y Gumbell Tipo I. El resumen del A. de F. de la PM24hr de las Series referidas, para diferentes P.R., de las 3 primeras distribuciones aleatorias continuas en orden de mejor ajuste (R) es el siguiente: Series Huamanga y Puquio: ANÁLISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS SERIE PAMPA DEL ARCO – HUAMANGA PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1

5

10

20

Log PEARSON

35.60

38.35

Gumbel Tipo I

34.41

39.41

100

200

500

43.65

50 (MM) 56.59

62.59

66.25

71.03

44.19

50.37

55.01

59.62

65.72

Fuente: Elaboración propia

ANALISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS SERIE HUANTA – AYACUCHO DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Gumbel Tipo I

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

21.59

26.75

31.70

50 (MM) 38.09

100

200

500

42.90

47.71

53.96

100

500

1000

63.0 55.60

72.50 65.70

77.10 70.05

100

500

1000

46.2 64.19

53.2 75.23

56.2 79.98

Fuente: Elaboración propia

ANALISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS SERIE LURICOCHA – AYACUCHO DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Log Normal – 3P Gumbel Tipo I

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

41.50 36.19

46.90 49.89

48.70 45.40

50 (MM) 54.10 51.23

Fuente: Elaboración propia

ANALISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS SERIE QUINUA – AYACUCHO DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Log Normal – 3P Gumbel Tipo I Fuente: Elaboración propia

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

31.6 42.97

35.4 48.11

39.9 53.03

50 (MM) 43.1 59.41

3.4.2. - Precipitación Máxima en 24 Horas y Tiempos de Duración de Hasta 1 Hora Siendo en su mayoría, áreas pequeñas las que aportan la escorrentía a evacuar con el drenaje en carreteras, los tiempos de concentración serían menores a 24 horas, luego entonces se requiere disponer de precipitaciones máximas menores a 24 horas, y transformadas a intensidades de lluvia, lo que se consigue con las Curvas Intensidad – Duración y Frecuencia (Curvas IDF). La PM24hr, tipo convencional, según Hersfield (WMO), puede descomponerse en tiempos de duración menores hasta de 1 hora, en base a factores de duración y de área. Ver en los Cuadros N° 3.5, 3.6 y 3.7, para las Series Huamanga, Huanta, Luricocha y Quinua, la conversión de la PM24hr, en valores de precipitación máxima (PM), y con duraciones de hasta 1 hora Visualizar en los Gráficos N° 3.1, 3.2 y 3.3, respectivamente. 3.4.3. - Intensidades de Precipitación para Duraciones de Hasta 1 Hora, Curvas IDF Efectuada la descomposición de la PM24hr., en períodos de duración de t horas, P.R. (1hr < t < 24 hr), en donde no hubiera pluviógrafos, se puede aproximar el cálculo de la intensidad de precipitación, dividiendo la PM para valores menores de 24 hr (de hasta de 1 hr), entre su duración, para diferentes P.R. (de los Cuadros N° 3.4, 3.5 y 3.6). Apréciese en los Cuadros N° 3.8, 3.9 y 3.10, los valores de la intensidad de precipitación de las Series Pampa del Arco, Huanta, Luricocha y Quinua, para duraciones entre 24 y 1 hora; ésta es la información base para elaborar las Curvas de Intensidad – Duración – Frecuencia (Curvas IDF), para duraciones de 24 a 1 hora. Ver los Gráficos N° 3.3, 3.4 y 3.5. 3.4.4. - Precipitación Máxima para Tiempos de Duración Menores de 1 Hora Manifiesta Chereque que, debido a que los registros pluviográficos son escasos para obtener las Curvas IDF, algunos investigadores buscaron procedimientos que permitiesen superar tal deficiencia, aprovechando al máximo la información existente (básicamente pluviométrica). F. Bell en 1969, público un trabajo en el cual generalizaba las curvas IDF, a partir de datos recogidos principalmente en E.E.U.U. de N.A; el argumento físico en que se apoyó Bell, es el hecho de que las lluvias extremas de menos de dos horas de duración, se deben a tormentas de tipo convectivo, las cuales poseen características similares en todas las regiones del mundo. Bel propuso la siguiente expresión matemática: pTt = (0.21 * lnT + 0.52) (0.54 * t0.25 – 0.50)p6010

En donde: t = duración, en minutos, T = período de retorno, en años, pTt = precipitación caída en t min. Con período de retorno T, en años.

Siendo la formula aplicable a lluvias de menos de dos horas de duración y con períodos de retorno comprendidos entre 2 y 100 años. Estudios hechos en diferentes partes del mundo han conducido a valores sensiblemente iguales para todos los lugares. Se observa que se requiere conocer la precipitación de una hora de duración y 10 años de período de retorno (pTp). El procedimiento para obtener las Curvas IDF de las Series Pampa del Arco - Huamanga Luricocha y Quinua, consistió en la aplicación de la fórmula de Bell, tomando para ello como base, la precipitación de 1 hora de duración (t = 60 minutos) y período de retorno, P.R.: t = 10 años (pTt Pampa del Arco y Huanta). El primer valor para las Series “Pampa del Arco”, “Luricocha y Quinua” sería, según lo expuesto en el ítem 3.4.2, los calculados en los Cuadros N° 3.4 y 3.5, en los cuales, “entrando” con: Duración = 1 hora y P.R. = 10 años se obtiene, según Hershfield: P 6010 Luricocha – Hershfield = 13.2 mm P 6010 Quinua – Hershfield = 23.8 mm Espildora (citado por Chereque), obtuvo en chile que la relación entre lluvia máxima diaria y la lluvia de una hora es más o menos constante e igual a 4.04. Esto hace también posible, el obtener la lluvia P 6010, que entra en la fórmula de Bell, a partir de las lluvias máximas diarias cuyos registros son más frecuentes (o la PM24hr, en la primera línea de valores de los Cuadros N° 3.4 y 3.5, para P.R.: T = 10 años: 39.3 y 70.8 mm), obteniéndose consecuentemente un segundo valor: 39.3/4.04 y 70.8/4.04: P 6010 Luricocha – Espildora = 10 mm P 6010 Quinua – Espildora = 16 mm Con el objeto de optar por uno de los dos valores: Hershfield o Espildora, se cita la experiencia de IDESUNI al respecto en el Estudio de Drenaje Urbano Chulucanas, 2002: “A efectos de validar los resultados de la fórmula de Bell, se aplicó ésta a la información pluviométrica de la estación Miraflores de la ciudad de Piura (IDESUNI, Drenaje Urbano 2002, Referencia Bibliográfica N° 5), verificando los resultados con una intensidad de una duración de t = 10 min. Y un P.R.: T = 100 años: I10 – 100 = 59 mm/hr. (Duración asumida como el valor más crítico para el diseño de los drenes)”. “Se aprecia que el valor más cercano a I10 – 100 = 59 mm/hr., es I10 – 100 - Espildora = 66 mm/hr. (12% más); se optó entonces por utilizar el p6010 Espildora = 22 mm, en la fórmula de Bell para valores de precipitación máxima para duraciones menores a 1 hora en la estación Chulucanas…”. Luego entonces, para las Series Pampa del Arco, Puquio, se emplearía el valor de p6010 Espildora = 10 y 18 mm, en la fórmula de Bell para valores de precipitación máxima, PM, con duraciones menores a 1 hora. Ver los Cuadros N° 3.8 y 3.9.

3.4.5. - Intensidades de Precipitación para Tiempos de Duración Menores a 1 Hora A continuación, las PM para duraciones menores de 1 hora (Del ítem 3.4.4), fueron convertidas a intensidades de precipitación (referidas a 1 hora), con una regla de 3 simple (precipitación a convertir, multiplicada por 60 minutos, entre su duración en minutos). Para las Series de Andahuaylas y Puquio, correspondientes, en los Cuadros N° 3.10 y 3.11.

se

presentan

las

conversiones

Las Curvas IDF obtenidas – para duraciones menores de 1 hora – se visualizan en los Gráficos 3.5, 3.6 y 3.7, respectivamente. Tales intensidades en mm/hr, y al 75% de su valor (para I5, I10, I15, I30 e I60 minutos, en los P.R. elegidos) se emplearon en el cálculo de los caudales máximos de diseño para el sistema de drenaje previsto en el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013. 3.5.- ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO Para el dimensionamiento hidráulico de las estructuras de drenaje superficial, transversal (alcantarillas, badenes, pasarelas Vehiculares y pontones), y longitudinal (cunetas y zanjas de coronación y muros de contención), de los caminos vecinales, se estimaron los Caudales Máximos de Diseño, en base a la precipitación Máxima en 24 Horas (PM24 hr), y a las intensidades de Precipitación (Curvas IDF) de las estaciones Pampa del Arco Huamanga, Huanta y Quinua. Como se ha indicado en la parte introductoria del ítem 3.5, y que se explica aquí, se asume la Serie “Pampa del Arco” como representativa de las condiciones de pluviosidad típica de Sierra de los Tramos I, II, III, y diferenciando, la Serie “Huanta” para las características de Sierra y/o Ceja Selva de Tramo I. Iguales consideraciones se adoptaron para la selección de los respectivos valores de los Números de Curva, CN, por geomorfología y cobertura vegetal. El PIP: Ampliación, Instalación de vías tiene una longitud TOTAL de 23+690 Km. El Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, se reitera, se ha dividido en 03 sectores: Tramo I: Carhuahuaran – Choqewiccqa, 12 + 930 Km, Instalación, Tramo II: Desvió Toro Toro – Canrao 5 + 160 km. Progresiva 0 + 000 a 5 + 160 Km. Instalación, Tramo III: Cercan – Ccanccayllo. Progresiva 0 + 000 a 5 + 600 Km. Los tramos hacen un total 23 + 690 km.

TRAMO I

CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA

TRAMO II

DESVIÓ TOROTORO - CANRAO

TRAMO III

CERCAN - CCANCCALLO

Mejoramiento

0 + 000

Instalación

12 + 930

Mejoramiento

0 + 000

Instalación

5+ 160

Mejoramiento

0 + 000

Instalación

5+600

12 + 930 5 + 160 5 + 600

DISTANCIA TOTAL MEJORAMIENTO

0 + 000

DISTANCIA TOTAL INSTALACION

23+690

DISTANCIA TOTAL

23+690

Elaboración propia

Los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce, comparativamente, se obtuvieron por 2 métodos: (1) Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético del U.S. Soil Conservation Service o Método SCS o del Número de Curva, CN, y (2) Método Racional. Se exponen dichos Métodos y a la vez, se hacen los cálculos correspondientes; los resultados obtenidos, tienen un carácter preliminar, como primeros valores que definen el orden de magnitud de las estructuras de cruce. En los casos de microcuencas donde no es posible la aplicación del Método Racional por el tamaño de área (A> 13 km2), se utilizó la relación de caudales máximos y áreas aportantes, planteada por Remenieras. 3.5.1. - Estimación de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce en los Tramos Varios. I, II y III. 3.5.1.1. - Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético Con el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético del U.S. Soil Conservation Service o Método SCS o del Número de Curva, CN, se pueden determinar los caudales máximos de diseño, con las características geomorfológicas de las cuencas de interés y la PM24hr. Ver el Marco Teórico en el Anexo 1. A. - Procedimiento La aplicación del Método SCS, sigue – en general – los siguientes pasos: (1) Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas, PM24hr; (2) Elección de la Curva Número, CN; (3) Elección del Período de Retorno, P.R; y (4) Cálculo de las avenidas e hidrogramas de diseño para diversos P.R. A.1. - Análisis de la Precipitación en 24 Horas Para el Tramo I: Carhuahuran – Choqewiccqa (0 + 000 a 12 + 930 Km), se consideró el Análisis de la PM24 hr correspondiente a la Serie Luricocha y Quinua (Cuadro N° 3.2), efectuada en el ítem 3.4.1 y que se muestra en el Cuadro N° 3.4. Se resumen los resultados obtenidos para la Distribución Log Normal – 3 y la Distribución Gumbell Tipo I (la de mejor ajuste, R), para diferentes períodos de retorno:

TRAMO II y III: CARHUAHUARAN DESVIO CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA. SERIE PAMPA DEL ARCO – HUAMANGA ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS DISTRIBUCION PERIODO DE RETORNO (AÑOS) DE MEJOR AJUSTE R=1

5

10

20

100

200

500

43.65

50 (MM) 56.59

Log PEARSON

33.60

38.35

62.59

66.25

71.03

Gumbel

34.41

39.41

44.19

50.37

55.01

59.62

65.72

Fuente: Elaboración propia

TRAMO II: TOROTORO – CANRAO. SERIE LURICOCHA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS PERIODO DE RETORNO (AÑOS) DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE 5 10 20 50 100 500 1000 R=1 (MM) Log Normal – 3P 31.6 35.4 39.9 43.1 46.2 53.2 56.2 Gumbel Tipo I 36.19 40.89 45.40 51.23 55.60 65.70 70.05 Fuente: Elaboración propia

TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO Y OTROS. SERIE QUINUA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS PERIODO DE RETORNO (AÑOS) DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE 5 10 20 50 100 200 500 R=1 (MM) Gumbel Tipo I 42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 Fuente: Elaboración propia

A.2. - Selección de la Curva Número CN Se dispuso de 2 estudios hidrológicos anteriores en cuencas vecinas, a efectos referenciales para la selección de la Curva Número, CN. En el Análisis de Máximas Avenidas AMA del río Cachi, estación Chacco (Estudio Hidrológico de las Cuencas de los Ríos o Huatatas, Yucaes y Compañía, 2011), se calibró la Curva Número, CN, para un período de retorno de P.R. = 2 años, utilizando la PpM24hr de las Series de Pampa del Arco, Huanta, Luricocha y Quinua. Los datos del Cachi – Chacco para la calibración de CN, fueron los siguientes: Área : 297 Km2 Longitud Cauce Principal : 77 Km Pendiente : 4,45% Pp Máxima 24 Horas, P.R. 50 Años : 47.42 mm Caudal Máximo Medio, P.R.50 Años : Qmm2 =173 m3/seg Caudal Máximo Instantáneo, P.R. 50 Años : Qmi2 = 224 m3/seg Fuente: Estudio Hidrológico Ríos Cachi y Chacco

Luego de sucesivas aproximaciones de la CN, con un valor inicial de 78 hasta 90, se encontró con el Modelo SCS, que con CN = 86, el caudal máximo instantáneo es de 222.9 m3/seg, prácticamente igual a Qmin2 = 35 m3/seg. LAGESA, en el Estudio de Obras de Encauzamiento y Defensas Ribereñas en las provincias de Oxapampa y Villarrica, 1988, optó por un valor de CN = 80. PEPP – WOL, en el Estudio de Máximas Avenidas para el Diseño de Puentes y Defensas Ribereñas en la provincia de Oxapampa, 1999, se utilizó una CN = 78. ELECTROPERÚ, refiere que valores de CN = 80 o mayores, corresponderían en el Perú, a cuencas de las regiones de Sierra y Costa, respectivamente. Por las anteriores consideraciones, para las cuencas del Tramo, a partir de las Tablas del Método SCS (Anexo 2 – Cuadro N° 1-A, considerando: (1) Cubierta Vegetal: Pradera o Pastizal; (2) Condición Hidrológica: Regular (50 – 75% del área); y (3) Grupo Hidrológico de Suelo: C – D (moderado alto a alto potencial de escorrentía), les correspondería un valor de CN = 80 Estación de Luricocha Altitud 2866 msnm. A.3. - Elección del Período de Retorno En base a las recomendaciones del MOPU y la OCC – MTC (en función de la vida útil de las obras a proyectarse: para alcantarillas, pasarelas vehiculares, pontones, badenes), se optó por un período de retorno: P.R. = 20 años. A.4. - Avenidas e Hidrogramas de Diseño Para los Tramos I, II y en el Tramo III: Es importante indicar que en la cartografía disponible (IGN, 1/100 000), no figuran todas las Pequeñas Cuencas Tributarias Tipo I; sin embargo, al ser similares en sus parámetros geomorfológicos (especialmente en el tamaño de la Cuenca aportante: A < 1 km2), se hizo el cálculo para la “cuenca promedio”; las cuencas (2) a (12), figuran en planos.

Los valores de los parámetros geomorfológicos determinados en la cartografía IGN, para las cuencas colectoras de interés referidas (1) a (06), para el Tramo I: Carhuahuaran – Choqewiccqa, Tramo II: Desvió Toro toro Derecha – Canrao y Tramo III Cercan Ccanccayllo: Área, Longitud del Cauce Principal y Pendiente Media, son los siguientes:

TRAMOS I, II y III: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, DESVIÓ TOROTORO – CANRAO Y CERCAN – CCANCCAYLLO

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE MICROCUENCAS - ALCANTARILLAS MICROCUENCA QUEBRADA

PROGRESIVA

ÁREA HASTA EL CRUCE CON EL TRAZO “A” (km2)

LONGITUD CAUCE PRINCIPAL “Lcp” (km)

PENDIENTE MEDIA PROMEDIO (%)

TRAMO I: CARHUAHUARAN - CHOQEWICCQA 8 +164 0.17 0.50 TRAMO II: TORO TORO - CANRAO 0 + 620 0.31 0.80 3 + 485 0.31 0.63 4 + 150 0.38 0.65 4 + 798 0.54 0.84 TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO 4 + 235 0.20 0.63

1.-RUYAJAJA N° 1 2.-RUYAJAJA N° 2 3.-CANRAO N° 3 4.-CANRAO N° 4 5.- CANRAO N° 5 6.- RUNTOJAN N° 6

50 49 58 46 54 38

Fuente: Elaboración propia

Aplicándose el Método SCS con PM24hr, para P.R. = 20 años, con los Parámetros Geomorfológicos indicados, y CN = 80, se obtuvieron los caudales máximos instantáneos o “picos” para las microcuencas (1) a (06). B. - Resumen de los Resultados En el Proyecto, Tramos I – Otros, II y III: Varios – Carhuahuaran – Choqewiccqa, Desvió de Toro Toro Derecha Progresiva 3 + 140 Km – Canrao y Cercan – Ccanccayllo, 2013, el resumen de los caudales máximos de diseño obtenidos por el Método SCS (CN = 80), es el siguiente: TRAMOS: TRAMO VARIOS, TRAMO I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, TOROTORO – CANRAO Y CERCAN - CCANCCAYLLO CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS I: CARHUAHURAN - CHOQEWICCQA CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICROCUENCA Y/O QUEBRADA

1 2

VARIOS RUYAJAJA

Elaboración propia.

PROGRESIVA

8 + 164

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.17

1.30 1.14

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS II: TORO TORO - CANRAO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2 3 4 5 6

VARIOS RUYAJAJA N° 1 CANRAO N° 2 CANRAO N° 3 CANRAO N° 4 CANRAO N° 5

PROGRESIVA

0 + 620 1 + 130 3 + 485 4 + 150 4 + 798

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.31 0.32 0.31 0.38 0.54

1.30 1.45 2.06 1.78 2.06 2.48

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60

Elaboración propia.

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS III: CERCAN - CANCCAYLLO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2

VARIOS RUNTOJAN

PROGRESIVA

4 + 235

AREA A (Km2) 1.00 0.20

METODO SCS RACIONAL Q20 (M3/SEG) 1.30 1.60 1.07

Elaboración propia.

3.5.1.2. - Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional

A. - El Método Racional Wright – Paquette, manifiestan que:”Uno de los métodos más comunes para calcular el escurrimiento en un área de drenaje es el Método Racional, M.R.; la gran aceptación que ha tenido se debe al hecho de que combina juicios de Ingeniería con cálculos hechos a partir de análisis, mediciones u otros cálculos; el método tiene como base la relación directa entre la lluvia y el escurrimiento”. El Método Racional (M.R.), y todos los métodos empíricos de él derivados, se usan “para diseñar drenes de tormenta, alcantarillas y otras estructuras conductoras de aguas de escurrimiento de pequeñas áreas” (Linsley) pero “pueden involucrar grandes errores, ya que el proceso de escurrimiento, es muy complejo como para resumirlo en una fórmula de tipo directo, en la que solo intervienen el área de la cuenca y un coeficiente de escurrimiento” (Villón). Además refiere Linsley que, “Si las lluvias se aplicaran con una velocidad o ritmo constante a una superficie impermeable, el escurrimiento de la superficie eventualmente llevaría a tener un ritmo igual al de la lluvia.

El tiempo necesario para llegar a este equilibrio es el tiempo de concentración, Tc, y para pequeñas áreas impermeables o permeables, se puede considerar que si la lluvia persiste con un ritmo uniforme durante un período como mínimo de una duración de Tc, el máximos del escurrimiento será igual al ritmo de la lluvia”. Víctor Miguel Ponce, Hidrología en Cuencas Pequeñas; Escurrimiento Superficial. El segundo de los acontecimientos del ciclo hidrológico que interesa destacar en los estudios de drenaje vial, es el comprendido entre el momento en que la lluvia cae sobre la tierra y el instante en que el agua de escurrimiento pasa por un determinado punto del cauce. En el diseño de drenajes de carretera cobran especial importancia las llamadas cuencas pequeñas. Se define una cuenca pequeña como una cuenca muy sensitiva a las precipitaciones de alta intensidad y corta duración y a los usos de la tierra; el factor que determina su máximo escurrimiento en el flujo superficial. Descarga de Diseño. A diseñar una estructura de drenaje, uno de los primeros pasos a dar consiste en estimar el volumen del agua que entregará a ella en un determinado instante. Dicho volumen de agua se llama descarga de diseño, y su determinación debe realizarse con el mayor grado de precisión, a fin de poder fijar económicamente el tamaño de la estructura requerida y disponer del agua de escurrimiento sin que ocurran daños a la carretera. Esta es la base de la fórmula del Método Racional, M.R.: Q=CIA Donde: Q = es el ritmo máximo del escurrimiento (L3/T), C = es un coeficiente de escurrimiento (se obtiene de tablas o se calcula), e I = es la intensidad de la lluvia (L/T). B.- Secuencia de aplicación del Método Racional Para aplicar el M.R., es necesario determinar cada uno de los factores que intervienen en la fórmula, y para lograrlo, se siguen los siguientes pasos: 1° Se determina el coeficiente de escorrentía, C. Villón, indica con respecto al valor de C: “La escorrentía, es decir, el agua que llega al cauce de evacuación, representa una fracción de la precipitación total. A esa fracción se le denomina Coeficiente de Escorrentía, que no tiene dimensiones y se representa por la letra C”. “El valor de C, depende de factores topográficos, edafológicos, cobertura vegetal, etc.” En el Cuadro N° 3.12 se presentan los valores del Coeficiente de Escorrentía, C, en función de la cobertura vegetal, pendiente y textura, propuestas por Villón (del Manual de Conservación de Suelos y del Agua, Chapingo, México, 1977).

A partir de estos valores, se hizo la elección del Coeficiente de Escorrentía en las microcuencas del Área de Estudio, Tramo I: Praderas, Franco Arcillo Limosa – Arcilla, siendo la elección de C, en función de la Pendiente. 2° Se determina el tiempo de concentración (Tc) de la unidad hidrográfica que aporta escurrimiento, desde las nacientes, hasta la intersección con la carretera (punto 1). Según Kirpich, 1940 (NORMAS OS. 060), la fórmula es: Tc = 0.01947 * L0.77 * S-0.385 Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos; L = Longitud del canal desde aguas arriba hasta la salida, en m; S = Pendiente promedio de la Cuenca, m/m. El tiempo de concentración, Tc, según Kirpich – California, 1942 (Norma OSO 60 y Villón), sería: Tc = 0.01952 * ((L3 / H) 0.385) Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos; L = Máxima longitud de recorrido, en m; H = Diferencia de elevación entre Hs y Hi (del punto 2°), en m. 3° Se obtiene la intensidad máxima de la lluvia, ítem 3.4.5, Cuadro N° 3.10 y Gráfico N° 3.5 (al 75% de su valor). “La intensidad máxima de la lluvia (de diseño) tiene una duración igual al tiempo de concentración, y para un período de retorno dado en mm/hr” (Villón). De igual modo, MOP – DV, refiere que “La intensidad de lluvia de diseño corresponde a la de duración igual al tiempo de concentración del área y de frecuencia o período de retorno seleccionado como adecuado para la obra en cuestión”. Adicionalmente, MOP – DV, refiere con respecto a las ecuaciones del Tiempo de Concentración del U.S. Soil Conservation Service, que sería equivalente a la de Kirpich, y la propuesta por Giardotti que “por ser las expresiones anteriores producto de resultados empíricos aplicables sólo en el rango de valores utilizados en su derivación, es necesario tener presente que debe juzgarse cuantitativamente la factibilidad física del resultado entregado, previo a su aceptación. En ningún caso, el Tiempo de Concentración debe ser inferior a 10 minutos. 4° Se obtiene el área de la microcuenca aportante (en ha). 5° Con esta información se calcula el escurrimiento. C. - Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para las Quebradas Tipo I- VARIOS

1° El Coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C.

Del Cuadro N° 3.12, para las Quebradas Tipo I Carhuahuaran – Choqewiccqa y otros dos tramos, con una vegetación considerada como “Pradera” y una Textura “Franco arcillo limosa franco limosa”, y con una pendiente promedio de S (%) = 10.00, se obtuvo un Coeficiente de Escorrentía C igual a: C = 0.35 2° El tiempo de concentración, Tc. Para las Cuencas Tipo I Carhuahuaran – Choqewiccqa, se tiene los siguientes parámetros geomorfológicos (Cuadro Resumen, ítem 3.5.1.1. /A.4): L = 2 500 m; S (%) = 10.00 S (m/m) = 0.10 Reemplazando en la fórmula de Kirpich, en minutos: Tc = 0.01947 * L0.77 * S -0.385 Tc = 0.01947 * 2 5000.77 * 0.10-0.385 Tc = 19.53 min. Se asume: Tc = Td = 20 min.

3° Tomar la intensidad de lluvia con Tc = Td = 20 min, del Cuadro N° 3.12 y Gráfico N° 3.5, para un período de retorno, P.R. = 20 años. I2020 = 22 mm/hr Ajustada al 75% de su valor (0.75 * 22): I2020 = 16.50 mm/hr 4° El área de la Cuenca aportante de las Quebradas Tipo I Carhuahuaran Choqewiccqa (Cuadro Resumen del ítem 3.5.1.1. A.4):

–

A = 1.00 km2 5° Aplicando la fórmula del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo para las Quebradas Tipo I Carhuahuaran – Choqewiccqa: Q = C * I * A /3.6 Q = 0.35 * 16.50 * 1.00/3.6 Q = 1.60 m3/seg El resumen – en formato de cuadro – es el siguiente:

D.- QUEBRADAS TIPO I PARA LOS TRAMOS VARIOS - CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO POR EL METODO RACIONAL. 1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L (cp.)

FORMULA /VALOR

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área

C A

Caudal máximo

Q20

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

2500

m

0.10 19.5 20.0 22 16.5 0.35 1.0

m/m

mm/h

1.60

m3/seg

min

Km2

Elaboración propia

F.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Ruyajaja (Progresiva 8 + 164). TRAMO I: CARHUAHURAN - CHOQUEWICHCCA

1

QUEBRADAS TIPO I Y II CAUDAL MAXIMO DE DISEÑO POR EL METODO RACIONAL. DESCRIPCION FORMULA /VALOR Longitud cauce principal L(cp.) 495.64

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

m

0.10 33.31 35.0 29.0 21.75 0.30 0.17 0.31

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

m/m min mm/h Km2 m3/seg

Elaboración propia

TRAMO II: TORO TORO - CANRAO G.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Ruyajaja (Progresiva 0+620 Km).

1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L(cp.)

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

Elaboración propia.

FORMULA /VALOR 795.4

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

0.10 30.71 30.0 17.55 13.16 0.35 0.31 0.40

m m/m min mm/h Km2 m3/seg

H.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Canrao (Progresiva 2 + 857 km)

1 2

DESCRIPCION Longitud cauce principal Pendiente

L(cp.) S

FORMULA /VALOR

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

564.2 0.10 28.05 30.00 17.55 13.16 0.35 0.32 0.41

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

m m/m min mm/h Km2 M3/seg

Elaboración propia

I.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Canrao (Progresiva 4 + 150 km)

1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L(cp.)

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

FORMULA /VALOR 646.7

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

0.08 27.58 30.0 17.55 13.16 0.35 0.31 0.46

m m/m min mm/h Km2 m3/seg

Elaboración propia

J.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Canrao (Progresiva 3 + 485 km)

1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L(cp.)

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

FORMULA /VALOR 646.7

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

0.08 27.58 30.0 17.55 13.16 0.35 0.38 0.49

m m/m min mm/h Km2 m3/seg

Elaboración propia

K.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Canrao (Progresiva 4 + 798 km)

1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L(cp.)

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

Elaboración propia

FORMULA /VALOR 631.7

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

0.08 27.58 30.0 17.55 13.16 0.35 0.54 0.69

m m/m min mm/h Km2 m3/seg

L.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para la Quebrada Runtojan (Progresiva 4 + 235 km). TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO

1

DESCRIPCION Longitud cauce principal

L(cp.)

2

Pendiente

S

3

Tiempo de concentración

Tc

4

Intensidad de lluvia

I 2020

5 6 7

Coeficiente escorrentía Área Caudal máximo

C A Q20

FORMULA /VALOR 625.9

Tc=0.01947L0.77S-0.385 (Asumir) Cuadro 3.12/grafica 3.5 Ajustada al 75% Q20=CIA/3.6

0.08 27.58 30.0 17.55 13.16 0.35 0.20 0.26

m m/m min mm/h Km2 m3/seg

Elaboración propia

O.- Resumen de los Resultados Los caudales máximos de diseño obtenidos por el Método Racional, en el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, Varios, Tramos I, II y III: Carhuahuaran Choqewiccqa (5 +600 km), Desvió del Camino Vecinal Toro toro – Canrao Progresiva 0 + 680 km Derecha y 3 + 300 km, de Cercan - Ccanccayllo 5 + 600 km, se resumen del siguiente modo: DIFERENTES TRAMOS TROCHA CARROZABLE CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 TRAMOS I, II y III: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, DESVIÓ TOROTORO – CANRAO Y CERCAN – CCANCCAYLLO

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE MICROCUENCAS – ALCANTARILLAS - BADENES MICROCUENCA QUEBRADA

PROGRESIVA

1.-RUYAJAJA N° 1 2.-RUYAJAJA N° 2 3.-CANRAO N° 3 4.-CANRAO N° 4 5.- CANRAO N° 5 6.- RUNTOJAN N° 6

ÁREA HASTA EL CRUCE CON EL TRAZO “A” (km2)

LONGITUD CAUCE PRINCIPAL “Lcp” (km)

TRAMO I: CARHUAHUARAN - CHOQEWICCQA 8 +164 0.17 0.50 TRAMO II: TORO TORO - CANRAO 0 + 620 0.31 0.80 3 + 485 0.31 0.63 4 + 150 0.38 0.65 4 + 798 0.54 0.84 TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO 4 + 235 0.20 0.63

PENDIENTE MEDIA PROMEDIO (%)

50 49 58 46 54 38

Fuente: Elaboración propia

Aplicándose el Método SCS con PM24hr, para P.R. = 20 años, con los Parámetros Geomorfológicos indicados, y CN = 80, se obtuvieron los caudales máximos instantáneos o “picos” para las microcuencas (1) a (06). B. - Resumen de los Resultados En el Proyecto, Tramos I – Otros, II y III: Varios – Carhuahuaran – Choqewiccqa, Desvió de Toro Toro Derecha Progresiva 3 + 140 Km – Canrao y Cercan – Ccanccayllo, 2013, el resumen de los caudales máximos de diseño obtenidos por el Método SCS (CN = 80), es el siguiente.

TRAMOS: TRAMO VARIOS, TRAMO I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, TOROTORO – CANRAO Y CERCAN - CCANCCAYLLO CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS I: CARHUAHURAN - CHOQEWICCQA CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICROCUENCA Y/O QUEBRADA

PROGRESIVA

1 2

VARIOS RUYAJAJA

8 + 164

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.17

1.30 1.14

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60 0.31

Elaboración propia.

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS II: TORO TORO - CANRAO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2 3 4 5 6

VARIOS RUYAJAJA N° 1 CANRAO N° 2 CANRAO N° 3 CANRAO N° 4 CANRAO N° 5

PROGRESIVA

0 + 620 1 + 130 3 + 485 4 + 150 4 + 798

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.31 0.32 0.31 0.38 0.54

1.30 1.45 2.06 1.78 2.06 2.48

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60 0.40 0.41 0.49 0.46 0.69

Elaboración propia.

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS III: CERCAN - CANCCAYLLO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2

VARIOS RUNTOJAN

Elaboración propia.

PROGRESIVA

4 + 235

AREA A (Km2) 1.00 0.20

METODO SCS RACIONAL Q20 (M3/SEG) 1.30 1.60 1.07 0.26

MICROCUENCAS Y/O QUEBRADAS EN LOS TRAMOS DE LA TROCHA CARROZABLE TRAMO

LUGARES

ACTIVIDAD PROGRESIVA

TRAMO CARHUAHURAN -

TRAMO I

CHOCCEHUICHCCA (12.930 KM) TRAMO DESVIÓ DERECHATORO

TRAMO II

TORO - CANRAO L = 5.160 KM)

TRAMO III

TRAMO CERCAN CCANCCAYLLO (5.300 KM)

Instalación

Instalación

Instalación

12 + 930

5+ 160

5 + 300

COTA MSNM 3449.00-3924.00

3575.00-3947.00 3674.00 –5848.00

COORDENADAS UTM W-E 594588.00 – 8592417.00 E/, 589497 N – 8597919.00 N 593455.00 E –8593610.00 N, 594239.00 E – 8597919.00 N 593538.56 E – 8592371.00 N, 590985.00 E – 8592406.00 N

Elaboración propia

3.5.1.3.- Resumen y Elección de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce, obtenidos por los Métodos SCS y Racional, Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, Tramos: I, II y III. Calculados los caudales máximos de diseño por los Métodos SCS y Racional, para las Estructuras de Cruce de Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, Tramos: I, II y III, se muestran, comparativamente, en resumen los resultados obtenidos: TRAMOS I, II y III: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, DESVIÓ TOROTORO – CANRAO Y CERCAN – CCANCCAYLLO

PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE MICROCUENCAS - ALCANTARILLAS MICROCUENCA QUEBRADA

PROGRESIVA

1.-RUYAJAJA N° 1 2.-RUYAJAJA N° 2 3.-CANRAO N° 3 4.-CANRAO N° 4 5.- CANRAO N° 5 6.- RUNTOJAN N° 6

ÁREA HASTA EL CRUCE CON EL TRAZO “A” (km2)

LONGITUD CAUCE PRINCIPAL “Lcp” (km)

TRAMO I: CARHUAHUARAN - CHOQEWICCQA 8 +164 0.17 0.50 TRAMO II: TORO TORO - CANRAO 0 + 620 0.31 0.80 3 + 485 0.31 0.63 4 + 150 0.38 0.65 4 + 798 0.54 0.84 TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO 4 + 235 0.20 0.63

PENDIENTE MEDIA PROMEDIO (%)

50 49 58 46 54 38

Fuente: Elaboración propia

Aplicándose el Método SCS con PM24hr, para P.R. = 20 años, con los Parámetros Geomorfológicos indicados, y CN = 80, se obtuvieron los caudales máximos instantáneos o “picos” para las microcuencas (1) a (06). B. - Resumen de los Resultados En el Proyecto, Tramos I – Otros, II y III: Varios – Carhuahuaran – Choqewiccqa, Desvió de Toro Toro Derecha Progresiva 3 + 140 Km – Canrao y Cercan – Ccanccayllo, 2013, el resumen de los caudales máximos de diseño obtenidos por el Método SCS (CN = 80), es el siguiente:

TRAMOS: TRAMO VARIOS, TRAMO I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA, TOROTORO – CANRAO Y CERCAN - CCANCCAYLLO CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS I: CARHUAHURAN - CHOQEWICCQA CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICROCUENCA Y/O QUEBRADA

PROGRESIVA

1 2

VARIOS RUYAJAJA

8 + 164

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.17

1.30 1.14

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60 0.31

Elaboración propia.

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS II: TORO TORO - CANRAO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

PROGRESIVA

1 2 3 4 5 6

VARIOS RUYAJAJA N° 1 CANRAO N° 2 CANRAO N° 3 CANRAO N° 4 CANRAO N° 5

0 + 620 1 + 130 3 + 485 4 + 150 4 + 798

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.31 0.32 0.31 0.38 0.54

1.30 1.45 2.06 1.78 2.06 2.48

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60 0.40 0.41 0.49 0.46 0.69

Elaboración propia.

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS III: CERCAN - CANCCAYLLO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2

VARIOS RUNTOJAN

Elaboración propia.

PROGRESIVA

4 + 235

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.20

1.30 1.07

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

1.60 0.26

Se optaría, de manera referencial, por los caudales máximos de diseño obtenidos con el Método SCS, para dimensionar las Estructuras de Cruce en el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, Diferentes 03 Tramos. Tramo I: Carhuahuran – Choquewichcca, Tramo II: Desvió Toro Toro – Canrao Derecha Progresiva 10 + 140 Km – y Tramo III: Cercan – Ccanccayllo. 3.5.1.4. - Propuesta de Estructuras de Cruce en el Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, Tramos: Varios, I, II y III. Obtenidos y seleccionados los caudales de diseño (Método SCS), se procedió al correspondiente dimensionamiento de las Estructuras de Cruce para el Proyecto. La propuesta de Estructuras de Cruce, consiste básicamente en lo siguiente: A. Propuesta de Estructuras de Cruce para las Quebradas Pequeñas Tipo I Varios

Para las Quebradas Pequeñas Tipo I Varios, se propone como Estructuras de Cruce, Alcantarillas de Concreto Ciclópeo o Armado con las siguientes dimensiones:  

Evacuación de escorrentía provenientes de cunetas Evacuación de escorrentía de pequeñas quebradas y cunetas.

B. Propuesta de Estructuras de Cruce para Otras Quebradas Específicas C.

Para las Quebradas: I, II, III, se propone como Estructuras de Cruce, Alcantarillas. Badenes, Puentes. Se presenta el Resumen del Inventario de Quebradas y la Propuesta de 06 Estructuras de Cruce (existentes o propuestas) para el Tramo I Carhuahuaran – Choqewiccqa (01), Tramo II Desvió Toro Toro Derecha – Canrao (04) y Tramo III Cercan – Ccanccayllo (01), con la siguiente información: Descripción, Progresiva, Caudal de Diseño, Tipo de Estructura y Material, Dimensiones y Detalles. La propuesta Final de Estructuras, sería confirmada en el diseño del Sistema de Drenaje a proponer para la evacuación de quebradas y cunetas. 3.5.2. - Estimación de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce en el Tramo I, II y III: 3.5.2.1. - Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético Como se indicó en el ítem 3.5.1.1, con el Método del Hidrograma Triangular Unitario Sintético del U.S. Soil Conservation Service o Método SCS o del Número de Curva, CN,

se pueden determinar los caudales máximos de diseño, en base a las características geomorfológicas de las microcuencas de interés y la PM24hr. A. - Procedimiento Para aplicar el Método SCS, se requiere seguir los pasos siguientes: (1) Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas, PM24hr; (2) Elección de la Curva Número, CN; (3) Elección del Período de Retorno; P.R; y (4) Cálculo de las avenidas e hidrogramas de diseño para diversos P.R. A.1. - Análisis de la Precipitación en 24 Horas Para los tramos II y III (10.440 km), se consideró el Análisis de la PM24hr de la Serie Pampa del Arco. En la región Ayacucho la estación Huanta es la única que tiene información de Precipitación Máxima en 24 huras para el período 1964 – 2007. Esta información ha sido analizada mediante la prueba de calidad de ajuste de Kolmogorov – Smirnov con los modelos probabilísticos: Normal, Log – Normal, Pearson, Log – Pearson, Weibull y Gumbel, cuyos resultados se muestra. Adjunta. Mediante la prueba de finesa de ajuste se ha determinado que la precipitación máxima en 24 horas de la estación Quinua se ajusta mejor a una distribución de tipo Log – Normal. En el Cuadro Adjunto, se presenta estas precipitaciones máximas para diferentes períodos de retorno. La Distribución Gumbel Tipo I de mejor ajuste, R, presenta para la PM24hr, los siguientes valores en diferentes períodos de retorno, P.R.: SERIE PAMPA DEL ARCO – HUAMANGA ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

100

200

500

43.65

50 (MM) 56.59

Log PEARSON

35.60

38.35

62.59

66.25

71.03

Gumbel Tipo I

34.41

39.41

44.19

50.37

55.01

59.62

65.72

Fuente: Elaboración propia

SERIE HUANTA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS TRAMO II Y III DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Log Normal – 3P

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

31.6

35.4

39.9

50 (MM) 43.1

100

500

1000

46.2

53.2

56.2

Fuente: Elaboración propia

Para los tramos I (22.500 km), se consideró el Análisis de la PM24hr de la Serie Puquio.

La Distribución Gumbel Tipo I de mejor ajuste, R, presenta para la PM24hr, los siguientes valores en diferentes períodos de retorno, P.R.: SERIE LURICOCHA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Gumbel Tipo I

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

36.19

40.89

45.40

50 (MM) 51.23

100

200

500

55.60

59.96

65.70

Fuente: Elaboración propia

SERIE QUINUA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Log Normal – 3P Gumbel Tipo I

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

41.50 42.97

46.90 48.11

48.70 53.03

50 (MM) 54.10 59.41

100

500

1000

63.00 64.19

72.50 75.23

77.10 79.98

Fuente: Elaboración propia

A.2. - Selección de la Curva Número CN Como en el Tramo I, la Curva Número para el Tramo II es: CN = 80. A.3. - Elección del Período de Retorno P.R. = 20 años. A.4. - Avenidas e Hidrogramas de Diseño Para 8 + 580 km a los tramos I, II y III: Carhuahuaran – Choqewiccqa (0 + 000 - 5 + 600 km), Desvió del Tramo I en la Progresiva 4 + 320 km Toro Toro Derecha – Canrao (4 + 320 - 5 +000 km) y Cercan – Ccanccayllo (3 + 300 – 5 + 600 km) y con un valor asumido de CN = 80 y CN = 75, se aplicó el Método SCS para 03 microcuencas: (1) Pequeñas Quebradas Tributarias Tipo I (01 badenes), (2) Pequeñas Quebradas de Badenes: Badén Tipo Standard I y (3) Pontón (Tramo II: ). Para las Quebradas Tributarias Tipo II Sallalli - Huiruypaccha – Cruce Andrespata, Acraypampa, Osccohuillca, Callpa y San Juan de Yucaes, de manera uniforme, se calculan los caudales para un área promedio de: A = 1 km2 (como en el caso del Tramo I); de igual modo, para las “Pequeñas Quebradas de Badenes”, se establecen 2 caudales de diseño, correspondientes a igual número de áreas de cuenca drenante promedio: A1 = 1.50 km2, y A2 = 2.50 km2, respectivamente, en la medida que todas estas microcuencas, no figurarían en la cartografía del IGN, 1/ 100 000. Los valores de los parámetros geomorfológicos determinados o asumidos en la cartografía IGN, para las cuencas colectoras de interés (1) a (03), para los Tramos I, II y III: Área, Longitud Cauce Principal y Pendiente Media, son: Al aplicarse el Método SCS con la PM24hr, de P.R. = 20 años, y con los Parámetros Geomorfológicos anteriores y un valor de CN = 80 y CN = 75, se obtuvieron los caudales máximos instantáneos o “picos” para las cuencas (1) a (03).

B. - Resumen de los Resultados Para los Tramos Varios y Otros del Proyecto, 2012, se resumen de los caudales máximos de diseño calculados por el Método SCS (CN = 80 y CN = 75). 3.5.2.2. - Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional A. - El Método Racional Marco conceptual, ídem al ítem 3.5.1.2 – A. B. - Secuencia de aplicación del Método Racional Ídem al ítem 3.5.1.2 – B. C. - Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para las Quebradas Tipo II En formato resumido de cuadro de cálculo: D. - Cálculo del Escurrimiento para la Quebrada, por Relación de Caudales Máximos y Áreas, con la Quebrada. E. - Resumen de los resultados Los caudales máximos de diseño para los Tramos del Proyecto, 2013, por el Método Racional, se resumen así: CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS I: CARHUAHURAN - CHOQEWICCQA CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICROCUENCA Y/O QUEBRADA

1 2 Elaboración propia.

VARIOS RUYAJAJA

PROGRESIVA

8 + 164

AREA A (Km2) 1.00 0.17

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG) 1.30 1.60 1.14 0.31

SCS

3.5.2.3. - Resumen y Elección de los Caudales Máximos de Diseño para las Estructuras de Cruce, obtenidos por los Métodos SCS y Racional, Proyecto, Tramos I, II y III. CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS II: TORO TORO - CANRAO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2 3 4 5 6 Elaboración propia.

VARIOS RUYAJAJA N° 1 CANRAO N° 2 CANRAO N° 3 CANRAO N° 4 CANRAO N° 5

PROGRESIVA 0 + 620 1 + 130 3 + 485 4 + 150 4 + 798

AREA A (Km2)

SCS

1.00 0.31 0.32 0.31 0.38 0.54

1.30 1.45 2.06 1.78 2.06 2.48

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG) 1.60 0.40 0.41 0.49 0.46 0.69

CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO, Q20 MÉTODO SCS TRAMOS III: CERCAN - CANCCAYLLO CAUDALES MAXIMOS DE DISEÑO Q20 METODOS SCS Y RACIONAL No.

MICRO CUENCA Y/O QUEBRADA

1 2 Elaboración propia.

PROGRESIVA

VARIOS RUNTOJAN

4 + 235

METODO RACIONAL Q20 (M3/SEG)

AREA A (Km2)

SCS

1.00

1.30

1.60

0.20

1.07

0.26

Referencialmente, se elegirían los caudales máximos de diseño que se obtuvieron con el Método SCS, para efectos del dimensionamiento de las Estructuras de Cruce del Proyecto Carretera, Varios Tramo I: Carhuahuran – Choqewiccqa, Tramo II: Desvió Toro Toro – Canrao y Tramo III: Cercan - Ccanccayllo, etc. 3.5.3. - Determinación del Caudal Máximo para el Diseño de Cunetas por el Método Racional 3.5.3.1. - Consideraciones Generales Las Cunetas, son definidas por Paraud, como “canales longitudinales que sirven para recoger y eliminar rápidamente el agua que cae sobre el firme, y que va a ellas debido a su pendiente transversal; su función es trascendental para la conservación; el enemigo mayor de un firme de cualquier clase es el agua; al proyectar un camino hay que cuidar con todo esmero su recojo y eliminación”. “La cuneta debe de cumplir su misión de recojo y eliminación rápida de las aguas del firme, sin constituir un peligro para la circulación. Se les da formas muy diversas y dimensiones variables, dependiendo de la naturaleza del firme, de las características del camino y de los datos pluviométricos que se tengan de la zona”. “Las cunetas tienen sección trapezoidal o triangular, esta última se recomienda de preferencia, ya que si algún carro resbalase dentro de ella, se desplazará suavemente, mientras que en las trapezoidales constituye una verdadera zanja en la que el carro puede caer”. Además, “La forma en V adoptada, permite limpiarlas rápidamente con la cuchilla de las motoniveladoras”. “Al pie de los terraplenes, se emplean cunetas de defensas que impiden la destrucción de su base, igualmente cuando los puntos altos de los cortes son erosionables, se ubican en la parte superior” (zanjas de coronación). “Las cunetas deben de tener desagües en puntos adecuados del trazado, utilizando cuantas coyunturas hay para ello, lo más próximos posibles los unos de los otros, para evitar la excesiva acumulación de caudal que haría precisa una mayor sección y, en definitiva, de no ser cunetas revestidas, podría ser causa de que se transmitiese la humedad a la base del firme. “Las Cunetas son imprescindibles en todas las secciones de corte”. 3.5.3.2. - Sección de la Cuneta y sus Dimensiones En las Normas Peruanas, refiere Paraud, se especifica que las cunetas serán de sección triangular (proyectándose para todos los tramos en laderas y corte cerrado), fijándose sus dimensiones de acuerdo con las condiciones climatéricas (pluviométricas), siendo las mínimas las siguientes: ZONA SECA SIERRA COSTA LLUVIOSA Y SELVA

PROFUNDIDAD 0.2 0.3 0.5

Fuente: Tabla 6.1.4.1, Manual de Carreteras, Perú, 1970. Citada por PARAUD

ANCHO 0.5 0.75 1

“Este ancho se mide desde el borde de la berma o de la Subrasante a la vertical del vértice bajo, el talud exterior será el correspondiente al del corte”. “La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la Subrasante hasta el fondo o vértice de la cuneta”. “En las secciones de suelos deleznables en zonas lluviosas, los taludes de las cunetas serán de inclinación transversal no menor de 1:3”. “En la Ceja de Selva, cuando los suelos sean deleznables, el ancho será de 3m”. “La cuneta del borde en corte cerrado, se podrá reducir hasta 1 m. Los rellenos de material deleznable tendrán un ancho mayor para alojar cunetas impermeabilizadas”. “En el perfil longitudinal, las cunetas no sobrepasarán las gradientes que provoquen erosión por la acción de las aguas superficiales. En caso de que sea preciso usar tales gradientes, las cunetas serán protegidas por revestimientos. Se podrá también hacer uso de gradientes escalonadas para romper la velocidad de las aguas”. En zonas urbanas, se construirán cunetas rectangulares, revestidas de concreto, generalmente de 0.50 m de profundidad y 0.50 m de ancho en la base. De igual modo, en los tramos angostos, y donde la sección triangular no permita las dimensiones seleccionadas, ésta podrá reducirse, pero reduciendo la longitud, de tal modo de no sobrepasar el caudal de diseño. 3.5.3.3. – Determinación del Caudal Máximo por el Método Racional para el Diseño

de Cunetas en los Tramos I, II, III. La determinación de los Caudales máximos de Diseño para las cunetas en los tramos I, II y III, (Carhuahuran – Choqewiccqa: 12 + 930 Km., Desvió Camino Vecinal “Toro Toro” 0 + 000 km - Canrao 5+ 160 Km., y Cercan – Ccanccayllo Progresiva 5 + 600 km, típicos de Sierra, de los caminos vecinales, se efectuó con el método racional, siguiendo los siguientes pasos: A. - Procedimiento 1° El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C Para el sistema de drenaje pluvial de los Tramos I, II y III de la Carretera Carhuahuran Choqewiccqa, Desvió Trocha Carrozable “Carhuahuran – Choqewiccqa” Km 12 + 930, Toro Toro - Canrao 5 + 160 km., y Cercan – Ccanccayllo Progresiva 5 + 600 km, 2013, se estimó un valor para el coeficiente de escorrentía de: C = 0.40

2° El tiempo de concentración, Tc Para la Cuenca aportante “promedio” a la cuneta de los Tramos I y II, se tiene de la cartografía disponible, IGN 1 / 100 000 H = 50 m; L = 500 m. Reemplazando en la fórmula del Tiempo de Concentración: Tc = 0.01952 * ((L3 / H)0.385) Tc = 0.01952 * ((5003 / 50)0.385 Tc = 5.67 min Por condición de la aplicación del Método Racional (ítem 3.5.1.2. B.3°), el Tc no puede ser menor de 10 min. Se asume entonces: Tc = Td = 10 min. 3° La Intensidad de Precipitación, I Tomar la intensidad de lluvia con Tc = Td = 10 min, del Cuadro N° 3.12 y Gráfico N° 3.5, para un período de retorno de P.R. = 20 años. I = 30.00 mm/hr Valor ajustado al 75%: I = 22.50 mm/hr 4° El área de la Cuenca aportante a las cunetas Para el cálculo de la Cuenca receptora, se ha asumido que las cunetas, desaguarían en alcantarillas ubicadas en promedio a una distancia entre ellas de 150 m. El ancho de las zonas aledañas se asume de 100 m, que incluye la superficie de la cuneta; el área resultante sería entonces de 7500 m2. A = 0.0075 km2 5° Aplicación del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo Q = C * I * A/3.6 Q = 0.40 * 22.50 * 0.0075 / 3.6 Q = 0.01875 m3/seg Q = 18.75 l/seg. En los Tramos I II, III de la Carretera, 2012, el escurrimiento máximo hacia las cunetas sería del orden de QI, II, III = 20 lt/seg.

B. - Caudal de Diseño de la Cuneta B.1. - La Fórmula de Manning Es posible calcular el caudal de diseño de la cuneta, con la Fórmula de Manning, la misma que tiene la siguiente expresión: Qd = (A * R2/3 * S1/2)/ n Donde: Q = Caudal, m3/seg; A = Área de la sección hidráulica, m2; R = Radio hidráulico, m; S = Pendiente longitudinal; n = Coeficiente de rugosidad. B.2.- Consideraciones para la Sección de la Cuneta La sección propuesta para los Tramos I, II y III, tiene las siguientes dimensiones, con un ancho total de 1.05 m: H = 0.35 m; Zd = 1 / 2.5; Zi = 1 / 1 Se debe tener entonces en la cuneta, la suficiente capacidad de conducción como drenar las aguas provenientes de las zonas aledañas y de los taludes, más eventos extraordinarios que se presentaran. B.3. - Pendiente longitudinal de la cuneta La pendiente longitudinal de la cuneta tiende a adoptar la pendiente del trazo, pero cuando esta es muy pronunciada (mayor de 5%) la longitud del tramo de la cuneta se acorta entre 150 m a 200 m aproximadamente. Se tomaría dicha decisión para evitar velocidades muy altas que a su vez provoquen erosión de la losa. Td 0.35

Ti

T=Ti+Td (m)

H (m)

bl (m)

Y (m)

A (m2)

P (m)

R (m)

S

Q (Lt/seg)

0.88

1.23

0.30

0.06

0.18

0.075

1.23

0.06

0.001

26.22

Fuente: Elaboración propia

Qd = 30 lt/seg

B.4. - Rugosidad de cuneta Por las consideraciones adoptadas, es necesario controlar el efecto abrasivo que se pudiera presentar por la velocidad con que discurren las aguas al interior de la cuneta. Tal control se podría prever con la construcción de un revestimiento de concreto de f´c = 175 kg/cm2 y un espesor promedio de 0.10 m, con losas de 3.00 m de longitud, separadas entre sí con una junta de material flexible tipo asfáltico de 12.7 mm de espesor.

B.5. - Longitud del Tramo La longitud del tramo de cuneta que se ha adoptado para el Estudio de la Carretera de Cuarto Orden, depende de varios factores: ubicación de entregas naturales (quebradas, ríos, etc.), ubicación de puntos bajos que se presenta el Perfil de la carretera y pendiente muy pronunciada. En general se adoptarán longitudes del orden de los 250 m. B.6. - Entrega de cunetas Se denomina Entrega de Cunetas, a las estructuras que permiten, como su nombre lo indica, la entrega de las aguas que conducen las cunetas hacia los cauces naturales, taludes protegidos, etc., para su evacuación final. Hay 2 tipos de estructura de entrega:

(1) Estructura de Entrega de la Cuneta hacia Terreno Natural Se propone este tipo de estructura, para desfogar las cunetas en terreno natural, en el caso de no disponerse de una estructura de cruce, por ejemplo una alcantarilla, este tipo de entrega, deberá contar con una transición de concreto f´c = 175 kg/cm2, para lograr una sección trapecial con base de 0.50 m y taludes 1:1. Esta sección, se continua con piedra asentada y emboquillada de diámetro nominal de 0.30 m. La estructura irá sobre el terreno o talud en una longitud adecuada. (2) Estructura de Entrega de la Cuneta hacia las Alcantarillas En este caso, las cunetas vierten directamente el agua pluvial que conducen a las estructuras de entrada y salida de las alcantarillas, de esta forma, se evita tener mayores lugares de desfogue que pueden derivar en zonas de erosión potencial. Para el caso de las estructuras de entrada de las alcantarillas, las cunetas solas podrán verter el agua pluvial en las estructuras del tipo alero recto. C. - Resultados de Caudales en las Cunetas para diferentes pendientes en los Tramos I, II y III de las Carreteras Vecinales En el cuadro N° 3.13 (formato de Apaclla), se muestra el cálculo de la capacidad de la cuneta propuesta para los Tramos I, II, III de la Carretera, 2012, con la misma sección de análisis, y para diferentes pendientes. Aun en condiciones de mínima pendiente (S = 0.001; Q = 35 l/seg), la sección propuesta tendría la capacidad suficiente para el pase del caudal calculado en el ítem 3.5.5.3 (QI, II, III = 30 l/seg). 3.5.5.4. - Determinación del Caudal Máximo por el Método Racional para el Diseño de Cunetas de los Tramos II, III La determinación de los Caudales Máximos de Diseño para las Cunetas en los Tramos II y III típicos de “Sierra”, de los Caminos Vecinales Huanta, 2013, se efectuó con el Método Racional, siguiéndose los siguientes pasos:

A. - Procedimiento 1° El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C Para el sistema de drenaje pluvial de los Tramos II y III de las Carreteras de 4° Orden “Carhuahuran - Choqewiccqa – Toro Toro – Canrao – Cercan - Ccanccayllo, 2013, se estimó un valor para el coeficiente de escorrentía de: C = 0.40 2° El tiempo de concentración, Tc Para la Cuenca aportante “promedio” a la cuneta de los Tramos II y III, se tiene de la cartografía disponible, IGN 1 / 100 000 H = 50 m; L = 500 m. Reemplazando en la fórmula del Tiempo de Concentración: Tc = 0.01952 * ((L3 / H)0.385) Tc = 0.01952 * ((5003 / 50)0.385) Tc = 5.67 min Por condición de la aplicación del Método Racional (ítem 3.5.1.2. B.3°), el Tc no puede ser menor de 10 min. Se asume entonces: Tc = Td = 10 min. 3° La Intensidad de Precipitación, I Tomar la intensidad de lluvia con Tc = Td = 10 min, del Cuadro N° 3.12 y Gráfico N° 3.5, para un período de retorno de P.R. = 20 años. I = 31.73 mm/hr Valor ajustado al 75%: I = 23.80 mm/hr 4° El área de la Cuenca aportante a las cunetas Para el cálculo de la Cuenca receptora, se ha asumido que las cunetas, desaguarían en alcantarillas ubicadas en promedio a una distancia entre ellas de 250 m. El ancho de las zonas aledañas se asume de 100 m, que incluye la superficie de la cuneta; el área resultante sería entonces de 25 000 m2. A = 0.025 km2

5° Aplicación del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo Q = C * I * A/3.6 Q = 0.40 * 23.80 * 0.025 / 3.6 Q = 0.066 m3/seg Q = 66 l/seg. En los Tramos II y III de los Caminos Vecinales, 2012, el escurrimiento máximo hacia las cunetas sería del orden de QII y III = 70 lt/seg. B. - Caudal de Diseño de la Cuneta B.1. - La Fórmula de Manning Es posible calcular el caudal de diseño de la cuneta, con la Fórmula de Manning, la misma que tiene la siguiente expresión: Qd = (A * R2/3 * S1/2)/ n Donde: Q = Caudal, m3/seg; A = Área de la sección hidráulica, m2; R = Radio hidráulico, m; S = Pendiente longitudinal; n = Coeficiente de rugosidad. B.2.- Consideraciones para la Sección de la Cuneta La sección propuesta para los Tramos, tiene las siguientes dimensiones, con un ancho total de 1.23 m: H = 0.35 m; Zd = 1 / 2.5; Zi = 1 / 1 Se debe tener entonces en la cuneta, la suficiente capacidad de conducción como drenar las aguas provenientes de las zonas aledañas y de los taludes, más eventos extraordinarios que se presentaran. B.3. - Pendiente longitudinal de la cuneta La pendiente longitudinal de la cuneta tiende a adoptar la pendiente del trazo, pero cuando esta es muy pronunciada (mayor de 5%) la longitud del tramo de la cuneta se acorta entre 150 m a 200 m aproximadamente. Se tomaría dicha decisión para evitar velocidades muy altas que a su vez provoquen erosión de la losa. B.4. - Rugosidad de cuneta Por las consideraciones adoptadas, es necesario controlar el efecto abrasivo que se pudiera presentar por la velocidad con que discurren las aguas al interior de la cuneta.

Tal control se podría prever con la construcción de un revestimiento de concreto de f´c = 175 kg/cm2 y un espesor promedio de 0.10 m, con losas de 3.00 m de longitud, separadas entre sí con una junta de material flexible tipo asfáltico de 12.7 mm de espesor. B.5. - Longitud del Tramo La longitud del tramo de cuneta que se ha adoptado para el Estudio de la Carretera de Cuarto Orden, depende de varios factores: ubicación de entregas naturales (quebradas, ríos, etc.), ubicación de puntos bajos que se presenta el Perfil de la carretera y pendiente muy pronunciada. En general se adoptarán longitudes del orden de los 250 m. B.6. - Entrega de cunetas Se denomina Entrega de Cunetas, a las estructuras que permiten, como su nombre lo indica, la entrega de las aguas que conducen las cunetas hacia los cauces naturales, taludes protegidos, etc., para su evacuación final. Hay 2 tipos de estructura de entrega: (1)

Estructura de Entrega de la Cuneta hacia Terreno Natural

Se propone este tipo de estructura, para desfogar las cunetas en terreno natural, en el caso de no disponerse de una estructura de cruce, por ejemplo una alcantarilla, este tipo de entrega, deberá contar con una transición de concreto f´c = 175 kg/cm2, para lograr una sección trapecial con base de 0.50 m y taludes 1:1. Esta sección, se continua con piedra asentada y emboquillada de diámetro nominal de 0.30 m. La estructura irá sobre el terreno o talud en una longitud adecuada. (2) Estructura de Entrega de la Cuneta hacia las Alcantarillas En este caso, las cunetas vierten directamente el agua pluvial que conducen a las estructuras de entrada y salida de las alcantarillas, de esta forma, se evita tener mayores lugares de desfogue que pueden derivar en zonas de erosión potencial. Para el caso de las estructuras de entrada de las alcantarillas, las cunetas solas podrán verter el agua pluvial en las estructuras del tipo alero recto. C. - Resultados de Caudales en las Cunetas para diferentes pendientes en los Tramos II, III de las Carreteras Vecinales En el cuadro N° 3.13 (formato de Apaclla), se muestra el cálculo de la capacidad de la cuneta propuesta para los Tramos II y III de los Caminos Vecinales, 2012, con la misma sección de análisis, y para diferentes pendientes. Aun en condiciones de mínima pendiente (S = 0.001; Q = 75 l/seg), la sección propuesta tendría la capacidad suficiente para el pase del caudal calculado en el ítem 3.5.5.3 (QII y III = 70 l/seg).

3.5.5.5. – Determinación del Caudal Máximo por el Método Racional Para el Diseño de Cunetas de los Tramos I, II, y III: Mediante el Método Racional, y tal como se hizo en el ítem 3.5.5.3 para los Tramos I, II y III, se determinó para los Tramos I hasta III: (km), los Caudales Máximos de Diseño, típicos en este caso, a eventos de “Sierra y Ceja de Selva”. A. - Procedimiento 1° El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C Para el sistema de drenaje pluvial de los Tramos II hasta III de los Caminos Vecinales indicados anteriormente, 2012, se estimó un valor para el coeficiente de escorrentía de: C = 0.35 2° El tiempo de concentración, Tc ÍDEM ítem 3.5.5.3: Tc = Td = 10 min. 3° La Intensidad de Precipitación, I Del Cuadro N° 3.13 y Gráfico N° 3.6, con P.R. = 20 años: I = 57.12 mm/hr Valor ajustado al 75%: I = 42.84 mm/hr 4° El área de la Cuenca aportante a las cunetas A = 0.025 km2 5° Aplicación del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo Q = C * I * A/3.6 Q = 0.35 * 42.84 * 0.025 / 3.6 Q = 0.104 m3/seg Q = 100 l/seg. El escurrimiento máximo hacia las cunetas, Tramos I, II y III de la Caminos Vecinales Carhuahuran – Choqewiccqa, Desvió de Carhuahuran Derecha – Toro Toro - Canrao y Cercan – Ccanccayllo y Otros, sería alrededor de QI = 100 lit. /seg. B.- Caudal de Diseño de la Cuneta B.1. - La Formula de Manning Con la Fórmula de Manning: Qd = (A * R2/3 * S1/2)/ n

Donde: Q = Caudal, m3/seg; A = Área de la sección hidráulica, m2; R = Radio hidráulico, m; S = Pendiente longitudinal; n = Coeficiente de rugosidad.

B.2. - Consideraciones para la Sección de la Cuneta La sección propuesta para los Tramos, tiene las siguientes dimensiones, con un ancho total de 1.23 m: H = 0.50 m; Zd = 1 / 2.0; Zi = 1 / 1 La cuneta deberá tener, la capacidad de conducción como drenar las aguas provenientes de las zonas aledañas y de los taludes, más eventos extraordinarios que se pudieran presentar. B.3. - Pendiente longitudinal de la cuneta La pendiente longitudinal de la cuneta tiende a adoptar la pendiente del trazo, pero cuando esta es muy pronunciada (mayor de 5%) la longitud del tramo de la cuneta se acorta entre 150 m a 200 m aproximadamente. Se tomaría dicha decisión para evitar velocidades muy altas que a su vez provoquen erosión en el terreno natural o losa. B.4. - Rugosidad de cuneta Por las consideraciones adoptadas, es necesario controlar el efecto abrasivo que se pudiera presentar por la velocidad con que discurren las aguas al interior de la cuneta. Tal control se podría prever con la construcción de un revestimiento de concreto de f´c = 175 kg/cm2 y un espesor promedio de 0.10 m, con losas de 3.00 m de longitud, separadas entre sí con una junta de material flexible tipo asfáltico de 12.7 mm de espesor. B.5. - Longitud del Tramo La longitud del tramo de cuneta que se ha adoptado para el Estudio de la Carretera de Cuarto Orden, depende de varios factores: ubicación de entregas naturales (quebradas, ríos, etc.), ubicación de puntos bajos que se presenta el Perfil de la carretera y pendiente muy pronunciada. En general se adoptarán longitudes del orden de los 250 m. B.6. - Entrega de cunetas Se denomina Entrega de Cunetas, a las estructuras que permiten, como su nombre lo indica, la entrega de las aguas que conducen las cunetas hacia los cauces naturales, taludes protegidos, etc., para su evacuación final. Hay 2 tipos de estructura de entrega.

(1) Estructura de Entrega de la Cuneta hacia Terreno Natural Se propone este tipo de estructura, para desfogar las cunetas en terreno natural, en el caso de no disponerse de una estructura de cruce, por ejemplo una alcantarilla, este tipo de entrega, deberá contar con una transición de concreto f´c = 175 kg/cm2, para lograr una sección trapecial con base de 0.50 m y taludes 1:1. Esta sección, se continua con piedra asentada y emboquillada de diámetro nominal de 0.30 m. La estructura irá sobre el terreno o talud en una longitud adecuada. (2) Estructura de Entrega de la Cuneta hacia las Alcantarillas En este caso, las cunetas vierten directamente el agua pluvial que conducen a las estructuras de entrada y salida de las alcantarillas, de esta forma, se evita tener mayores lugares de desfogue que pueden derivar en zonas de erosión potencial. Para el caso de las estructuras de entrada de las alcantarillas, las cunetas solas podrán verter el agua pluvial en las estructuras del tipo alero recto. C.- Resultados de Caudales en las Cunetas para diferentes pendientes en los Tramos I Hasta III de los Caminos Vecinales El cálculo de la capacidad de la cuneta propuesta para los Tramos I hasta III de los Caminos Vecinales, 2013, se presenta en el Cuadro N° 3.14, con la sección de análisis propuesta y para diferentes pendientes. Se puede apreciar que, en condiciones de mínima pendiente (S = 0.001; Q = 165 l/seg), la sección, tendría la suficiente capacidad para el caudal determinado (QI = 100 l/seg). CUADRO N° 3.1 Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013 INVENTARIO DE CURSOS DE AGUA TRAMO I II III Elaboración propia.

CARHUAHURAN CHOCCEHUICHCCA DESVIÓ TOROTORO - CANRAO CERCAN – CCANCCAYLLO TOTAL

CURSOS INVENTARIADOS PEQUEÑO MEDIANO (ÁREA>1 km2) (ÁREA < 1 KM2)

TOTAL

01

03

04

05 01 07

02 02 07

07 03 14

CUADRO N° 3.2 Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”. HIDROLOGÍA E HIDRAHULICA - 2013, REGISTROS HISTORICOS DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS SERIE PAMPA DEL ARCO – HUAMANGA (mm) AÑO 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

HUAMANGA 2761 (msnm) Pp. Máx 40.4 18.6 25.8 37.7 22.9 38.0 38.0 29.0 46.6 20.2 32.0 26.0 23.0 30.5 26.0 18.4 20.1 44.4 19.9 44.5 24.4 48.0 18.0 30.0 23.2 23.0 26.2 30.5 19.5 19.5 40.5 22.0 42.0 29.0 23.2 27.3 20.8 35.2 28.4 27.6 30.0 49.5 30.2 27.9 34.0

ALPACHACA 3550 (msnm) Pp. Máx

18.6 16.8 37.6 40.6 35.4 40.7 28.7 20.0 26.4 22.2 34.6 51.0 36.0 48.0 29.4

FUENTE: SENAMHI MINISTERIO DE AGRICULTURA.

Mes DIC FEB FEB OCT FEB MAR MAR ENE DIC MAR ENE FEB DIC DIC FEB ENE FEB MAR SET FEB ENE ENE ENE MAR ENE ABR ENE DIC MAR MAR FEB ENE ENE DIC ABR FEB ENE FEB ENE MAR

MAX 40.4 18.6 25.8 37.7 22.9 38.0 38.0 37.6 46.6 35.4 41.0 28.7 23.0 30.5 26.0 34.6 51.0 44.4 48.0 44.5 24.4 48.0 18.0 30.0 23.2 23.0 26.2 30.5 19.5 19.5 40.5 22.0 42.0 29.0 23.2 27.3 20.8 35.2 28.4 27.6 30.0 49.5 30.2 27.9 34.0

Precipitación Máxima en 24 Horas El patrón anual de las precipitaciones marca una época de abundancia de aguas y una época de escasez del recurso hídrico. Para almacenar una parte de las aguas se usa tradicionalmente lagunas ubicadas en las unidades hidrográficas altas. Los volúmenes naturales que discurren de estas por las quebradas ocasionan erosiones hídricas y al gran transporte de sedimentos en la época de avenidas, que se deben tener en cuenta en el momento de planificar las obras de drenaje en las carreteras sobre todo en las de drenaje transversal como alcantarillas, pontones y badenes. Para el diseño de estas obras, se tiene que evaluar los eventos extremos, i.e. crecidas altas de poca probabilidad. En el Perú se estima estas avenidas máximas para obras y regiones similares a partir de la precipitación máxima en 24 horas y para diferentes períodos de retorno.

Para estimar la precipitación máxima en 24 horas de diferentes períodos de retorno se aplica métodos estadísticos específicos. Por la poca variación de los datos se recomienda tomar los resultados de estos cálculos con cierta reserva, aunque los datos de la estación Huanta muestran un patrón similar que en Luricocha. Es obvio que la consistencia de los modelos hidrológicos precipitación – escorrentía (P – E), depende de la calidad de los datos de entrada (precipitaciones fiables, continuas y de suficiente duración. Las series de precipitación deben ser continuas, no mostrar alteraciones o inconsistencias como saltos ó tendencias dudosas y además deben tener extensiones de suficiente años. Se han efectuado los test respectivos para comprobar la calidad de la información a ser utilizada.

CUADRO N° 3.3 Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”. HIDROLIGÍA E HIDRAULICA - 2013, REGISTROS HISTORICOS DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS SERIE QUINUA (mm) AÑO

LURICOCHA 2625 (msnm) Pp. Máx

HUANTA 2660 (msnm) Pp. Max

1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

40.1 21.4 19.4 30.7 23.2 26.1 12.1 23.6 38.6 13.8 30.8 27.4 30.6 34.3 32.9 21.6 20.1 14.9 30.1 44.4 32.4 47.7 18.0 29.9 23.1 18.5 31.5 18.6 19.3 16.6 31.0 25.8 29.3 30.4 27.6 27.2 20.8 35.0 28.5 27.5

42.5 24.3 28.0 21.0 23.8 21.4 24.2 28.7 22.4 10.1 30.0 26.8 29.8 33.5 32.1 21.1 19.6 14.5 29.4 43.3 31.7 46.5 17.6 29.1 22.6 18.0 30.8 18.1 18.9 16.2 30.2 25.2 28.6 29.6 27.0 26.5 20.3 34.2 37.5 26.3

FUENTE: SENAMHI MINISTERIO DE AGRICULTURA

QUINUA 3260 (msnm) Pp. Max 25.0 34.0 40.0 27.9 20.2 33.1 55.8 26.6 41.0 41.2 25.9 21.7 36.9 40.9 32.1

31.5 29.9 26.2

Mes

MAX

DIC FEB FEB OCT FEB MAR MAR ENE DIC MAR ENE FEB DIC DIC FEB ENE FEB MAR SET FEB ENE ENE ENE MAR ENE ABR ENE DIC MAR MAR FEB ENE ENE DIC ABR FEB ENE FEB ENE MAR

42.5 24.3 28.0 30.7 40.0 27.9 24.2 33.1 55.8 26.6 41.0 41.2 30.6 34.3 36.9 40.9 32.1 14.9 30.1 44.4 32.4 47.7 18.0 30.0 23.1 31.5 31.5 26.2 19.3 16.6 31.0 25.8 29.3 30.4 27.6 27.2 20.8 35.0 37.5 27.6

CUADRO N° 3.4 SERIE HUAMANAGA- PAMPA DEL ARCO DESCOMPOSICION DE LA PRECIPITACION MAXIMA XE 24 HORAS (PM24HR) PARA TIEMPOS DE DURACION DE HASTA 1 HORA DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM) FACTOR DE DURACION (HORAS) DURACION AREA (1) (2) PM24HR 12 9 6 4 3 2 1

1 0.94 0.90 0.83 0.73 0.65 0.53 0.40

5 35.5 32 30.40 27.70 24.10 21.20 16.70 11.90

1.12 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.89 0.84

10 39.3 35.5 33.60 30.70 26.70 23.50 18.50 13.20

PRECIPITACION MAXIMA 24 HRS EN MM PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 20 50 100 200 42.5 46.1 48.5 50.8 38.4 42.6 43.8 45.8 36.30 40.40 41.50 43.40 33.20 37.00 37.80 39.60 28.90 32.30 32.90 34.50 25.40 28.60 29.00 30.40 20.00 22.70 22.90 24.00 14.30 16.50 16.30 17.10

500 53.5 48.3 45.70 41.70 36.30 32.00 25.20 18.00

1000 55.4 50 47.40 43.20 37.60 33.10 26.10 18.60

Fuente: Elaboración propia.

CUADRO N° 3.5 SERIE QUINUA DESCOMPOSICION DE LA PRECIPITACION MAXIMA XE 24 HORAS (PM24HR) PARA TIEMPOS DE DURACION DE HASTA 1 HORA DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM) DURACION (HORAS) PM24HR 12 9 6 4 3 2 1

FACTOR DE DURACION AREA (1) (2) 1 1.12 0.94 0.96 0.90 0.95 0.83 0.94 0.73 0.93 0.65 0.92 0.53 0.89 0.40 0.84

5 62.6 56.5 53.50 48.80 42.50 37.40 29.50 21.00

PRECIPITACION MAXIMA 24 HRS EN MM PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 10 20 50 100 200 500 70.8 78.1 87 93.3 99.4 107.3 63.9 70.5 79.5 84.2 89.7 96.8 60.50 66.80 75.40 79.80 85.00 91.70 55.20 60.90 68.90 72.80 77.60 83.70 48.10 53.00 60.10 63.30 67.50 72.80 52.30 46.70 53.00 55.80 59.30 64.20 33.40 36.80 42.00 44.00 46.90 50.60 23.80 26.20 30.20 31.30 33.40 36.10

Fuente: Elaboración propia.

CUADRO N° 3.6 SERIE PAMPA DEL ARCO - HUAMANGA INTENSIDAD DE PP CON DURACION DE HASTA 1 HORA A PARTIR DE LA PP MAXIMA DE 24 HORAS DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM/HORA) DURACION (HORAS) 24 12 9 6 4 3 2 1

5 1.48 2.67 3.37 4.62 6.03 7.08 8.37 11.93

Fuente: Elaboración propia

INTENSIDAD DE PRECIPITACION MM/HORA PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 10 20 50 100 200 500 1.64 1.77 1.92 2.02 12.12 2.23 2.96 3.2 3.55 3.65 3.82 4.02 3.73 4.04 4.49 4.61 4.83 5.08 5.11 5.53 6.16 6.31 6.61 6.96 6.67 7.21 8.07 8.23 8.62 9.08 7.83 8.47 9.52 9.67 10.13 10.66 9.27 10.02 11.37 11.44 11.98 12.62 13.20 14.28 16.49 16.30 17.07 17.98

1000 2.31 4.17 5.26 7.20 9.40 11.04 13.07 18.61

1000 113.1 102.1 96.70 88.20 76.80 67.60 53.30 38.00

CUADRO N° 3.7 SERIE QUINUA - HUAMANGA INTENSIDAD DE PP CON DURACION DE HASTA 1 HORA A PARTIR DE LA PP MAXIMA DE 24 HORAS DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM/HORA) DURACION (HORAS) 24 12 9 6 4 3 2 1

5 2.61 4.71 5.95 8.14 10.62 12.48 14.76 21.03

10 2.95 5.32 6.73 9.21 12.02 14.11 16.70 23.79

INTENSIDAD DE PRECIPITACION MM/HORA PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 20 50 100 200 3.25 3.63 3.89 4.14 5.87 6.63 7.02 7.47 7.42 8.38 8.86 9.44 10.16 11.48 12.13 12.93 13.26 15.02 15.84 16.87 15.57 17.68 18.60 19.81 18.42 21.02 22.00 23.44 26.24 31.35 31.35 33.40

500 4.47 8.07 10.19 13.95 18.21 21.39 25.31 36.05

Fuente: Elaboración propia.

CUADRO N° 3.8 SERIE PAMPA DEL ARCO - HUAMANGA PP CON DURACION MENOR A 1 HORA APLICACIÓN FORMULA BELL pTt = (0.21 * lnT + 0.52) (0.54 * t0.25 – 0.50)p6010 P10/60 Espildora = 10.00 PRECIPITACION MAXIMA MENOR 1 HORA DURACION 10-60 MIN 5 10 15 30 60 2.05 3.06 3.75 5.08 6.67 2.64 3.95 4.83 6.55 8.6 3.09 4.62 5.65 7.66 10.06 3.53 5.29 6.47 8.78 11.56 4.13 6.17 7.55 10.26 13.45 4.57 6.84 8.37 11.36 14.91 5.02 7.51 9.19 12.47 16.37

PERIODO DE RETORNO AÑOS 2 5 10 20 50 100 200 Fuente: Elaboración propia

CUADRO N° 3.9 SERIE QUINUA PP CON DURACION MENOR A 1 HORA APLICACIÓN FORMULA BELL PTt = (0.21 * lnT + 0.52) (0.54 * t0.25 – 0.50) p6010 P10/60 Espildora = 18.00 PERIODO DE RETORNO AÑOS 2 5 10 20 50 100 200 Fuente: Elaboración propia

5 3.68 4.75 5.55 6.36 7.43 8.23 9.04

PRECIPITACION MAXIMA MENOR 1 HORA DURACION 10-60 MIN 10 15 30 5.51 6.74 9.15 7.11 8.69 11.8 8.31 10.16 13.80 9.52 11.64 15.80 11.11 13.59 18.44 12.32 15.06 20.44 13.53 16.54 22.45

60 12.01 15.49 18.12 20.74 24.22 26.85 29.47

1000 4.71 8.51 10.74 14.71 19.20 22.54 26.67 38.00

CUADRO N° 3.10 SERIE PAMPA DEL ARCO - HUAMANGA INTENSIDAD DE PP PARA DURACION MENOR A 1 HORA DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM/HORA) PERIODO DE RETORNO AÑOS

INTENSIDAD, I DURACION :10 - 60 MINUTOS I/10 I/15 I/30 18.38 14.98 10.17 23.69 19.31 13.11 27.71 22.59 15.33 31.73 25.86 17.55 37.05 30.20 20.49 41.07 33.47 22.72 45.09 36.75 24.94

I /5 24.56 31.66 37.03 42.40 49.50 54.87 60.24

2 5 10 20 50 100 200

I/60 6.67 8.6 10.06 11.52 13.45 14.91 16.37

Fuente: Elaboración propia.

CUADRO N° 3.11 SERIE QUINUA – AYACUCHO INTENSIDAD DE PP PARA DURACION MENOR A 1 HORA DISTRIBUCION TEORICA: LOG NORMAL 3 (MM/HORA) PERIODO DE RETORNO AÑOS 2 5 10 20 50 100 200

INTENSIDAD, I DURACION :10 - 60 MINUTOS I/10 I/15 I/30 33.08 26.97 18.3 46.65 34.76 23.59 49.89 40.66 27.59 57.12 46.56 31.60 66.69 54.35 36.89 73.92 60.25 40.89 81.16 66.15 44.89

I /5 44.2 56.99 66.65 36.32 89.10 98.77 108.44

I/60 12.01 15.49 18.12 20.74 24.22 26.85 29.47

Fuente: Elaboración propia.

CUADRO N° 3.12 VALORES DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA, C EN FUNCIÓN DE LA COBERTURA VEGETAL, PENDIENTE Y TEXTURA TIPO DE VEGETACIÓN

Forestal

Praderas

Terrenos Cultivados

0-5

0.1

TEXTURA Franco Arcillo limosa Franco limosa 0.3

5-10

0.25

0.35

0.5

10-30

0.3

0.5

0.6

0-5

0.1

0.3

0.4

PENDIENTE (%)

Franco Arenosa

Arcillosa 0.4

5-10

0.15

0.35

0.55

10-30

0.2

0.4

0.6

0-5

0.3

0.5

0.6

5-10

0.4

0.6

0.7

10-30

0.5

0.7

0.8

FUENTE: Tabla 6.4, VILLON, del Manual de Conservación del Suelo y del Agua - Chapingo, México, 1977.

CUADRO N° 3.13 ESTUDIO DEL PROYECTO “CONSTRUCCIÓN DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TORO TORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”. HIDROLOGÍA E HIDRAULICA – 2013 TRAMOS I, II y III CAPACIDAD DE LAS CUNETAS TRIANGULARES PROPUESTAS

TD 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35

TI 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88

T=Ti + TD (m) 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23 1.23

Fuente: Elaboración propia.

H (m) 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35

bl (m) 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07

y (m) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28

A (m) 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137 0.137

P (m) 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

R (m) 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119 0.119

S 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.010 0.011 0.012 0.013 0.014 0.015 0.016 0.017 0.018 0.019 0.02 0.021 0.022 0.023 0.024 0.025

Q (lit/seg) 75 106 129.9 150 167.7 183.7 198.4 212.1 224.9 237.1 248.7 259.7 270.3 280.5 290.4 299.9 309.1 318.1 326.8 335.3 343.6 351.7 359.6 367.3 374.9

CUADRO N° 3.14 ESTUDIO DEL PROYECTO “CONSTRUCCIÓN DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TORO TORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”. HIDROLOGÍA E HIDRAULICA – 2013 TRAMOS I, II Y III CAPACIDAD DE LAS CUNETAS TRIANGULARES PROPUESTAS

TD 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

TI 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00

Fuente: Elaboración propia.

T=Ti + TD (m) 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

H (m) 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

bl (m) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

y (m) 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40

A (m) 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24

P (m) 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46 1.46

R (m) 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16

S 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03

Q (lit/seg) 162.40 229.70 281.30 324.80 363.20 397.90 429.70 459.40 487.30 513.60 538.70 562.60 585.60 607.70 629.10 649.70 669.70 689.10 708.00 726.40 744.30 761.80 779.00 795.70 812.10

GRÁFICO N° 3.1 SERIE LURICOCHA PRECIPITACIÓN MÁXIMA (PM) EN FUNCIÓN DEL PERÍODO DE RETORNO (PR) Y DURACIÓN DE HASTA 1 HORA SEGÚN HERSHFIELD (PR EN años y T EN horas)

GRAFICO N° 3.2 SERIE QUINUA PRECIPITACIÓN MÁXIMA (PM) EN FUNCIÓN DEL PERÍODO DE RETORNO (PR) Y DURACIÓN (T) DESCOMPOSICIÓN A PARTIR DE PM24hr. EN TIEMPOS DE DURACIÓN DE HASTA 1 HORA SEGÚN HERSHFIELD (PR EN años y T EN horas)

GRÁFICO N° 3.3 SERIE LURICOCHA CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF) DURACIÓN: 1 A 24 HORAS

GRAFICO N° 3.4 SERIE QUINUA CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA (IDF) DURACIÓN: 1 A 24 HORAS

GRÁFICO N° 3.5 SERIE LURICOCHA CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA, IDF DURACIÓN: 5 A 60 MINUTOS

GRAFICO N° 3.6 SERIE QUINUA CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA, IDF DURACIÓN: 5 A 60 MINUTO

4.0. - DRENAJE 4.1. - GENERALIDADES El drenaje, es definido por Paraud, como “la ciencia de controlar el movimiento de las aguas superficiales y subterráneos con el fin de que no afecten la infraestructura del camino, alejándolas lo más rápidamente de él. El drenaje es así el factor de mayor importancia para reducir los gastos de conservación del camino”. Con el objeto de destacar la importancia del drenaje, Paraud refiere que “Un concepto cabal de lo que representa el drenaje para un camino, es el dicho tan común entre los Ingenieros de los E.E.U.U. de N.A. de que un camino para que esté bien construido requiere tres condiciones: 1°) Drenaje; 2°) Drenaje y, 2°) Drenaje”. De igual modo, Wright – Paquette expresan que “Uno de los aspectos más importantes en la ubicación y proyecto de carreteras rurales y calles en las ciudades, es la necesidad de proporcionar un drenaje adecuado. Es absolutamente esencial un drenaje conveniente y económico para proteger la inversión hecha en la estructura de la carreteras y la vida de las personas que las usen”. A su vez, ARMCO, cita el comentario de un funcionario estatal de vialidad de los E.E.U.U de N.A., en alusión a la conservación de las estructuras de drenaje: “Fuera de las características para la comodidad en el tránsito de la vía afirmada, ningún otro detalle requiere tanta atención de parte del operario para la conservación que las alcantarillas para la carretera. Muchos de los problemas en la conservación de las alcantarillas se deben al hecho de que con demasiada frecuencia los proyectistas parecen crear que las alcantarillas servirán sólo para dar paso a agua limpia. Pero éste no el caso sino en pocas ocasiones en la práctica, y son muchos los casos en que las aguas pluviales arrastran hasta un 50% de materiales detríticos que, debido al rápido cambio en la rasante a la entrada de la alcantarilla, causan el atascamiento completo de la misma, con el resultante desbordamiento por sobre la calzada y en algunos casos, especialmente cuando existen terraplenes altos, la intensa presión estática puede resultar en la pérdida del terraplén. Wright – Paquette, distinguen en el drenaje, el superficial y subterráneo: “Las estructuras que se levantan para controlar el flujo de agua superficial se llaman por lo general “drenaje superficial”, en tanto que aquéllas relacionadas con el agua subterránea en sus diferentes formas se designan “drenaje subterráneo”. 4.2. - DRENAJE SUPERFICIAL La Propuesta para el Drenaje Superficial en el presente Estudio, se subdividió del siguiente modo: (1) Drenaje Longitudinal, como cunetas, zanjas de coronación, y zanjas de drenaje; y (2) Drenaje Transversal, constituido por estructuras como alcantarillas, entregas de cunetas hacia terreno natural (EEDN), badenes, pasarelas vehiculares, Pontón.

Drenaje Superficial Longitudinal en la Red de los Caminos Vecinales existentes y proyectados. Las Cunetas tendrán en general sección triangular y se proyectarán para todos los tramos al pie de los taludes. Sus dimensiones serán fijadas de acuerdo a las condiciones pluviométricas, siendo las dimensiones mínimas indicadas en el Acápite 3.5.5.2. - Sección de la Cuneta y sus Dimensiones. El ancho es medido desde el borde de la Subrasante hasta la vertical que pasa por el vértice inferior. La profundidad es medida verticalmente desde el nivel del borde de la Subrasante el fondo o vértice de la cuneta. Cuando el suelo es deleznable (arenas, arenas limosas, arena limo arcillosos, suelos francos, arcillas, etc.) y la pendiente de la cuneta es igual o mayor de 4%, ésta deberá revestirse con piedra y lechada de cemento, u otro revestimiento adecuado. El desagüe del agua de las cunetas se efectuará por medio de alcantarillas de alivio. La distancia entre alcantarilla y su capacidad hidráulica será establecida de manera de evitar que las cunetas sobrepasen su tirante previsto de agua teniendo en cuenta las precipitaciones previstas de la zona y a las dimensiones de la cuneta. En zonas lluviosas donde las cunetas sean revestidas deberá colocarse como mínimo una alcantarilla de alivio cada 150 m. Si las cunetas no se revisten las máximas distancias recomendables entre alcantarillas son las que se muestran a continuación. Se requiere además que en los puntos bajos del perfil de las curvas vertical cóncava, deberá colocarse una alcantarilla. MÁXIMA DISTANCIA RECOMENDABLE ENTRE DOS ALCANTARILLAS (metros) PENDIENTE DEL CAMINO % 0–3 4–6 7–9 10- 12

SUELO NO EROSIONABLES O POCO EROSIONABLES 120 90 75 60

SUELOS EROSIONABLES 75 50 40 35

SUELOS POCO EROSIONABLES = SUELO PEDREGOSO, GRAVA Y ALGUNAS ARCILLAS SUELOS EROSIONABLES = SUELOS FINOS, LIMOS Y ARENAS. FUENTE: MANUAL PARA EL DISEÑO DE CAMINOS NO PAVIMENTADOS DE BAJO VOLUMEN DE TRANSITO MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES – MTC.

Zanjas de coronación. Cuando se prevea que el talud de corte esta expuesto a efecto erosivo del agua de escorrentía, se deberá diseñar zanjas de coronación. Las Zanjas de Recolección. Será necesaria para llevar las aguas de las alcantarillas de alivio hacia los cursos de agua existente. Las dimensiones se fijarán de acuerdo a las condiciones pluviométricas de la zona y características del terreno. Se deberá revestir las zanjas en el caso que estén previstas filtraciones que pueden poner en peligro la estabilidad del talud de corte.

La ubicación de los puntos de desagüe deberá ser fijada por el proyectista teniendo en cuenta la ubicación de las alcantarillas y la longitud máxima que puede alcanzar la zanja con relación a sus dimensiones y a la lluviosidad de la zona. A efectos de facilitar la elaboración de la Propuesta de Drenaje Superficial, se siguió considerando la subdivisión en los 03 tramos ya indicados. 4.2.1. - Drenaje Superficial Longitudinal en los Tramos de la Carrozable Para el desarrollo del Drenaje Superficial Longitudinal, específicamente Cunetas, se siguieron las pausas conceptuales indicadas en el ítem 3.5.5, referidas a Consideraciones Generales, Secciones y Caudales de Diseño por el método racional, respectivamente, la correspondiente topografía (planta, perfil y secciones proporcionada por consultor), y las estructuras de cruce y/o evacuación o desfogue, inventariadas en campo o propuesta. 4.2.1.1. - Drenaje Superficial Longitudinal en el Tramo I (0 + 000 – 12 + 930 Km): Carhuahuran – Choccehuichcca Para el Tramo I, se propusieron como parte del Drenaje Superficial Longitudinal: Cunetas y Zanjas de Coronación, constituyen la Propuesta de Drenaje Superficial, para el Tramo I, comprendido entre las progresivas 0+000 - 12+930 Km. A. - Cunetas Proyectadas Para el Tramo I, en “Sierra”, la sección triangular, tiene las siguientes dimensiones. T3 = 0.60 m; H3 = 0.30 M; Zd3 = ½.0; Zi3 =1 /1, y una longitud total referencial de L3 = 250 m. La longitud total de cuneta propuesta es de Lc3 =13.020 m, correspondiendo Lc3i = 10.6200 m y Lc3d = 2.400 m, a los lados izquierdo y derecho del camino vecinal. 4.2.1.2. - Drenaje Superficial Longitudinal en el Tramo II (0 + 000 – 5 + 160 Km) Cunetas y Zanjas de Coronación, constituyen la Propuesta de Drenaje Superficial, para el Tramo II, comprendido entre las progresivas 0+000 – 5+160 Km. A. - Cunetas Proyectadas Para el Tramo II, en “Sierra”, la sección triangular, tiene las siguientes dimensiones. T3 = 0.60 m; H3 = 0.30 M; Zd3 = ½.0; Zi3 =1 /1, y una longitud total referencial de L3 = 250 m. La longitud total de cuneta propuesta es de Lc3 =5380 m, correspondiendo Lc3i = 1620 m y Lc3d = 3760 m, a los lados izquierdo y derecho del camino. 4.2.1.3. - Drenaje Superficial Longitudinal en el Tramo III (0 + 000 – 5 + 600 Km) Cunetas y Zanjas de Coronación, constituyen la Propuesta de Drenaje Superficial, para el Tramo III, comprendido entre las progresivas 0+000- 5+600 Km. A. - Cunetas Proyectadas Para el Tramo III, en “Sierra”, la sección triangular, tiene las siguientes dimensiones. T3 = 0.60 m; H3 = 0.30 m; Zd3 = ½.0; Zi3 =1 /1, y una longitud total referencial de L3 = 250 m.

La longitud total de cuneta propuesta es de Lc3 = 5620 m, correspondiendo Lc3i = 560 m y Lc3d = 5060 m, a los lados izquierdo y derecho del camino vecinal. CUNETAS DE DRENAJE LONGITUDINAL TRAMO III: CARHUAHURAN – CHOQEWICCQA (0 + 000 – 12 + 930 Km) LONGITUD DE CUNETA (ML)

PROG.

IZQUIERD

DERECHA

0+000 1+940 3+800 3+840 3+860 4+100 4+120 4+160 4+180 6+700 6+720 7+340 7+780 7+860 7+880 12+930

0.00 1,920.00

80.00 20.00 5,060.00

20.00

TOTAL (Ml.) =

10+620

2+400

1,860.00 40.00 20.00 240.00 20.00 40.00 20.00 2,520.00 20.00 620.00

20.00 20.00 20.00 20.00 440.00

PARCIAL 0.00 1,920.00 1,860.00 40.00 40.00 240.00 40.00 40.00 40.00 2,520.00 40.00 620.00 440.00 80.00 40.00 5,060.00

CUNETAS DE DRENAJE LONGITUDINAL TRAMO II: TORO TORO – CANRAO (0 + 000 – 5 + 160 Km) LONGITUD DE CUNETA (ML) PROG. 0+000 0+480 0+500 0+660 0+680 0+820 0+840 1+380 1+400 3+200 3+220 3+440 3+460 3+640 3+660 4+800 4+820 4+880 4+960 5+000 5+080 5+100 5+120 5+160

TOTAL

(Ml.)

IZQUIERD

DERECHA

PARCIAL

0.00 480.00 20.00 160.00 20.00 140.00 20.00 520.00 20.00

0.00

0.00 480.00 40.00 160.00 40.00 140.00 40.00 520.00 40.00 1,800.00 40.00 220.00 40.00 180.00 40.00 1,120.00 40.00 120.00 80.00 80.00 80.00 20.00 20.00 40.00

20.00 20.00 20.00 20.00 60.00 40.00

20.00 20.00 20.00 20.00 1,800.00 20.00 220.00 20.00 180.00 20.00 1,120.00 20.00 60.00 80.00 40.00 80.00

20.00 20.00 40.00

=

1+620

3+760

CUNETAS DE DRENAJE LONGITUDINAL TRAMO III: CERCAN – CCANCCAYLLO (0 + 000 – 5 + 600 Km) LONGITUD DE CUNETA (ML) PROG. 0+000 1+960 1+980 5+060 5+600

TOTAL

(Ml.)

IZQUIERD

DERECHA

PARCIAL

20.00

1,960.00 20.00 3,080.00

0.00 1,960.00 40.00 3,080.00 540.00

540.00

=

0+560

5+060

4.2.1.4. - Resumen de la Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal en los Tramos de la Trocha Carrozable a Instalación A. - Ruta 1 Izquierda Tramos: I Para la Red de Caminos Vecinales, Ruta 1 (Tramo I: Carhuahuran – Choccehuichcca Progresiva (0 + 000 – 12 + 930, Tramo, la propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal tiene una longitud de cunetas: Lcr1 = 13.020 m. B.- Ruta 2 Derecha Tramos: II – III Ruta 2 Tramos II y III: Desvió Toro Toro - Canrao y Tramo III Cercan – Ccanccayllo, la Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal totaliza una longitud de cunetas: Lcr2 = 11.000 m 4.2.2.- Drenaje Superficial Transversal en los Caminos Vecinales En base a: (1) El Inventario de Estructuras Existentes y/o Propuestas (ítem 3.3 y Cuadro N° 3.1), (2) La Propuesta de Estructuras de Cruce para la Red de Caminos Vecinales, (ítems 3.5.1.4, 3.5.2.4, 3.5.3.4 y 3.5.4.4 y Cuadros N° 3.28, 3.40, 3.46 y 3.52, para los Tramos I, II y III respectivamente), y (3) La Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal (ítem 4.2.1), se formuló la Propuesta Final de Drenaje Superficial Transversal de la CWVA, 2012, confirmándose o descartándose las estructuras existentes y/o propuestas. La Propuesta está constituida básicamente por las siguientes estructuras: (1) Alcantarillas de Tipo Standard I; (2) Pasarelas Vehiculares; (3) Estructura de Entrega a Terreno Natural (EETN, con diseños Tipo: D / T); (Pontones o Estructuras de Losa (Con diseños específicos: D / E); (4) Puentes y Pontones (existentes, en buen estado y proyectado); y (5) Badenes. A.- Puentes Son estructuras que serán colocadas en forma transversal al cauce del río con longitud variable de 6 m, 13 m y 28 metros y altura variable de 5.50 a 8.00 metros y profundidad de socavación de 3.00 m., en las partes laterales de la mesa se colocaran pasarelas. Según el inventario de estructuras proyectadas se requerirían en un número de siete (07) en el tramo I (03 unidades) están ubicados en las progresivas (0 + 380 km), 10 + 800 km y 11 + 920 km, en el Tramo II (02 unidades) están ubicados en las progresivas (0 + 690 km y 1 + 130 km) y en Tramo III (02 unidades) están ubicados en las progresivas (1 ´990 km y 5 + 060 km).

B.- Alcantarillas Tipo Standard I Son aquellas estructuras que se construyeran en base a concreto ciclópeo, rocas. Se emplean para prevenir y controlar la erosión hídrica longitudinal y otros efectos, desviando el flujo de agua y encauzando el río en los sectores críticos en forma transversal perpendicular al cauce del río. El tipo de alcantarilla deberá de ser elegido en cada caso teniendo en cuenta el caudal a eliminarse, la naturaleza y la pendiente del cauce; y el costo en relación con la disponibilidad de los materiales. La cantidad y la ubicación serán fijadas en forma de garantizar el drenaje, evitando la acumulación excesiva de aguas. Además, en los puntos bajos del perfil debe proyectarse una alcantarilla de alivio, salvo solución alternativa. Son estructuras conformadas en base a material del río dispuesto en forma rectangular y revestido con roca pesada en su cara húmeda; pueden ser continuos o tramos priorizados donde se presenten flujos de agua que actúan con gran poder erosivo. Estas estructuras consisten en cajón de ancho interior 0.50 m., altura variable de 0.85 m., y una longitud variable que depende del ancho del camino que va a cruzar. El espesor mínimo de la capa de terreno que está sobre el cajón, es variable de 0.30 m. a más. De acuerdo a los cálculos hidráulicos, tanto en la sección de entrada como salida habrá un desnivel variable, espesor de los muros laterales de 0.20 m; en un número de Tramos 03 (45). C.- Alcantarillas Tipo Standard II Son estructuras conformadas en base a material del río dispuesto en forma rectangular y revestido con roca pesada en su cara húmeda; pueden ser continuos o tramos priorizados donde se presenten flujos de agua que actúan con gran poder erosivo. Estas estructuras consisten en cajón de ancho interior variable de 1.00 a 1.50 m., altura variable de 0.85 a 1.10 m., y una longitud variable que depende del ancho del camino que va a cruzar. El espesor mínimo de la capa de terreno que está sobre el cajón, es variable de 0.30 m. a más. De acuerdo a los cálculos hidráulicos, tanto en la sección de entrada como salida habrá un desnivel variable, espesor de los muros laterales de 0.20 m; en un número de Tramos 03 (19).

D.- Alcantarillas Tipo Standard III Son estructuras conformadas en base a material del río dispuesto en forma rectangular y revestido con roca pesada en su cara húmeda; pueden ser continuos o tramos priorizados donde se presenten flujos de agua que actúan con gran poder erosivo. Estas estructuras consisten en cajón de ancho interior de 1.50 m., altura de 1.10 m., y una longitud variable que depende del ancho del camino que va a cruzar. El espesor mínimo de la capa de terreno que está sobre el cajón, es variable de 0.30 m. a más. De acuerdo a los cálculos hidráulicos, tanto en la sección de entrada como salida habrá un desnivel variable, espesor de los muros laterales de 0.20 m; en un número de Tramos 03 (03). E. - Badenes Tipo Standard I y Tipo II Los badenes son una solución satisfactoria para los cursos de agua que descienden por pequeñas quebradas. Descargando esporádicamente caudales con fuerza durante algunas horas, en épocas de lluvia y arrastrando materiales sólidos. Los badenes tienen como superficie de rodadura una capa de empedrado de protección o cuentan con una superficie mejorada formada por una losa de concreto. Evitar la colocación de badenes sobre depósitos de suelos de grano fino susceptibles a la socavación, o adopción de diseños que no provean protección contra la socavación. También pueden usarse badenes combinados con alcantarillas, tanto de tubos como del tipo cajón. Los badenes presentan la ventaja de que son estructuras menos costosas que las alcantarillas grandes, pontones o puentes. Asimismo, en general, no son susceptibles de obstruirse. En su mayoría los badenes nos son muy sensibles con respecto al caudal de diseño, debido a que un pequeño incremento del tirante de agua incrementada de modo importante la capacidad hidráulica. Son estructuras que serán colocadas en forma transversal al cauce del río en una longitud variable de 2 a 6 metros, ancho variable 8.0 a 10.0 metros, espesor de losa 0.30 m. y la profundidad de socavación aguas arriba de 1.00 m y aguas debajo de 0.70 metros y se acoplará un disipador de energía aguas abajo con la finalidad de amortiguar el efecto de las ondas cinemáticas que se producirá en el flujo aguas abajo, en el desnivel que existe en la ubicación de dicha estructura en la progresiva indicada anteriormente. Según el inventario de estructuras proyectadas se requerirían en número de (03) en el Tramo Total de estudio.

D.- Muros de Contención Los muros de sostenimiento son elementos constructivos para contener un terreno natural o un relleno artificial. El emplazamiento de estructuras hidráulicas en carreteras se colocan en sentido de obras de drenaje longitudinal, sobre terrenos de gran pendiente y sin capacidad de autosoporte, hace necesaria la inclusión de muros de sostenimiento para proteger y garantizar su estabilidad. Por otra parte, existen en ciertos tramos de un camino vecinal, estructuras cuyos elementos son desde ya muros de sostenimiento. Tal es el caso de las paredes de un camino vecinal que soportará material de posible deslizamiento en el caso del tramo I (03 unidades) de longitud de muros de Contención uno de 20 m cada uno, haciendo un total de 60 m; estos muros están ubicados en las progresivas Km 4 + 040, Km 4 + 120 y Km 4 + 180. Tramo II (01 Unidad) de longitud de muro de contención de 10 m y altura de 3.00 m, este muro está ubicado en la progresiva 0 + 590 km. Cuando estas estructuras se emplazan sobre terreno natural alterando su condición natural de equilibrio, actúan soportando las presiones ejercidas por el terreno alterado por la presencia de aguas de lluvias evitando futuros deslizamientos del terreno que aunque no ha sido alterado, es inestable por sí y protegiendo de esta manera la interrupción del camino vecinal. Son muros de mampostería de piedra, hormigón simple u hormigón ciclópeo en los que la capacidad de contención se consigue con el peso propio del muro. Su comportamiento ante los empujes del terreno es análogo al de una presa de gravedad ante el empuje del agua. La gran disponibilidad de piedra para mampostería o por hormigón ciclópeo que existe en la zona andina, hace que este tipo de muro sea más económico aunque su altura este limitada hasta unos tres o cuatro metros. El terreno contenido y su presión contra el muro. Debe buscarse en la medida de lo posible que el material que contiene el terreno (llamado relleno porque normalmente debe excavarse el terreno natural para emplazar el muro y luego rellenar entre el trasdós y terreno natural) debe ser granular no cohesivo (arenas, gravas) porque éste es el menos susceptible a la retención de agua y a la acción del congelamiento debido a su elevada permeabilidad. Rellenos de material cohesivo son inestables con el paso del tiempo y las condiciones externas influyen grandemente sobre ellos, obligando a un diseño muy conservador y por ello costoso. El drenaje de los muros de sostenimiento evita la acumulación de agua intersticial y su consiguiente presión hidrostática sobre el paramento vertical. Sin embargo debe considerarse que la capacidad de drenaje no será suficiente ante flujos torrenciales o deshielos súbitos, ambos fenómenos, comunes en los Andes.

Se denomina empuje activo al que ejerce el material contenido por el muro contra el trasdós, tratando de alcanzar su estado natural de reposo, esto es, formando cierto ángulo con la horizontal. Ese ángulo está relacionado con Ø, el ángulo de fricción interna del material. Se denomina empuje pasivo al que ejerce el terreno contra el muro como reacción ante una presión ejercida por el muro contra el terreno. Esto se da cuando el muro es desplazado por el empuje activo y el terreno en el intradós se opone a ese desplazamiento. Es preferible no considerar en los cálculos el aporte del empuje pasivo, para no contar con ayuda que puede ser modificada por el tiempo, los factores naturales o bien por el hombre. La magnitud de esas presiones fue determinada por Rankine y Coulomb, entre otros partiendo del concepto que, al igual que los líquidos, la presión ejercida por una masa granular de peso específico Ϫ aumenta linealmente con la profundidad, pero es atenuada por la fricción interna del material y por la fricción entre el material y el muro.

Tabla 1: Peso específico y ángulo de fricción interna para distintos materiales Clase de relleno Ϫr (Kg/m3) (seco) Ϫs (Kg/m3) (sumergido) Gravas 1600 - 2000 960 - 1280 Arenas gruesas y medias 1680 - 2100 960 - 1280 Arenas finas y limosas 1760 - 2160 960 - 1280 Limo inorgánico 1700 - 2000 960 - 1280 Fuente: Investigación Aplicada – PRONAR – Bolivia, 2004

Ø 35° - 50° 33° - 45° 27° - 34° 27° - 35°

Tabla 2: Coeficiente de fricción para distintos tipos de relleno Tipo de relleno Roca sana con superficie rugosa Arena o grava sin partículas finas, altamente permeable Arena o grava con mezcla de limo, baja permeabilidad Arena limosa, arena y grava con alto contenido de arcilla Arcilla media o rígida Arcilla blanda, limo Fuente: Investigación Aplicada – PRONAR – Bolivia, 2004

µ 0.6 0.5 a 0.6 0.4 a 0.5 0.3 a 0.4 0.2 a 0.4 0.2 a 0.3

4.2.2.2.- Drenaje Superficial Transversal en el Tramo I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA (km 0 + 000 al 12+930) CUADRO N° 3.1: DE OBRAS DE ARTE DEL TRAMO I: CARHUAHUARAN – CHOQEWICCQA (km 0 + 000 al 12+930)

N° PROGRESIVA

DESCRIPCION

DIMENSIONES (m)

01 00+010.00 BADÉN RECTO 02 00+175.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 03 00+380.00 PUENTE 01 CERCAN (P-1) 04 00+630.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 05 01+185.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 06 01+640.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 07 02+260.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 08 02+600.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 09 03+195.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 10 03+510.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 11 03+800.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 12 04+040.00 MURO DE SOSTENIMIENTO 13 04+120.00 MURO DE SOSTENIMIENTO 14 04+130.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 15 04+180.00 MURO DE SOSTENIMIENTO 16 04+400.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 17 04+710.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 18 05+295.00 BADÉN RECTO TIPO II 19 05+423.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 20 05+960.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 21 06+380.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 22 06+930.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 23 07+085.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 24 07+245.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 25 07+480.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 26 07+606.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 27 07+765.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 28 08+040.00 BADÉN RECTO TIPO II 29 08+164.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 30 08+645.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 31 09+290.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 32 09+815.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 33 10+350.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 34 10+700.00 BADÉN RECTO TIPO II 35 10+800.00 PONTÓN 02 36 11+360.00 BADÉN RECTO TIPO II 37 11+580.00 BADÉN RECTO TIPO II 38 11+640.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 39 11+683.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 40 11+920.00 PONTÓN 03 41 12+230.00 BADÉN RECTO TIPO II 42 12+435.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 43 12+722.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO 44 12+922.00 ALCANTARILLA DE CONCRETO Fuente: Elaboración propia

L = 2.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L=28.00 m. 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 20.00 mts L = 20.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 20.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 5.00 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts L=6.00 m. L = 6.00 mts L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50

TIPO

OBSERVACIONES

TIPO A TIPO I P-1 TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I M-1 M-1 TIPO I M-1 TIPO I TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II P-2 TIPO II TIPO II TIPO II TIPO I P-2 TIPO II TIPO II TIPO II TIPO II

CRUCE DE CARRETERA HUAYCO HUAYCO CON RIO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO HUAYCO MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO MURO (L=20.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.1 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO I: BADENES, ALCANTARILLAS, PUENTE Y MUROS DE CONTENCIÓN

OBRA DE ARTE ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO A BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CERCAN (0+380) PONTON 02 (10+800) MURO DE SOSTENIMIENTO

DIMENSIÓN 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 L = 2.00 mts L = 6.00 mts L=28.00 m. L = 6.00 mts L = 20.00 mts

Fuente: Elaboración propia

RESUMEN TIPO CANTIDAD TIPO I TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P-2 M-1

20 11 1 6 1 2 3

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº MURO, L=20.00 MTS (04+040/04+120/04+180)

CUADRO N° 3.1 - B: OBRAS DE ARTE Y ESTRUCTURAS DE DRENAJE LONGITUDINAL CUNETAS TRAMO I PROG. 0+000 1+940 3+800 3+840 3+860 4+100 4+120 4+160 4+180 6+700 6+720 7+340 7+780 7+860 7+880 12+930 TOTAL (Ml.) =

LONGITUD DE CUNETA (ML) DERECHA PARCIAL 0.00 1,920.00 1,860.00 1,860.00 40.00 40.00 20.00 20.00 40.00 240.00 240.00 20.00 20.00 40.00 40.00 40.00 20.00 20.00 40.00 2,520.00 2,520.00 20.00 20.00 40.00 620.00 620.00 440.00 440.00 80.00 80.00 20.00 20.00 40.00 5,060.00 5,060.00 10+620 2+400

IZQUIERD 0.00 1,920.00

CUADRO N° 3.2: DE OBRAS DE ARTE DEL TRAMO II: TOROTORO - CANRAO (km 0.000 al 5 + 160) Nº

PROGRESIVA

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

00+542.00 00+590.00 00+620.00 00+670.00 00+690.00 00+920.00 01+130.00 01+220.00 01+360.00 01+470.00 01+619.00 01+650.00 02+190.00 02+345.00 02+590.00 02+610.00 02+750.00 02+765.00 02+810.00 02+839.00 02+857.00 02+897.00 02+958.00 02+975.00 03+024.00 03+058.00 03+095.00 03+240.00 03+290.00 03+325.00 03+363.00 03+485.00 03+710.00 04+110.00 04+150.00 04+418.00 04+508.00 04+636.00 04+698.00 04+798.00

DESCRIPCION ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 01 CANRAO (P-1) ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 02 CANRAO (P-2) BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO

Fuente: Elaboración propia

DIMENSIONES (m) 1.00 x 0.85 x 4.50 L = 10.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 5.00 L=13.00mts. 0.50 x 0.85 x 4.50 L=13.00 mts. L = 6.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50 0.50 x 0.85 x4.50 0.50 x 0.85 x 5.00 L = 4.00 mts L = 6.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50

TIPO TIPO II M-1 TIPO I TIPO I P-1 TIPO I P-2 TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO I TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II TIPO III

OBSERVACIONES HUAYCO CON RIACHUELO MURO (L=10.00 ML H=3.00 MTS) HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.2 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO II: BADENES Y ALCANTARILLAS OBRA DE ARTE

DIMENSIÓN

ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CONRAO (0+690) PUENTES 02 CANRAO (1+130) MURO DE SOSTENIMIENTO Fuente: Elaboración propia

0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 4.00 mts L = 6.00 mts L=13.00 mts. L=13.00 mts. L = 10.00 mts

RESUMEN TIPO

CANTIDAD

TIPO I TIPO II TIPO III TIPO I TIPO II P-1 P-2 M-1

19 2 3 11 2 1 1 01

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº CONCRETO ARMADO

CUADRO N° 3.2 - B: OBRAS DE ARTE Y ESTRUCTURAS DE DRENAJE LONGITUDINAL CUNETAS TRAMO II PROG.

IZQUIERD

0+000 0+480 0+500 0+660 0+680 0+820 0+840 1+380 1+400 3+200 3+220 3+440 3+460 3+640 3+660 4+800 4+820 4+880 4+960 5+000 5+080 5+100 5+120 5+160

TOTAL

0.00 480.00 20.00 160.00 20.00 140.00 20.00 520.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 60.00 40.00

LONGITUD DE CUNETA (ML) DERECHA PARCIAL 0.00

0.00 480.00 40.00 160.00 40.00 140.00 40.00 520.00 40.00 1,800.00 40.00 220.00 40.00 180.00 40.00 1,120.00 40.00 120.00 80.00 80.00 80.00 20.00 20.00 40.00

20.00 20.00 20.00 20.00 1,800.00 20.00 220.00 20.00 180.00 20.00 1,120.00 20.00 60.00 80.00 40.00 80.00

20.00 20.00 40.00

(Ml.)

=

1+620

3+760

CUADRO N° 3.3: TRAMO III CERCAN – CCANCCALLO (Km 0+000 al 5 + 600) Nº

PROGRESIVA

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

00+080.00 00+460.00 00+690.00 01+110.00 01+323.00 01+480.00 01+618.00 01+750.00 01+782.00 01+990.00 02+190.00 02+515.00 02+540.00 02+670.00 02+750.00 02+815.00 03+130.00 03+195.00 03+735.00 04+235.00 04+335.00 04+950.00 05+060.00 05+478.00

DESCRIPCION BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I PONTÓN 01 ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO II ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO I ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO PUENTE 02 CCACCAYLLO (P-1) ALCANTARILLA DE CONCRETO

Fuente: Elaboración propia

DIMENSIONES (m)

TIPO

OBSERVACIONES

L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 4.00 mts L = 6.00 mts L = 4.00 mts 0.50 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L=6.00 mts. 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 6.00 mts 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L = 4.00 mts L = 4.00 mts 1.50 x 1.10 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 0.50 x 0.85 x 4.50 L=13.00 mts. 1.00 x 0.85 x 4.50

TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO I P-1 TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO I TIPO I TIPO III TIPO II TIPO I P-2 TIPO II

HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIACHUELO HUAYCO CON RIO HUAYCO CON RIACHUELO

CUADRO N° 3.3 – A: OBRAS DE ARTE TRAMO III: BADENES, ALCANTARILLAS Y PUENTE

OBRA DE ARTE

RESUMEN TIPO CANTIDAD

DIMENSIÓN

ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO I BADÉN RECTO TIPO II PONTON 01 (1+990) PUENTES 02 CCACCAYLLO (5+060) Fuente: Elaboración propia

0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 4.00 mts L = 6.00 mts L=6.00 mts. L=13.00 mts.

TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P-2

6 5 1 8 2 1 1

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº

CUADRO N° 3.3 - B: OBRAS DE ARTE Y ESTRUCTURAS DE DRENAJE LONGITUDINAL CUNETAS LONGITUD DE CUNETA (ML) PROG. 0+000 1+960 1+980 5+060 5+600

TOTAL

(Ml.)

IZQUIERD

DERECHA

PARCIAL

20.00

1,960.00 20.00 3,080.00

0.00 1,960.00 40.00 3,080.00 540.00

540.00

=

0+560

5+060

RESUMEN DE OBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL RESUMEN OBRA DE ARTE ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO ALCANTARILLA DE CONCRETO BADÉN RECTO TIPO A BADÉN RECTO TIPO II PUENTES 01 CERCAN (0+380) PONTON MURO DE SOSTENIMIENTO BADÉN RECTO TIPO I PUENTES - CANRAO PUENTES 02 CCACCAYLLO (5+060) ALCANTARILLA DE CONCRETO MURO DE SOSTENIMIENTO

DIMENSIÓN 0.50 x 0.85 x 4.50 1.00 x 0.85 x 4.50 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 2.00 mts L = 6.00 mts L=28.00 m. L=6.00 mts. L = 20.00 mts L = 4.00 mts L=13.00 mts. L=13.00 mts. 1.50 x 1.10 x 4.50 L = 10.00 mts

TIPO TIPO I TIPO II TIPO II TIPO I TIPO II P-1 P1 - P2 M-1 TIPO I P1 - P2 P-2 TIPO III M-1

OBSERVACIÓN CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO MAMPOSTERIA MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº MURO, L=20.00 MTS (04+040/04+120/04+180) MAMPOSTERIA PUENTE VIGA LOSA DE Cº Aº PUENTE LOSA DE Cº Aº Y ESTRIBO CºSº CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO

TOTAL Fuente: Elaboración propia

RESUMEN DE DRENAJE LONGITUDINAL DRENAJE LONGITUDINAL CUNETAS TRAMO I CUNETAS TRAMO II CUNETAS TRAMO III TOTAL Fuente: Elaboración propia

RESUMEN LONGITUD DE CUNETAS (ML) IZQUIERDA DERECHA 10+640 2+400 1+620 3+760 0+560 5+060 12+800 11+220

CANTIDAD 13+020 5+380 5+620 24+020

CANTIDAD 45 18 1 1 10 1 3 3 19 2 1 3 01 108

4.2.2.3.- Resumen de la Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal en Carreteras de Cuarto Orden La propuesta de Drenaje Superficial Transversal para la Trocha Carrozable. Se resumen, según las rutas 1 y 2. A.- Ruta 1 - Izquierda (Tramo I: Carhuahuran – Choccehuichcca). La Propuesta de Drenaje Superficial Transversal, hace un total de 44 estructuras (Alcantarillas, Badenes y Puentes). Ruta I: Izquierda del Eje de la Carretera Carrozable Carhuahuran – Choccehuichcca 12.930 km B.- Ruta 2 – Derecha (Tramo II: Desvió Cercan - Ccanccayllo, la Propuesta de Drenaje Superficial Transversal totaliza 40 Estructuras (Alcantarillas, Puentes y Badenes). Ruta II: Izquierda del Eje 5.6 km Tramo III: Cercan – Ccanccayllo, la propuesta de drenaje superficial transversal totaliza 24 Estructuras (Alcantarillas, Puentes y Badenes).

MUNICIPALIDAD PROVINCIALHUANT A

PROYECTO “CONSTRUCCION DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TOROTORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOSS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”, 2013.

ESTRUCTURAS PUENTE CERCAN I L = 28 m, PUENTE QUESERA L = 6 m, PUENTE CARHUANCHOHUAYJO L = 6 m, PUENTE JOTJOLAY L = 13 m, PUENTE CANRAO L = 13 m, PUENTE CERCAN II L = 6 m y PUENTE RUNTOJAN L = 13 m. DEPARTAMENTO

:

AYACUCHO

PROVINCIA

:

HUANTA

DISTRITOS

:

HUANTA

CONTENIDO PRESENTACIÓN Y RESUMEN I.- INTRODUCCIÓN

1.1.- Generalidades 1.2.- Información Básica 1.2.1.- Información Topográfica 1.2.2.- Información Cartográfica 1.2.3.- Información Hidrometeorológica 1.2.4.- Estudios Anteriores II.- CARACTERIZACIÓN DE ÁREA DE PROYECTO 2.1.- Generalidades 2.2.- Identificación y Ubicación 2.3.- Caracterización Meteorológica 2.3.1.- Generalidades 2.3.2.- Información Básica Disponible 2.4.- Caracterización Hidrológica del Área de Estudio 2.4.1.- Generalidades 2.4.2.- Características Fisiográficas 2.4.2.1.- Parámetros Geomorfológicos 2.4.2.2.- Marco Teórico 2.4.2.3.- Caracterización Geomorfológica de la Cuenca del Río 2.4.3.- Caracterización Hidrológica de las Unidades Hidrográficas 2.4.4.- Cuerpos de Agua y Aforos en los Puntos de Control 2.4.5.- Descripción General de las Unidades Hidrográficas 2.4.6.- Faja Marginal

III.- ANÁLISIS DE MÁXIMAS AVENIDAS 3.1.- Introducción 3.2.- Estudio Hidrológico 3.3.- Estudios Anteriores 3.4.- Máximas Avenidas por Método Alternativo Sección Pendiente 3.5.- Computo Máximas Avenidas por el Método Alternativo Sección Pendiente 3.6.- Simulación Hidráulica en el Río 3.7.- Niveles de agua máxima referenciales en el Río para el diseño hidráulico del Proyecto Puentes en el tramo de la carretera Cruce. IV.- HIDRÁULICA FLUVIAL 4.1.- Introducción 4.2.- Nociones de Hidráulica Fluvial 4.3.- Socavación, Marco Teórico 4.4.- Características Geométricas e Hidráulicas del Proyecto Puente en los 03 tramos de la carretera 4.5.- Cálculo de la Socavación en el Proyecto Puentes 4.6.- Niveles de Cimentación V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1.- Conclusiones 5.2.- Recomendaciones VI.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS VII.- PANEL FOTOGRÁFICO

VIII.- MAPAS DEL ESTUDIO Mapa N° 01: Ubicación Mapa N° 02: Hipsometría Mapa N° 03: Fisiografía Mapa N° 04: Suelos Mapa N° 05: Vegetación Mapa N° 06: Isotermas Mapa N° 07: Geología Mapa N° 08: Isoyetas

PUENTES PROYECTADOS EN LOS TRAMOS DEL PROYECTO “CONSTRUCCIÓN DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN EL DISTRITOS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”

01 PUENTE I (Luz = 28 m.), 03 PUENTES II (Luz = 13 m.) y 03 PONTONES (Luz = 6 m.) PRESENTACIÓN Y RESUMEN El presente documento constituye el Informe Final del Estudio HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL, 2013, Proyecto ”Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho”, elaborado por el Ing. JAIME JOSÉ SÁNCHEZ ISLA, Consultor, Ingeniería de Recursos Hídricos énfasis en Hidrología e Hidráulica Fluvial por encargo de la Municipalidad Provincial de Huanta, de parte de la Consultora JAVIER NAVARRO GONZALES CONSULTORES S.R.L. El Informe es estructurado en cinco capítulos. (I) Introducción, (II) Caracterización del área de Estudio, (III) Análisis de Máximas Avenidas en el Río Cercan, (IV) Hidráulica Fluvial, y (V) Conclusiones y Recomendaciones, se adjunta la sección Anexos (I, II, III) con información complementaria. El informe integra el análisis de máximas avenidas de los ríos Cercan I, Quesera, Carhuanchohuayjo, Jotjolay- Quesera, Canrao, Cercan II y Runtojan, 2013, y la Hidráulica fluvial, proyecto en el tramo I Carhuahuran – Choccehuichcca: Puente I (Progresiva 0 + 380 km), Pontón (10 + 800 km), Pontón (11 + 920); Tramo II Toro – Canrao: Puente (0 + 690 km), Puente (1 + 130 km) y el tramo III Cercan – Ccanccayllo: Pontón (1 + 990) y Puente (5 + 060 km). En el Análisis de máximas avenidas, se utilizo el método del U.S. SOIL CONSERVATIÓN SEVICE (Método SCS) – mediante el cual, tomando en consideración las características geomorfológicas de las Unidades Hidrográficas y el complejo hidrológico suelo cobertura, representado por la curva número (CN = 80), se determinan los caudales máximos instantáneos para diferentes períodos de retorno, a partir de la precipitación máxima en 24 horas (Rango Pi – Ps). Los resultados obtenidos para las cuencas de los ríos Cercan I, Quesera, Carhuanchohuayjo, Jotjolay- Quesera, Canrao, Cercan II y Runtojan en los Puntos de interés, en las secciones de control de los cruces del Proyecto de los Puentes Tipo I, Puente Tipo II y Pontones Tipo III, presentan los siguientes rangos:

PROYECTO PUENTE I RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS

Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

(Años) 2 5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

3

Qi – Qs (m /seg) 5.73 - 11.13 8.97 – 18.46 11.41 – 23.94 13.93 – 29.59 17.45 – 37.39 20.26 – 43.55 23.18 – 49.90 27.21 – 58.60 30.39 – 65.37

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PUENTE II RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 3.81 – 7.40 5.96 – 12.27 7.58 – 15.91 9,26 – 19.67 11.60 – 24.85 13.14 – 28.94 15.40 – 33.17 18.09 – 38.94 20.20 – 43.45

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PUENTE III RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 1.08 - 2.09 1.68 – 3.46 2.14 – 4.49 2.61 – 5.55 3.27 – 7.01 3.80 – 8.16 4.35 – 9.36 5.10 – 10.99 5.70 – 12.26

Fuente: Elaboración propia

El rango de caudales máximos instantáneos determinados, se constituirían como los elementos de juicio hidrológico necesarios, para la toma de decisiones – entre otras consideraciones técnicas económicas – en el diseño del proyecto de los Puentes: Tipo I, Pontones Tipo III, en el Tramo I de la Carretera Carhuahuran - Choccehuichcca Ríos Cercan I, Quesera y Carhuanchohuayjo; Tramo II de la Carretera Desvió Toro Toro – Canrao Ríos Jotjolay – Quesera, Canrao y Tramo III de la Carretera Cercan – Ccanccayllo Ríos Cercan II y Runtojan y obras complementarias.

Los caudales máximos teóricos obtenidos, se contrastaron con la máxima extraordinaria ocurrida, según los pobladores en Noviembre 2012, y determinada por Método Sección Pendiente y datos de campo como las marcas máximas y rugosidad; dicha descarga histórica habría sido del orden de los Ríos en m3/seg, correspondiéndole un período de retorno de 200 y 500 años, para el rango superior de precipitación máxima en 24 horas. Se recomienda para efectos del diseño, la elección de un período de retorno para las máximas Avenidas, mínimo de 100 años. En base a la simulación hidráulica efectuada (modelo HEC – RAS), los caudales máximos instantáneos de diseño en el río Cercan alcanzarían los siguientes niveles en la sección de control del proyecto Puente I en el tramo de la carretera Cruce Carhuahuran Choccehuichcca Río Cercan y 03 Puentes II en el tramo del camino vecinal Cercan – Ccanccayllo y obras complementarias, y rasante mínima requerida (con una altura adicional por “palizadas”, Hp de 1.00 – 3.00 m, y un espesor de viga, Ev, de 1.50 m. Se realizó el cálculo de la socavación general, con diámetros medios (Dm) calculados a partir del análisis granulométrico del material conformante de la sección de control del material de arrastre del lecho de los ríos Cercan y otros, con valores de Dm = 22.506 mm. La socavación general, a lo largo del perfil de la sección, y la socavación general máxima en el centro de la sección, ambos en función del caudal de diseño y el diámetro medio, estaría en el orden de: 46.534 mm y 49.582 mm y la Profundidad de socavación debe ser de 2.50 a 3.00 m. SOCAVACIÓN GENERAL EN LA SECCIÓN DE CONTROL CAUDAL (Q) Q 500i = 27.21 Q 500s = 58.60

DIÁMETRO MEDIO (Dm) (mm) 46.534 49.582 46.534 49.582

RANGO SOCAVACIÓN GENERAL (S) (m) 0.89 0.86 2.71 2.65

Fuente: Elaboración propia

SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA EN EL CENTRO DE LA SECCIÓN CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO (m3/seg) Q 500i = 18.10 Q 500s = 38.94

DIÁMETRO MEDIO (mm) 46.534 49.582 46.534 49.582

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA (m) 0.95 0.92 2.94 2.87

Fuente: Elaboración propia

SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA EN EL CENTRO DE LA SECCIÓN CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO (m3/seg) Q 500i = 5.10 Q 500s = 11.00

DIÁMETRO MEDIO (mm) 46.534 49.582 46.534 49.582

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA (m) 0.68 0.65 2.42 2.37

Fuente: Elaboración propia

En cuanto a la socavación local, y al asumirse para el diseño, para los caudales de diseño Q500i Q500s, la socavación total estaría en el orden de 3.00 m, para un diámetro Dm = 49.582 mm, en el puente en ambos estribos tanto el derecho como izquierdo la socavación es 3.00 m de profundidad.

La socavación total, para un hipotético estribo (a 23,50 m de la margen izquierda) y con Dm = 46.534 mm, Q500i y Q500s sería de: de 3.00 m. SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO I CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 27.21 Q 500s = 58.60

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.89 0.86 2.71 2.65

Fuente: Elaboración propia

SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO II CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 18.10 Q 500s = 38.94

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.95 0.92 2.94 2.87

Fuente: Elaboración propia

SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO III CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 5.10 Q 500s = 11.00

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.68 0.65 2.42 2.37

Se debe considerar para la socavación, en la toma de decisiones para el diseño, la ubicación del basamento rocoso. Se habría de requerir de obras de protección y/o encauzamiento en la margen izquierda para los caudales de diseño Q 100 i s a Q 1000 i s, en el PCPL, debiéndose además tener en cuenta en la concepción de las obras, a la quebrada Cercan, inmediatamente Aguas Arriba del eje de control del PCPL. El informe final de HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL DEL RÍO CERCAN PROYECTO PUENTE TIPO I, TIPO II Y TIPO III, 2013, es puesto a disposición de la Gerencia Regional de Infraestructura del Gobierno Regional Ayacucho y Subgerencia de Estudios del Gobierno Regional Ayacucho, para la formulación oportuna de las observaciones, comentarios, sugerencias y/o recomendaciones que se consideren pertinentes.

I. -

INTRODUCCIÓN 1.1- GENERALIDADES

El documento presente, constituye el Informe Final del Estudio de HIDROLOGÍA, DRENAJE E HIDRÁULICA FLUVIAL DEL RÍO, 2013, Proyecto ”Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho” del Puente I en el tramo de la carretera Cruce Carhuahuran – Choccehuichcca y 03 Puentes Tipo II en el tramo Cercan Ccanccayllo, en las localidades de mencionadas, Distritos de Huanta, Provincia de Huanta, Departamento Ayacucho, elaborado por el consultor, para la MUNICIPALIDAD PROVINCIAL HUANTA, de parte de la Consultora JAVIER NAVARRO GONZALES. El Proyecto Puente I, sobre el río Cercan, se ubica en el valle Huanta, Distritos de Pueblo Huanta, Provincia Huanta, departamento Ayacucho, en la Sierra Central Media Sur del Perú. El informe se ha estructurado en cinco capítulos: (I) Introducción, (II) Caracterización General del Área de Proyecto, (III) Análisis de Avenidas en el Río, (IV) Hidráulica Fluvial; (V) Conclusiones y Recomendaciones. Se adjunta la Sección Anexos con información complementaria. El Informe integra el Estudio Hidrológico del Río Cercan, Análisis de Máximas Avenidas y la Hidráulica Fluvial al 2013, de acuerdo a los Términos de Referencia del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Vivienda y Construcción. 1.1.1.- OBJETIVOS El Estudio, tuvo como objetivo, proporcionar a la Municipalidad Provincial de Huanta Ejecutora, entre otros criterios técnicos – económicos - los elementos de juicios hidrológicos e hidráulicos necesarios, para la toma de decisiones en el diseño de los 05 Puentes: I, II y III. 1.1.2.- ANTECEDENTES El Proyecto Puente I se construirá sobre el río Cercan tiene como antecedentes a las gestiones, informe de la Geología y Geotecnia y parte de las obras ejecutadas. Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC), es el sector encargo de proponer la política relativa a la infraestructura de Transporte Terrestre, supervisando su ejecución; también es responsable de la construcción, mejoramiento y rehabilitación de la Red Nacional, conforme lo prescrito en la Ley Orgánica del MTC, Articulado 23, Inciso C. Las Centros Poblados Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca, Distritos de Huanta; beneficiarios del proyecto viven en la más extrema pobreza, no cuentan con los servicios mínimos de saneamiento básico, salud, irrigación, y por último no tienen una infraestructura vial que les permita una comunicación más efectiva. Hace varias décadas los habitantes del Centro Poblado de Carhuahuran y varios Anexos iniciaron gestiones ante las diferentes instancias para la construcción de una Trocha Carrozable, siendo atendidos y en el 2011 sufrió una ruptura del puente por exceso de carga del paso de un volquete de 25 toneladas y recién el Gobierno Regional de Ancash está atendiendo con la Recuperación de dicho puente. La Municipalidad Provincial de Huanta el 21 de Enero del 2012 construyó un puente provisional es para el paso de vehículos pequeños y/o Combis de

pasajeros y camiones de bajo tonelaje máximo 04 toneladas en los meses de estiaje y en la época húmeda o de avenidas (Enero – Febrero – Marzo), se prohíbe el paso de los vehículos por el peligro que el nivel de agua son máximos. La falta de una infraestructura vial (puente) hace más difícil la situación de los centros poblados, cuyos habitantes tienen que desplazarse por caminos de herradura angostos y accidentados con pendientes de 40% y poniendo en peligro la vida y la salud de los mismos. Los pobladores del Centro Poblado de Carhuahuran actualmente vienen realizando trabajos a través de faenas comunales en la apertura de la trocha carrozable provisional en algunos anexos, además manifiestan y se comprometen a realizar más actividades en el proceso de ejecución del proyecto con faenas comunales, pues para ellos la obra es de suma importancia, la ejecución de la presente obra beneficiará directamente a los Anexos del Distritos de Huanta y aledañas. A partir de la década de los 80 los pobladores de las comunidades de Huanta han sufrido la situación de la violencia social y a provocado la migración masiva de los habitantes del Distritos, en estos tiempos las familias han emprendido el retorno a sus comunidades, pero al no contar con infraestructura vial, la condición económica de sus habitantes es muy crítica. Ante estos problemas las instituciones no deben estar ajenas, por ello es prioritario realizar la ejecución del Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta Ayacucho”, con el fin de integrar y desarrollar las comunidades que se encuentran declaradas en zonas de extrema pobreza y de esta manera mejorar el nivel de vida de sus pobladores. El Gobierno Regional de Ayacucho, encontrándose dicho Proyecto en el ámbito de su jurisdicción, ha comprometido el apoyo necesario para su materialización; el presente Estudio de Máximas Avenidas, forma parte de este compromiso. 1.2.- INFORMACIÓN BÁSICA 1.2.1.- Información Topográfica La información topográfica proporcionada por el Consultor JAVIER NAVARRO GONZALES – Ayacucho, data al año 2013 (para el Análisis de Máximas Avenidas) y al 2013 (para el desarrollo de la Hidráulica Fluvial). La topografía al 2013 del tramo de cauce de interés en el río Carhuahuran y otras unidades hidrográficas en los tramos de los cauces de los riachuelos, proporcionada por el Consultor de Estudios de la Empresa con Personería Natural, presentaba el levantamiento topográfico definitivo, en especial la definición de la cota de fondo del río en las secciones (Tramo Puente I, 03 Tramo Puente II y 03 Pontones III) en estudio, información base para la aplicación del método alternativo de contrastación de las estimaciones teóricas, denominado Sección Pendiente, para el cálculo de la avenida histórica, en base a las marcas de las aguas máximas. 1.2.2.- Información Cartográfica

Del Instituto Geográfico Nacional (IGN) se obtuvo la siguiente información Cartográfica:    

Mapa Departamental de Ayacucho Escala: 1/450,000 1 hoja Perú Mapa Físico PolíticoEscala: 1/1´000,000 Mapa de Imágenes Satelitales Escala 1/50,000 Noviembre 2005. Walsh Perú. Plano topográfico de la oficina general de Castrato Rural Ministerio de Agricultura Escala: 1/25,000  La Carta Nacional Primera Edición Escala: 1/100 000.  Planos Topográficos Escala: 1/500 1.2.3. - Información Hidrometeorológica Se dispuso de la siguiente información:  Precipitación Máxima en 24 Horas Estación de Pampa El Arco – Huamanga Estación Huanta Estación Luricocha Estación Quinua LA CUENCA DE INTERES La cuenca de interés comprende la del río hasta el punto en el cual se ubica el puente y que corresponde a una cota de 3450.00 m.s.n.m. para el puente I del Sobre el Rio Carhuahuran (Km 0+380). De la información cartográfica disponible que corresponde a Cartas Nacionales IGN a escala 1:100,000, se desprende que el área de cuenca hasta la ubicación del Puente es igual a 18.50 Km2 aproximadamente y corresponde a una cuenca de forma semi-circular denotado en los valores de factor de forma e índice de compacidad encontrados y que por el tiempo de concentración muy alto han de producir en el río, hidrogramas de avenidas con caudales picos poco agudos y de carácter torrentoso debido a la media pendiente del curso principal de agua igual a 0.140. Los parámetros geomorfológicos de las cuencas de las quebradas, se muestran en el CUADRO Nº 2.4. INFORMACION COMPLEMENTARIA La información complementaria se refiere a aquella información relacionada al propósito del Estudio Hidrológico y de Hidráulica Fluvial de los ríos en el área de estudio y que es la de la construcción de los puentes. Esta información, se refiere básicamente a los aspectos de planeamiento del Puente, criterios de diseño de los Puentes, topografía del área de interés e información de campo referida a aspectos sedimentológicos y que han sido extraídos conjuntamente con el Consultor. La información topográfica disponible ha resultado ser un Plano a escala 1:500; y el cual ha sido verificado y complementado por el Consultor durante los trabajos de campo realizados en el mes de Junio del 2013. Los trabajos topográficos de campo realizados por el Consultor han tenido como objetivo principal determinar la bondad y consistencia

de la información topográfica disponible y complementar la información correspondiente a la pendiente del fondo del río y de los niveles de agua; así como los tirantes máximos de agua en la zona del talweg. De los cálculos topográficos efectuados por el Consultor y que se presentan adjuntos se ha elaborado el Plano topográfico validado. 1.2.4.- ESTUDIOS ANTERIORES El estudio, tuvo como antecedentes técnicos anteriores los siguientes estudios:  Estudio “EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO CACHI” Autoridad Nacional del Agua ANA – Administración Local de Agua Ayacucho ALA Ayacucho Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídricos Área de Aguas Superficiales MINISTERIO DE AGRICULTURA Perú Lima, Diciembre 2010.  Estudio Del COLP.  IGN, Mapa Físico del Perú, escala 1/1 000 000,  Mapa Geomorfológico o Fisiográfico ONERN, escala 1/1 000 000  Mapa Ecológico ONERN, Escala 1/1 000 000  Mapa Geológico INGEMENT, Escala 1/1 000 000.  Mapa de Suelos ONERN, , escala 1/1 000 000  Mapa de Vegetación ONERN , escala 1/1 000 000  Planos Isoyetas Medias de País Perú (CEDEX), escala 1 000 000 Centro de Estudios Hidrográficos – Sector de Hidrología – España, 1990.  Estudio de Evaluación de Recursos Naturales y Plan de Protección Ambiental – Departamento de Ayacucho. Oficina de Evaluación de Recursos Naturales, ONERN 1984.  Caracterización de la Oferta Hídrica Superficial de las Cuencas Pampas, Apurímac, Urubamba y Cachi. Ministerio del Ambiente, Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos del SENAMHI, Lima 2010.  Recursos Hídricos en el Perú República del Perú Ministerio de Agricultura Autoridad Nacional del Agua Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídricos Primera Edición Lima, Mayo 2010.  Proyecto “Desarrollo de Capacidades en Zonificación Ecológica, Económica y Ordenamiento Territorial en la Región Ayacucho, 2011.  Estudio de Pre inversión a Nivel de Perfil del Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho”. Agosto 2012.  Gobierno Regional Ayacucho ANEXO 3 - Estudio Hidrológico e Hidráulica de Perfil del Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho” 12 de Mayo 2012.

II. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE PROYECTO

2.1.- GENERALIDADES El área de Proyecto, es el contexto físico – geográfico, hidrográfico y meteorológico, en el cual se ha desarrollado el presente Estudio de Hidrología, Drenaje y Hidráulica Fluvial con la finalidad de realizar la caracterización Hidrológica en los tramos, en la franja del área de influencia del 01 Puente Tipo I, 03 Puentes Tipo II y 03 Pontones Tipo III, 2013. 2.2.- IDENTIFICACIÓN Y UBICACIÓN Se identifica como Área de Proyecto o de Estudio, a la porción de microcuenca del río Cercan y la microcuenca Sulcapaicca, de una extensión aproximada de 18.50 Km2, comprendida – de aguas arriba hacia aguas abajo – desde sus nacientes (Laguna Conacocha y Tributarios) hasta el punto de ubicación del Proyecto 01 Puente I, 02 Puente II y 03 Pontones III referencia Valle Huanta. Ver Gráfico N° 2.1 y Mapa de Ubicación 01 - Anexo. Geográficamente, el Área se ubica aproxidamente entre las coordenadas 89°00´y 89°00´de Longitud Oeste y 8°35´y 9°53´de Latitud Sur, variando altitudinalmente entre los 6722 y 2248 msnm. Políticamente, el Área del Proyecto se ubica en el Valle Huanta, Distritos de Huanta, Provincia de Huanta, departamento de Ayacucho, en la Sierra Central Sur del Perú. El acceso es posible mediante la Carretera Panamericana Sur de la Costa, desvió San Clemente por la derecha, Tramo Lima – San Clemente 260.4 km, de San Clemente – Ayacucho 314.6 km y Ayacucho (Huamanga) – Huanta 45 km aproximadamente. El puente I, Puente II y Pontones proyectados, en la Sierra Central Sur del país, se ubica políticamente en el departamento de Ayacucho, provincia de Huanta, Distritos de Huanta, en donde se localiza su influencia principal; en el inicio se encuentra en los Distritos de Huanta. Hidrográficamente, se ubica en la microcuenca del río Cercan, en la Vertiente del Atlántico, y siguiendo la dirección Este – Oeste a Norte – Este, se desarrolla el tramo.

2.2.1.- UBICACIÓN DEL AREA DE ESTUDIO El área de estudio que comprende el emplazamiento del proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta Ayacucho”, se encuentran ubicada sobre el Rio Carhuahuran, en el Distritos de Huanta de la Provincia de Huanta, del Departamento de Ayacucho. Límites y/o Linderos Se muestra en los mapas siguientes.

2.2.2.- Accesibilidad – Vías de Comunicación

Las principales vías de comunicación terrestre de Lima hasta Ayacucho, lo constituye la Panamericana Sur y la Carretera de penetración que toma un desvió al Este, a la altura de la localidad de San Clemente de 173 Km., a través de la Vía asfaltada Los Libertadores hasta Huamanga de 575 Km (Lima – Huamanga distancia de 575 km) y de ahí se accede por una carretera asfaltada a Huanta de 45 Km, dando un total de 620 Km, el tiempo de recorrido es de aproxidamente de 9 horas y 45 minutos. En el Cuadro N° 2.1 se muestra la vía de acceso a Huanta – Proyecto: Cuadro Nº 2.1 VÍAS DE ACCESO LIMA A AYACUCHO Y AL PROYECTO De Lima

Tipo de Carretera

San Clemente

asfaltada

240

240

260.4

260.4

asfaltada

240

480

314.6

575.0

asfaltada asfaltada

45 120

525 645

35 120

610.0 730.0

San Ayacucho Clemente Ayacucho Huanta Huanta Proyecto

Tiempo Tiempo Trayectoria (min) Acumulado (Km)

Trayectoria acumulada (Km)

Hasta

Fuente: Elaboración Propia

2.2.3.- UBICACIÓN DE LOS PUENTES La ubicación de los Puentes, de acuerdo a la información cartográfica a escala 1:100.000 del IGN que se presenta en el plano clave; corresponden a zonas en el cual el río ha formado una especie de garganta, esta ubicación corresponde aproximadamente a la siguiente coordenada geométrica: UBICACIÓN GEOMÉTRICA RÍO

COORD. NORTE (m)

ÁREA LARGO ANCHO LONGITUD DE PERÍMETRO DE DE CURSO COORD. ELEVACIÓN CUENCA DE CUENCA CUENCA CUENCA PRINCIPAL 2 (Km ) (Km) ESTE (m) (msnm) (Km) (Km) (Km)

CERCAN

8592314.91 594252.23

4094.21

18.50

22.02

8.94

2.07

8.18847

QUESERA

8596304.88 590613.63

4155.08

3.00

7.68

2.75

1.09

2.32073

CARHUANCHO 8596962.63 589878.19

4241.31

3.10

8.24

3.13

0.99

3.01684

JOTJOLAY

8594728.05 592625.86

4113.09

22.78

23.05

8.99

2.54

8.59654

CANRAO

8594927.40 592874.60

4025.00

10.19

15.13

5.82

1.75

5.21607

CERCAN

8591345.24 591893.18

4050.00

4.93

9.19

4.01

0.59

3.60051

RUNTOJAN

8590168.91 591100.05

4218.78

5.89

13.85

5.94

0.99

4.01364

Fuente Elaboración Propia

Sobre esta zona se ha efectuado un análisis minucioso de las condiciones naturales del emplazamiento para el Puente; cuya ubicación se ha determinado tomando en cuenta los criterios generales siguientes: - Posición del trazo de la carretera que se pretende construir, sin tener carácter limitativo.

-

Ubicación en tramo de las quebradas, preferentemente recto y con ocurrencia del flujo de agua en condiciones cuasi uniformes. Ubicación en un punto del cauce del río lo más estrecho posible que permita una menor longitud de la luz de los puentes. Posición del eje de los puentes formando un ángulo perpendicular al eje principal del río. Ubicación en una zona lo suficientemente estable en donde no se necesite cambiar la forma de la sección del río para mejorar las condiciones del flujo de agua. Ubicación en una zona en la cual el historial de migración del río y sus tendencias geomorfológicas se muestren estables y sin mayores cambios. Existencia de puntos potenciales sobre el río para un posible control hidráulico. Ubicación en una zona del río en donde las características geomecánicas del subsuelo permitan una cimentación adecuada y de fácil construcción. Consideración del uso de tierras adyacentes y propiedad privada. Disponibilidad relativa de materiales de construcción. Máxima Eficiencia económica. Mínimo impacto ambiental.

Tomando en cuenta los criterios antes mencionados, es que se ha ubicado el eje del Puente I Sobre el Rio Cercan en la zona proyectada; lo que corresponde a una cota de fondo del lecho del río igual a 3449.427 m.s.n.m., respectivamente, acorde a la información topográfica disponible proporcionada por el trabajo topográfico; la cual ha sido complementada y verificada por el Consultor. El eje del puente proyectado es sensiblemente recto con respecto al curso principal del río. 2.2.4.- HIDROGRAFÍA DEL RÍO CERCAN y OTROS (Referencia Bibliográfica N° 4 MINISTERIO DE AGRICULTURA Recursos Hídricos en el Perú, 2010). Características generales. El río Cachi nace de la confluencia de los ríos Apacheta y Chicllarazo, a su vez, el Chicllarazo tiene como afluentes a los ríos Choccoro (margen izquierda), y Llachohuaycco, Chalhuamayo y Allpachaca (en su margen derecha). Luego el Cachi recibe los aportes del río Pongora (Occopa), que a su vez se ha formado de la confluencia del río Yucaes con el Chacco (unión de los ríos Huatatas y Alameda). Después, en su margen derecha, ingresa al Cachi el río Huanta, cuyos orígenes están en la confluencia de las Quebradas Pampaccocha y Characocha con Huaracco. Finalmente, el río Arriola, unión de los ríos Luricocha y Opancay, ingresa al Cachi en su margen derecha, cambiando luego de nombre a Cachimayo. Estudio de Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi (Referencia Bibliográfica HC & Asociados CONSULTORES EN PROYECTOS DE INVERSIÓN Y DESARROLLO DE RECURSOS, Agosto, 1994. RÉPUBLICA DEL PERÚ MINISTERIO DE LA PRESIDENCIA INSTITUTO NACIONAL DE DESARROLLO – INADE PROYECTO ESPECIAL RÍO CACHI P.E.R.C. – Anexo 1 Hidrología y Meteorología), en el Mapa de Isoyetas Medias Anuales entre 400 a 800 mm para la zona del Proyecto.

La superficie de la cuenca, desde sus nacientes hasta la desembocadura del río Mantaro, es de 3795.50 km2, de los cuales aproxidamente 948.875 km2 corresponden a la cuenca húmeda, situada por encima de los 2 000 msnm. Ubicación. La cuenca hidrográfica del río Cercan está ubicada en el Sur del Perú, en el departamento de Ayacucho provincia de Huanta. Geográficamente, se encuentra comprendida entre los paralelos 8°4´ y 10°8´de Latitud Sur y los meridianos 77°12´y 78°38´de Longitud Oeste. El río Cercan pertenece a la vertiente del Atlántico. Desde sus nacientes, gran parte del recorrido, se verifica la existencia de un valle de origen tectónico, encajonado por las Cordilleras Altos Andina. Su cauce tiene una longitud de 22.02 km hasta su desembocadura al punto de interés. La cuenca hidrográfica Cachi limita al norte con la cuenca del Pampas; por el sur, con la cuenca del río Mantaro; por el este, con la cuenca del río Alto Pampas; y por el oeste, con la cuenca del río Pampas y el Océano Atlántico. Hidrografía. El escurrimiento superficial del río Cercan se origina de las precipitaciones, cuyos aportes contribuyen a mantener considerable descarga, aún en época de estiaje, lo cual hace del río Cercan uno de los más regulares de la Sierra peruana. El río Luricocha, principal afluente de la cuenca Huanta, tiene su origen en la laguna Yanacocha y hace gran recorrido. Sus tributarios son los ríos, por la margen izquierda; y los ríos por la margen derecha. Los Proyectos Especiales CACHI y CACHI HUANTA han desarrollado proyectos hidráulicos que utilizan aguas del río Cachi a través de sistema de afluentes de la cuenca Cachi como Apacheta, Chicllarazo y Pongora para Cachi. La disponibilidad hídrica de la cuenca en la cabecera del valle, tiene un registro de datos de caudales medios mensuales del río Pongora de un período de 20 años (1987 al 2007); en este registro se observa que las descargas medias anuales varían desde un mínimo de 4,59 m3/seg hasta un máximo de 227,81 m3/seg, con una media anual de 50,38 m3/seg. El río Cachi (MEJIA BACA, Referencia Bibliográfica N° 5), toma esta denominación la confluencia de los ríos Apacheta y Chicllarazo, al norte de Ayacucho, ciudad ubicada a orillas del Huamanga, Cangallo y Huanta; su nombre Huamanga, en idioma campa, significa “Ciudad de descanso”.

2.3.- CARACTERIZACIÓN METEOROLÓGICA

2.3.1.- Generalidades Los cinco principales parámetros meteorológicos de mayor importancia para el Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho” Estructura Construcción Puente I Río Cercan, 03 Puentes II y 03 Pontones Tipo III Río Sulcapaicca; 2012. (Valores medios mensuales Temperatura: Tx, Humedad Relativa. HRx, Evaporación: Ev, Velocidad del viento: U y Precipitación: Px). 2.3.2.- Información Básica Disponible La característica del clima en el sector de Sierra utilizó información meteorológica de 03 estaciones ubicadas en el área de estudio y en las regiones vecinas, las permiten precisar el nivel de clasificación. La información meteorológica disponible se recabo del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información presenta períodos de registro con interrupciones discontinuas en su secuencia y otros completos. 2.3.3.- LA PRECIPITACIÓN 2.3.3.1.- Análisis de la Precipitación a Nivel Anual Ex PERC (Referencia Bibliográfica N° 17), en el marco de la evaluación de los recursos hídricos del río Cachi (1982), realizó el análisis regional de la precipitación en base a 155 estaciones de registro pluviométrico, ubicadas éstas en 4 departamentos: Cuzco, La Libertad, Huancavelica, Apurímac, Junín, Ayacucho y Cajamarca; el rango de altitud de distribución de las estaciones varía entre los 270 y los 6722 msnm. La precipitación total anual promedio fluctúa entre 400 y 800 mm, con longitudes de registro variables de años completos (Cuadro N° 2.1 - ANEXO). En el Plano N° HIP – 002 (Referencia Bibliográfica Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo CEDEX Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas CENTRO DE ESTUDIOS HIDROGRÁFICOS SECTOR HIDROLOGÍA “INVENTARIO DE LOS RECURSOS HÍDRICOS DEL PERÚ Plano N° 9 – D ISOYETAS MEDIAS DEL PAÍS Escala 1:1,000 000) se presenta la Carta de Isoyetas Medias Anuales correspondientes al contexto regional, las mismas que han sido de utilidad para estimar referencialmente, la precipitación total anual promedio en la zona de ubicación del Proyecto Puente I Cercan y Otros, la misma estaría entre los 400 mm a 800 mm (Plano N° 08 de Precipitaciones Medias Anuales – ANEXO N° 1 Estudio de Hidrología y Meteorología, Actualización y Completación del Proyecto Integral Río Cachi, Agosto 1,994 – HC & ASOCIADOS S.R.L.); los registros de la cercana estación Luricocha (433.5 mm), Huanta (476.0 mm) y Quinua (732.5 mm), (Cuadro N° 2.1), confirmarían tal estimación. En base a los registros pluviométricos disponible de cuatro estaciones vecinas, se analizó la distribución de la precipitación total media mensual, y que podría ser similar en la zona de emplazamiento del Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran –

Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho”, 2013. La precipitación es más abundante durante los meses de Octubre a Abril, con máximos en los meses de Febrero y Marzo, lo que es característico de los regímenes pluviales ecuatoriales, produciéndose en este período lluvioso el 82% de la precipitación anual; el período relativamente más seco se produce entre los meses de Julio y Setiembre. 2.4.- CARACTERIZACIÓN HIDROLOGICA DEL ÁREA DE ESTUDIO 2.4.1.- Generalidades La Hidrología en el Drenaje Superficial del área de recepción de la unidad hidrográfica de influencia de Cercan por definición proporcionara el “caudal máximo para un determinado período de retorno”, el mismo que deberá ser evacuado satisfactoriamente, por el “sistema de drenaje proyectado en el control de inundaciones en entorno de los asentamientos humanos rurales y urbanos – Estructuras Hidráulicas de Captación y Obras de Drenaje Transversal puentes”. Con referencia la hidrología en las obras de proyección y en Drenaje de Carreteras, según Apaclla (2004). “permite calcular los caudales y niveles máximos para el diseño de las estructuras de protección propuestas para el drenaje de la vía; para ello se recurre a las estadísticas existentes, ya sea registros de caudales o de lluvias. El Ministerio de Obras Públicas de España, MOPU, refiere que la hidrología permite “estimar los caudales de diseño para las obras de drenaje transversal de la vía (alcantarillas y puentes) y longitudinales (Restauración de los ríos, obras de protección: Gaviones, Diques enrocados, Muros de Contención, Reforestación, etc.), y de las obras de drenaje superficial y subsuperficial de la faja marginal del río. En este contexto conceptual, en el presente, se desarrolla a la par del marco teórico metodológico, la estimación de los caudales máximos de diseño de la infraestructura de protección proyectada, a partir del análisis de la precipitación máxima en 24 horas (PpMax. 24 HR), las características geomorfológicas de la subcuenca involucrada, complementaría, con la información del trabajo de campo realizado. La precipitación máxima en 24 horas (PpMax. 24 HR), base disponible en la zona de estudio, correspondientes a las estaciones meteorológicas del lugar y vecinas, identificadas como series, respectivamente. 2.4.2.- CARACTERÍSTICAS FISIOGRÁFICAS Se caracterizaron los parámetros geomorfológicos de las microcuencas de los ríos en los puntos de interés de los Puentes: Tipo I, 03 Tipo II y 03 Pontones Tipo III; básicamente en función de la respuesta de la unidad hidrográfica a la precipitación para el análisis de la escorrentía superficial.

2.4.2.1.- Parámetros Geomorfológicos Se presenta el marco teórico, así como los valores obtenidos (cartografía de IGN, escala 1/100 000), para los principales parámetros geomorfológicos en la unidad hidrográfica del río Cercan (Área del Proyecto), asociados a la capacidad de respuesta de la subcuenca a la precipitación en forma de escorrentía: (1) Área, (2) Perímetro, (3) Longitud del Cauce Principal, (4) Ancho Promedio, (5) Coeficiente de Compacidad, (6) Factor de Forma, (7) Grado de Ramificación, (8) Densidad de Drenaje y (9) Pendiente Media, Curva hipsométrica, curva de frecuencia, altitud media de la cuenca, rectángulo equivalente, pendiente de la cuenca, red de drenaje, razón de bifurcación, longitud de tributarios, longitud media de las corrientes, razón de longitudes, densidad de corrientes, constante de conservación del canal, extensión media de escurrimiento superficial, razón de circularidad de la cuenca, razón de alargamiento, coeficiente de pasividad, coeficiente de Torrencialidad, pendiente de cauce; el resumen de dichos parámetros estudiados, se muestra en el Cuadro N° 2.4. CUADRO N° 2.4. PARÁMETROS GEOMORLOGICOS DE LAS UNIDADES HIDROGRÁFICAS UNIDAD HIDROGRAFICA

COTA MENOR msnm

PUENTE CARHUAHURAN Pontón Pontón Puente CANRAO Puente Pontón CCANCCAYLLO Puente

COTA MAYOR msnm

AREA km2

PERIMETRO km

LONGITUD MAYOR DEL RIO km

3450.00

4600.00

18.50

22.02

8.18847

3860.15

4450.00

3.00

7.68

2.32073

3882.62

4600.00

3.10

8.24

3.01684

3626.17

4600.00

22.78

23.05

8.59654

3650.00

4400.00

10.19

15.13

5.21607

3750.00

4350.00

4.93

9.19

3.60051

3837.56

4600.00

5.89

13.85

4.01364

Fuente: Elaboración Propia 2.4.2.2. - Marco Teórico La cuenca como unidad dinámica y natural (DGAS MINAG, Referencial Bibliográfica N° 19), refleja las acciones recíprocas entre el suelo, los factores geológicos, el agua y la vegetación, proporcionando un resultado de efecto común escurrimiento o corriente de agua, por medio del cual los efectos netos de estas acciones recíprocas sobre este resultado pueden ser apreciadas y valoradas. Numerosos estudios tratan de establecer las relaciones entre el comportamiento del régimen hidrológico de una cuenca y las características físico – geográficas de la misma. Casi todos los elementos de un régimen fluvial están relacionados directa o indirectamente con las características físicas de las áreas de drenaje de una cuenca, siendo las más sensibles a las variaciones fisiográficas aquellas relativas a las crecientes.

Estos factores físicos o geomorfológicos son considerados generalmente en forma aislada, sin tener en cuenta la posible interdependencia entre ellos y se representan en forma numérica. La descripción sistemática de la geometría de una cuenca y de su red hidrográfica requiere mediciones de aspectos lineales de la red de drenaje, del área de la cuenca y del relieve, teniendo mayor incidencia la distribución de pendientes en el primero de los aspectos mencionados. Las dos primeras categorías de medición son planimétricas, es decir, tratan de propiedades sobre un plano horizontal. La tercera categoría, trata de la desigualdad vertical de la forma de la cuenca. A.- Área de la Cuenca La superficie de la cuenca delimitada por el divisor topográfico, corresponde a la superficie de la misma proyectada en un plano horizontal, y su tamaño influye en forma directa sobre las características de los escurrimientos fluviales y sobre la amplitud de las fluctuaciones. Área de la Unidad Hidrográfica Cercan (Punto de Interés en la unión con la sección de control del Puente I). Área de Cercan = 18.50 Km2 MAPA N° 03. MAPA DE CURVA HIPSOMÉTRICA B.- Perímetro de la Subcuenca El perímetro de la Unidad Hidrográfica está definido por la longitud de la línea de división de aguas (Divortium Aquarium). Perímetro de la Subcuenca del Río Cercan Perímetro Subcuenca = 22.02 Km Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Cercan – Puente (Prog. 0+380 km) 2

Área de recepción = 18.50 Km Perímetro de la Subcuenca = 22.02 Km Longitud mayor del cauce = 8.18847 Km Coeficiente de Compacidad = 1.433 Factor de forma = 0.32 Cota Menor (Hm) = 3450 msnm Cota Mayor (HM) = 4600 msnm. Pendiente media =15.14% Altitud media = 4094.21 m.s.n.m. Altitud más frecuente 4197.46 m.s.n.m. Altitud de Frecuencia Media = 4066.49 Pendiente promedio de la microcuenca = 35.44% Pendiente Promedio de la Red Hídrica = 1.69% Pendiente media del río = 14.04% 2 Densidad de drenaje = 0.44 km/km

Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Quesera-Pontón (Prog. 10 + 800 km) Área de recepción = 3.00 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 7.68 Km Longitud mayor del cauce = 2.32073 Km Coeficiente de Compacidad = 1.242 Factor de forma = 0.56 Cota Menor (Hm) = 3860.15 msnm Cota Mayor (HM) = 4450.00 msnm. Pendiente media del río = 25.42% Altitud media = 4155.075 msnm Densidad de drenaje = 0.77 km/km2 Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Carhuanchohuayjo-Pontón (Prog. 11+920 km) Área de recepción = 3.10 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 8.24 Km Longitud mayor del cauce = 3.01684 Km Coeficiente de Compacidad = 1.31 Factor de forma = 0.34 Cota Menor (Hm) = 3882.62 msnm Cota Mayor (HM) = 4600 msnm. Pendiente media del río = 23.78% Altitud media = 4241.31 msnm Densidad de drenaje = 0.97 km/km2 Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Jotjolay – Quesera – Puente (Prog. 0 + 690 km) Área de recepción = 22.78 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 23.05 Km Longitud mayor del cauce = 8.59654 Km Coeficiente de Compacidad = 1.352 Factor de forma = 0.31 Cota Menor (Hm) = 3626.17 msnm Cota Mayor (HM) = 4600 msnm. Pendiente media del río = 11.328% Altitud media = 4113.085 msnm Densidad de drenaje = 0.38 km/km2 Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Canrao – Puente (Prog. 1 + 130 km) Área de recepción = 10.19 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 15.13 Km Longitud mayor del cauce = 5.21607 Km Coeficiente de Compacidad = 1.330 Factor de forma = 0.375 Cota Menor (Hm) = 3650 msnm Cota Mayor (HM) = 4400 msnm.

Pendiente media del río = 14.379% Altitud media = 4025 msnm Densidad de drenaje = 0.51 km/km2 Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Cercan – Pontón (Prog. 1 + 990 Km) Área de recepción = 4.93 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 9.19 Km Longitud mayor del cauce = 3.60051 Km Coeficiente de Compacidad = 1.159 Factor de forma = 0.38 Cota Menor (Hm) = 3750 msnm Cota Mayor (HM) = 4350 msnm. Pendiente media del río = 16.66% Altitud media = 4050 msnm Densidad de Drenaje = 0.73 km/km2 Punto de Interés de la Unidad Hidrográfica Runtojan – Puente (Prog. 5 + 060) Área de recepción = 5.89 Km2 Perímetro de la Subcuenca = 13.85 Km Longitud mayor del cauce = 4.01364 Km Coeficiente de Compacidad = 1.598 Factor de forma = 0.365 Cota Menor (Hm) = 3837.56 msnm Cota Mayor (HM) = 4600 msnm. Pendiente media = 18.996% Altitud media del río = 4218.78 msnm Densidad de drenaje = 0.68 km/km2 C.- Longitud Mayor del Río Recibe este nombre, el mayor cauce longitudinal que tiene una cuenca determinada, es decir, el recorrido que realiza el río desde la cabecera de la microcuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o sinuosidades hasta un punto fijo, que puede ser una estación de aforo o desembocadura o punto de interés. Longitud mayor del río Cercan. Longitud = 22.02 Km D.- Forma de la Microcuenca Es la que determina la distribución de las descargas de agua a lo largo del curso principal o cursos principales, y es en gran parte responsable de las características de las crecientes que se presentan en la cuenca. Es expresada por los parámetros, tales como el Ancho Promedio, Coeficiente de Compacidad y el Factor de Forma.

D.1.- Ancho Promedio Es la relación entre el área de la microcuenca y la longitud mayor del curso del río. La expresión es la siguiente: Ap. = A/L Donde: Ap. = Ancho promedio de la Cuenca (Km) A = Área de la Cuenca (Km2) L = Longitud mayor del río (Km) Ancho promedio (Ap) del río Cercan: A = 18.50 Km2 L = 7.598 Km Ancho Promedio = 2.435 Km D.2.- Coeficiente de Compacidad (Kc.) Constituye la relación entre el perímetro de la Microcuenca y el perímetro de una circunferencia cuya área – igual a la de un círculo – es equivalente al área de la microcuenca en estudio. Su fórmula es la siguiente: Kc = 0.28 * (P/A1/2) Siendo: Kc = Coeficiente de Compacidad P = Perímetro de la Cuenca Km A = Área de la Cuenca Km2 Una microcuenca se aproximará a una forma circular cuando el valor Kc se acerque a la unidad. Cuando se aleja de la unidad, presente una forma más irregular en relación al círculo. Si este coeficiente fuera igual a la unidad, significa que habrá mayores oportunidades de crecientes debido a que los Tiempos de Concentración, Tc (duración necesaria para que una gota de agua que cae en el punto más alejado de aquella, llegue a salida o desembocadura), de los diferentes puntos de la cuenca serían iguales. De igual modo, cuanto mayor sea el valor de Kc, también será mayor el tiempo de concentración de las aguas y, por lo tanto, estará menos propuesta a una inundación.

Generalmente en cuencas muy alargadas el valor de Kc, es mayor que 2. Coeficiente de Compacidad o índice de Gravelious (Kc) para la microcuenca del río Cercan. Kc = 0.28 * (P/A1/2) P = 22.02 Km A = 18.50 Km2 Kc = 1.433

Un valor de Kc, cercano a 1, nos indica una microcuenca de forma “aproximadamente circular”, debiendo estar más expuesta a las crecientes que una microcuenca alargada (con Kc > 2). D.3.- Factor de Forma (Ff) Es otro índice numérico con el que se puede la forma y la mayor o menor tendencia a crecientes de una microcuenca. Es la relación entre el ancho promedio de la microcuenca (Am) y la longitud del curso de agua más largo (L). La expresión es la siguiente: Ff = Ap/L Siendo: Ff = Factor de Forma Ap = Ancho promedio de la subcuenca Km L = Longitud del curso más largo Km Una microcuenca con Factor de Forma bajo, está sujeta a menos crecientes que otra del mismo tamaño pero con un Factor de Forma mayor. Este valor es adimensional. Factor de Forma (Ff) en la Microcuenca del rio Cercan. Ff = Ap/L Ap = 2.435 Km; L = 7.598 Km. Ff = 0.32 Con este valor de Ff = 0.32, la crecientes continuas.

unidad hidrográfica

del Cercan, estaría sujeta a

E.- Sistema de Drenaje El sistema de drenaje de una subcuenca está conformado por un curso de agua principal y sus tributarios, observándose por lo general, que cuanto más largo sea el curso de agua principal, más llena de bifurcaciones será la red de drenaje. Con la finalidad de determinar las características de dicha red, se definen los siguientes índices: E.1.- Grado de Ramificación Para definir el grado de ramificación de un curso de agua principal. Según Horton, se ha considerado el número de bifurcaciones que presentan sus tributarios, asignándole un orden a cada uno de ellos en forma creciente desde el curso principal hasta el encuentro con la divisoria de la unidad hidrográfica. Grado de ramificación en la microcuenca del río Cercan. La Unidad Hidrográfica del río Cercan en estudio, alcanza un Sexto orden en su grado de ramificación. E.2.- Densidad de Drenaje Indica la relación entre la longitud total de los cursos de agua: Efímeros, intermitentes o perennes de una subcuenca (Li) y el área total de la misma (A). Valores altos de densidad refleja una subcuenca muy bien drenada que debería responder relativamente rápido al influjo de la precipitación, es decir que las precipitaciones influirán inmediatamente las descargas de los ríos (Tiempos de Concentración cortos). Una unidad hidrográfica con baja densidad de drenaje refleja un área pobremente drenada con respuesta hidrológica muy lenta. Una baja densidad de drenaje es favorecida en regiones donde el material del subsuelo es altamente resistente bajo una cubierta de vegetación muy densa y de relieve plano. La densidad de drenaje tiende a uno en ciertas regiones desérticas de topografía plana y terrenos arcillosos arenosos, y a n valor alto en regiones húmedas, montañosas y de terrenos impermeables. Esta última situación es la más favorable, pues si una subcuenca posee una red de drenaje bien desarrollada, la extensión media de los terrenos a través de los cuales se produce el escurrimiento superficial es corto y el tiempo en alcanzar los cursos de agua también será corto; por consiguiente la intensidad de las precipitaciones influirá inmediatamente sobre el volumen de las descargas de los ríos. La expresión es como sigue: Dd = Li/A Siendo: Dd = Densidad de Drenaje Km/Km2 Li = Longitud total de los cursos de agua Km A = Área de la cuenca Km2

MONSALVE (Referencia Bibliográfica N° 20), refiere que Dd usualmente toma los siguientes valores: Entre 0.5 Km/Km2 para hoyas con drenaje pobre. Hasta 3.5 Km/Km2 para hoyas excepcionalmente bien drenadas. Densidad de Drenaje (Dd) en la microcuenca del río Cercan. Dd = Li/A Para la cuenca Cercan: Li = 20.377 Km.; A = 18.50 Km2 Dd = 1.10 La unidad hidrográfica del Cercan sería una subcuenca con drenaje pobre (con Dd < 0.5 Km/Km2). F.- Pendiente Media del Río (Ic) El agua superficial concentrada en Lechos fluviales escurre con una velocidad que depende directamente de la declividad de éstos, así a mayor declividad habrá mayor velocidad de escurrimiento. La Pendiente Media del Río es un parámetro empleado para determinar la declividad de un curso de agua entre dos puntos. Se determina mediante la siguiente relación: Ic = (HM – Hm)/(1000 * L) Siendo: Ic = Pendiente media del río L = Longitud del río (Km) HM y Hm = Altitud máxima y mínima del lecho del río, referidas al nivel medio de las aguas del mar (m.s.n.m.). Pendiente Media del río Cercan en la Sección de Control del Puente I (Ic). Ic = (HM – Hm) / (1000 * L) Para la Unidad Hidrográfica Cercan: HM = 4600 m.s.n.m.; Hm = 3450 m.s.n.m.; L = 8.18847 Km. Ic = (4600 – 3450)/(1000 * 8.18847) Ic = 0.140441376

Ic = 14.044% 2.4.2.3.- Caracterización Geomorfológica de la Microcuenca del Río Cercan Obtenidos los parámetros geomorfológicos, para el Área en estudio de la unidad hidrográfica del río Cercan, éstos han servido para caracterizarla geomorfológicamente, en especial desde el punto de vista de su comportamiento con respecto a su respuesta a la precipitación en términos de avenidas o crecidas. A.- Forma de la Subcuenca: Coeficiente de Compacidad (Kc). Si: Kc = 1: Tiempos de concentración menores, circular, mayor propensión a las crecientes. Kc = 2: Tiempos de concentración mayores, cuenca alargada, menor propensión a las Crecientes. Cuenca del Medio Cercan Kc =1.433: Propensión a las crecientes B.- Sistema de Drenaje: Densidad de Drenaje (Dd) Si Dd: Entre 0.5 Km/Km2, hoyas con drenaje pobre. Hasta 3.5 Km/Km2, hoyas excepcionalmente bien drenadas. Unidad Hidrográfica del Río Cercan Dd = 1.10: Cuenca con drenaje pobre. Menor propensión a las Crecientes. C.- Resumen de la Caracterización Geomorfológicas del Río Cercan Se considera tres niveles de respuesta de una cuenca (como crecientes) a la precipitación: Lenta, moderada y rápida. Por los parámetros analizados, en el punto de interés del Puente I de la Microcuenca del río Cercan, tendría una respuesta “moderada” a las precipitaciones debido a la forma de la Unidad Hidrográfica en el punto de la sección de control y la tendencia del Hidrograma de la descarga versus tiempo de concentración (Tc) mayor que para la unidad hidrográfica Cercan de forma oval oblonga a rectangular oblonga que es el caso del río mencionado. Las Unidades Hidrográficas restantes de la Caracterización Geomorfológicas de los ríos tienen el mismo comportamiento en tendencia una respuesta “moderada” a las precipitaciones debido a las formas de las unidades hidrográficas en los puntos de las secciones de control y de la misma forma la tendencia del hidrograma de descarga versus los tiempos de concentración (Tc), lo cual indica la forma oval oblonga a rectangular oblonga que es el caso de los ríos mencionados en el Proyecto.

CUADRO N° 2.5 PROYECTO PUENTE I VALLE HUANTA – AYACUCHO HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL DEL RÍO CERCAN Y OTROS 2013 RÍO CERCAN Y OTROS ÁREA DEL PROYECTO PARAMETROS GEOMORFOLÓGICOS PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS FORMA DE LA CUENCA SISTEMA DE DRENAJE

NOMBRE DE LA CUENCA

PUNTO DE INTERÉS

ÁREA TOTAL DE CUENCA A (km2)

PERIMETRO TOTAL DE CUENCA P (km)

Cercan

Puente I

18.50

22.02

8.18847

Quesera

Pontón I

3.00

7.68

2.32073

2.259

1.242

0.56

Pontón I

3.10

8.24

3.01684

1.028

1.310

0.34

Jotjolay

Puente II

22.78

23.05

8.59654

Canrao

Puente II

10.19

15.13

Cercan

Pontón I

4.93

Runtojan

Puente II

5.89

LONGITUD CURSO PRINCIPAL L (km)

ANCHO PROMEDIO Ap (km)

COEFICIENTE DE COMPACIDAD Kc (adimen)

FACTOR DE FORMA Ff (adimen)

GRADO DE RAMIFICACIÓN (orden)

TRAMO I: CARHUAHUARAN - CHOQUEWICHCCA 2.434 1.433 0.32 Sexto

DENSIDAD DE DRENAJE Dd (adimen)

PENDIENTE PROMEDIO

GRADO DE RESPUESTA DE LA CUENCA A LAS PRECIPITACIONES LENTA MODERADA RAPIDA

1.10

14.044

Moderada

Cuarto

0.77

25.417

Moderada

Cuarto

0.97

23.779

Moderada

TRAMO II: TORO TORO - CANRAO 2.649 1.352 0.31

Cuarto

0.38

11.328

Moderada

5.21607

1.954

Cuarto

0.51

14.379

Moderada

9.19

3.60051

TRAMO III: CERCAN - CCANCCAYLLO 1.369 1.747 0.38

Cuarto

0.73

16.664

Moderada

13.85

4.01364

1.467

Cuarto

0.68

18.996

Moderada

Carhuan chohuayj o

Leyenda Puente Tipo I Puente Tipo II Pontón Tipo I

L = 28 mts. L = 13 mts. L = 6 mts.

1.327

1.597

0.37

0.37

2.4.3.- CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA DE LA MICROCUENCA CERCAN Y OTRAS Hidrológicamente se observa que aguas arriba (sección de control del punto de intersección de los dos afluentes Cercan en la sección de control de la ubicación del Puente I, las aguas de lluvia así como los afloramientos de flujos subterráneos forman un espejo de agua en la época de estiaje y luego por flujo subsuperficial aparecen unas manantes aguas debajo de río Cercan. Igual manera se efectúan para todas las secciones de control hidráulica del resto de los puntos de interés en los puentes del inventario en los 03 tramos. 2.4.4.- CUERPOS DE AGUA Y AFOROS EN LOS PUNTOS DE CONTROL Como cuerpo de agua principales del área de inspección (Unidad Hidrográfica Cercan de la ubicación del Puente de la sección de Control Cercan y otro Lugar Aguas Arriba) se tiene la primera fuente de agua en la sección de control del puente. Utilizando información de estudios anteriores y mapas temáticos de la red de drenaje se procedió a identificar a las principales fuentes de agua, asimismo en el trabajo de campo se ha realizado aforos en los puntos de control de la microcuenca de Cercan (Referencia Bibliográfica ESTUDIO EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO HUANTA, 2010). Método del Flotador El método de flotador, al igual que de los molinetes, tubo de Pitot, método de las trayectorias y trazadores, se utilizan para medir la velocidad del caudal, no el gasto directamente. Los flotadores proporcionan una medición aproximada de la velocidad de flujo y se utiliza cuando no se requiere gran exactitud o cuando no se justifica la compra de dispositivos de aforo más precisos. Este método mide la velocidad superficial del agua y se utilizó en los aforos de riachuelos pequeños y también se hizo los aforos por el método del correntómetro. Consiste en tener un tramo representativo donde se produce un flujo uniforme en una distancia conocida de 20 m., marcada brevemente sobre un tramo recto y uniforme. Dicho tramo es seleccionado para las observaciones a lo largo del curso de prueba, como lo indican las fotografías y contar un corcho o hoja seca de flotador y con la ayuda de un cronometro para registrar el tiempo de desplazamiento en una distancia constante. Procedimiento Primero. Se pone marcas en el inicio y final del tramo elegido con ciertos criterios técnicos. Segundo. El flotador es soltado repetidas veces unos cuantos metros aguas arriba de la sección de prueba, cronometrando el tiempo de recorrido, para obtener un promedio. Se prepara con anterioridad a la realización de la prueba un formato de registro donde se nota las lecturas de tiempo de cuatro o cinco repeticiones. Luego se saca el promedio de las lecturas.

Tercero. Se computa la velocidad superficial (Vs) del espejo de agua y, se determina dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo promedio de viaje del flotador, con la formula siguiente: Vs = L/T Donde: Vs = Velocidad superficial del espejo de agua (m/seg) L = Distancia elegida en el tramo del riachuelo (m) T = Tiempo promedio (seg) Cuarto. Se calcula la velocidad media del flujo de agua en el riachuelo (Vm); es necesario corregir la medición del flotador multiplicándola por una coeficiente que varía de 0.65 a 0.95; así mismo debe ser 0.75 para pequeños caudales (acequias, riachuelos, manantiales) y 0.90 para grandes caudales (ríos, canales y diques). Con la siguiente Ecuación: Vm = 0.90 * Vs Quinto. Se determina el área transversal del lecho del río, pero como ésta no es uniforme, la determinación del área debe hacerse dividiendo el espejo del agua en varios segmentos iguales, de tal forma que se tenga una serie de figuras geométricas consistente en triángulos y trapecios, cuyos Lados están dados por las profundidades (Yi) del agua y, las alturas, por la longitud del segmento (x/n). Tomando las secciones transversales (A1) y aguas abajo (A2) del tramo, dibujando en un papel milimetrado y aplicando la siguiente ecuación: Am = (A1 + A2)/2 Sexto. Cálculo del caudal del río aplicando la ecuación de continuidad: Q = Vm * Am Método del correntómetro El correntómetro es un pequeño instrumento por una hélice, la cual al ser sumergida en una corriente gira proporcionalmente a la velocidad de la misma. Se ha utilizado el correntómetro de marca OTT MESSTECHNIK, el cual puede ser montado sobre una varilla para el aforo de corrientes superficiales durante el aforo de ríos y diques profundos. Cada correntómetro viene calibrado de fábrica y acompañado por una tabla, donde se relaciona la velocidad angular de la hélice con la velocidad de la corriente. La relación típica se ajusta a una recta con una ligera desviación cerca del origen.

Para medir la velocidad de una corriente, la hélice se instala por debajo del espejo del agua, a 0.40 metros del tirante (medido desde el lecho del río) y las revoluciones de la hélice se cuenta en un intervalo de tiempo previamente establecido (usualmente 30 s). Cuando mayor sea el número de registros realizados en un mismo punto de aforo, más confiable será la apreciación de la velocidad medida; por lo mismo, se sugiere explorar las velocidades de la corriente en un punto central sobre el espejo del agua, sumergiendo el instrumento a 0.40 metros del tirante respectivo, medidos desde el lecho del río. Las revoluciones del impulsor, dadas por intervalo de tiempo, pueden ser contadas visualmente en una corriente superficial de agua clara y tranquila, sin embargo, en corrientes de agua limpia y caudalosa es necesario un contador eléctrico para registrarlas. El número de revoluciones por intervalo de tiempo se transforma a velocidad de la corriente consultando la tabla del instrumento o su ecuación respectiva. El Cuadro N° 2.5 muestra los resultados de los aforos realizados en la secciones de control de los puntos de interés en la unidad hidrográfica de Cercan I. Cuadro N° 2.6 AFOROS EN LAS SECCIONES DE CONTROL DEL RÍO CERCAN Coordenadas Punto de Aforo

Fecha

Río Cercan (Sección de Control) Río Sulcapaicca ( Aguas Arriba)

Método Correntómetro

Método Flotador

X

Y

Área 2 Min (m )

Vmax (m/seg)

Q 3 (m /seg)

Vmax (m/seg)

Q 3 (m /seg)

17/01/2013

193885

8995046

0.02

-

-

1.25

0.025

08/01/2013

193872

8995141

0.03

-

-

0.60

0.020

Fuente: ELABORACIÓN PROPIA

2.4.5.- DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA UNIDAD HIDROGRÁFICA DEL RÍO CERCAN EN LA SECCIÓN DE CONTROL DEL PUENTE I El río Cercan se forma en las lagunas Huachacocha y Piscocha, y otros afluentes de quebradas que se juntan en su recorrido formando el río Cercan; que aguas debajo de la sección de control con el puente Cercan I, a una altura de 3449.427 msnm. La superficie de la cuenca, desde sus nacientes hasta la desembocadura en la sección de control, es de 18,50 km2, de los cuales aproxidamente 9.25 km2 corresponden a la cuenca húmeda, situada por encima de los 4 000 msnm. Esta Unidad Hidrográfica Cercan hasta el punto de interés tiene una superficie de 18.50 Km2, un perímetro de 22.02 Km, la altitud media de 4025 msnm., presenta una pendiente de cauce en el orden de 14.04%, y una longitud de cauce principal 8.18847 Km. El factor de forma es de 0.28 mientras que el coeficiente de compacidad es de 1,43. Tiene un sistema hidrográfico con una densidad de drenaje de 0.223 km/km2 y una frecuencia de los ríos de 0.002 ríos/km2 y una declividad de los terrenos de 0.06.

III.- ANÁLISIS DE MÁXIMAS AVENIDAS 3.1.- INTRODUCCIÓN Los eventos extremos máximos, son la base para el dimensionamiento de las estructuras hidráulicas (puentes, alcantarillas, defensa ribereña, obras provisionales, etc.), con una probabilidad en función de la vida útil y el riesgo de la falla de la obra. Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica (pérdida de la vida y de la propiedad), impiden cualquier procedimiento arbitrario; como base de sus estudios, el U.S. Corp. Of Engineers, usa una avenida estándar de proyecto”, definida como “la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas, y son asumidas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras (Linsley – Franzini referencia bibliográfica N° 13). Usualmente, la avenida estándar del proyecto es el 50 % de la avenida máxima probable para el área: La magnitud de la máxima avenida probable (usada mayormente en el diseño de vertederos de grandes presas), se determina por estimación meteorológica del límite físico de la lluvia caída en la cuenca de drenaje. El hecho de que exista una diversidad de métodos y procedimientos de cálculo para determinar los eventos extremos máximos, indica la magnitud y complejidad del problema. La no suficiente extensión de las series Hidrometeorológicas disponibles y la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, es probable que haya dado lugar a la no uniformidad de criterios en el estudio de los eventos máximos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primordiales ligados al proyecto de toda obra: seguridad y economía. El objetivo es calcular caudal máximo (instantáneo) para diversos intervalos: 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 200, 300, 400 y 500 años; en forma global, requiere de ciertos datos básicos tales como la serie de precipitaciones máximas de 12 y 24 horas, y datos de geomorfología de la cuenca. Cuando existen datos de aforo en cantidad suficiente, se realiza un análisis estadístico de los caudales máximos instantáneos anuales para la estación más cercana al punto de interés. Se calculan los caudales para los períodos de retorno de interés (2, 5, 10, 20, 50, 100 y 500 años son valores estándar) usando la distribución log normal, log Pearson III y Valor Extremo Tipo I (Gumbel), etc. Cuando no existen datos de aforo, se utilizan los datos de precipitación como datos de entrada a una cuenca y que producen un caudal Q, cuando ocurre la lluvia, la cuenca se humedece de manera progresiva, infiltrándose una parte en el subsuelo y luego de un tiempo, el flujo se convierte en flujo superficial.

La cuenca en estudio, la del río Cercan, no dispone - como la mayoría de unidades hidrográficas en el país y particularmente en la sierra – de mayor información hidrometeorológica, suficiente o necesaria para el análisis de eventos extremos máximos; sin embargo en base a información local y regional, y la experiencia adquirida en proyectos de Sierra y Ceja de Selva, se ha desarrollado el presente capitulo de análisis de máximas avenidas, para alcanzar el objetivo de estudio: “Proporcionar a la Región de Ancash – entre los criterios técnicos económicos – los elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones en el diseño del proyecto Puente. En el análisis de máximas avenidas del río Cercan, Proyecto Puente Cercan I y otros, 2013, se restableció el marco técnico – conceptual luego se procedió a la determinación de la máxima avenida de diseño para diferentes períodos de retorno por el método de SCS o método Racional Modificado; con información topográfica y datos de campo de las marcas de aguas de máximas, se estimo la avenida extraordinaria que habría ocurrido en la sección de control, aplicando el método de sección pendiente; finalmente, se realizo la simulación hidráulica del tramo de estudio, y se determinaron los niveles de agua máxima referenciales de las avenidas y las rasantes mínimas necesarias para el diseño hidráulico del proyecto puente Pueblo Cercan, 2013. El componente técnico está referido a los estudios anteriores de máxima avenidas ejecutadas en el ámbito de Huanta; en el Anexo I se presenta un resumen del Capítulo VI, caudales máximos del estudio hidrológico del río Cercan I y afluentes del río Cercan y los otros de puntos de interés de ubicación de los puentes en el trazo definitivo de la Trocha Carrozable , y del capítulo III, análisis de máximas avenidas en la provincia de Huanta - Quinua (referencia bibliográfica N° 4), respectivamente al componente conceptual o teórico, esta dado por la exposición del método del hidrograma unitario sintético de U.S. SOIL CONSERVATION SERVICE. 3.2. ESTUDIOS ANTERIORES DE MÁXIMAS Se citan dos estudios hidrológicos anteriores, ejecutados en el ámbito de la cuenca del río Cercan y otros ríos, con relación al Análisis de Máximas Avenidas. El primer estudio hidrológico data de 1987 y corresponde a la Referencia Bibliográfica N° 33, Río Cercan en la Construcción del Puente Cercan I. El segundo estudio hidrológico Análisis de Máximas Avenidas en el Estudio de Pre inversión a Nivel de Perfil Proyecto “Construcción de Trocha Carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en el Distritos de Huanta – Provincia de Huanta - Ayacucho”, 2013. En Cuadro N° 3.1 se muestra para la precipitación máxima en 24 horas, la distribución teórica para diferentes período de retorno, estaciones Luricocha y Quinua, información principal para la conformación de la Estación Base de la unidades hidrográficas, en el Análisis de Máximas Avenidas, 2013, en los ríos que cruza el trazo definitivo de la Trocha Carrozable del Proyecto.

CUADRO N° 3.1 PROYECTO PUENTE CERCAN ESTUDIO HIDROLÓGICO DEL RÍO CERCAN ANÁLISIS DE MÁXIMAS AVENIDAS VALLE HUANTA – AYACUCHO 2013 ESTACIONES LURICOCHA Y QUINUA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS PERÍODO: 1967 – 2007 (mm)

PERÍODO DE RETORNO

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN

(Años) 2

LURICOCHA 29.09

5

36.19

10

40.89

20

45.40

50

51.23

100

55.60

200

59.96

500

65.70

1000

70.05

QUINUA

35.21 42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

Fuente: Elaboración Propia

3.3.- ESTUDIO HIDROLÓGICO Es conveniente recabar la información de todas las descargas máximas ordinarias de las estaciones de aforo confiables, que corresponden a cada año en el caso que exista y el caso del presente estudio no existen estaciones hidrométricas se tiene que obtener estos valores mediante modelos deterministicos que nos permitirán contar loa caudales máximos y también los caudales máximos instantáneos para diferentes períodos de retorno, estos caudales máximos instantáneos son utilizados para el diseño de las obras fluviales propuestas en el proyecto. El período de máximas avenidas se da por lo general en los meses de enero, Febrero, marzo y excepcionalmente en abril, y es debido a las precipitaciones en la parte baja, media y alta de la subcuenca, que definen el período de avenidas. Los meses de setiembre – noviembre, se caracterizan por presentarse en dicho período las descargas mínimas que dan en el período de estiaje o seca. Son estos valores extremos que permiten efectuar el análisis hidrológico para el diseño de las obras hidráulicas de control, almacenamiento, regulación y balance del recurso hídrico. Los fenómenos de inundación son frecuentes en épocas de avenidas principalmente en los meses de Enero, Febrero y Marzo.

La avenida de diseño a considerarse dentro del proyecto sería la máxima instantánea, expresada en m3/seg, con la probabilidad a ser igualada o excedida en 0.005. Para un período de retorno determinado que permita diseñar una estructura fluvial adecuada, cuyo costo económico sea justificable comparativamente a un menos período, es preferible comparar las alturas de muros de encauzamiento y su variación. Para obras fluviales que requieren una buena seguridad se recomienda períodos de retorno mayores a los 500 años. La determinación del área inundable para una máxima avenida es muy relativa por las características del río, sobre todo debido a la variabilidad del lecho, que implica desplazamiento del flujo central. Como referencia se considera el cauce natural actual y a partir de éste la sección que ocuparía la máxima descarga, es recomendable efectuarlo para labores de prevención y protección. En la práctica, el río concentra su acción en diferentes direcciones y secciones variables, debido a la resistencia que presenta las orillas o riberas. La Hidrología en Protección de Obras Fluviales del Proyecto “ESTUDIO DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES DE LA CUENCA CACHI y Afluentes”, 2010.; que proporciona el “caudal máximo para un determinado período de retorno”, el mismo que deberá ser controlado para evitar las inundaciones y ser evacuado satisfactoriamente, por el “sistema de protección de las riberas de obras fluviales proyectadas en el tramo de estudio”. La hidrología en los sistemas de obras hidráulicas fluviales de protección y control de inundaciones, “permiten calcular los caudales y niveles máximos de agua para el diseño de las estructuras hidráulicas longitudinales propuestas para la protección de obras hidráulicas existentes como bocatomas, puentes, carreteras de cuarto orden, zonas de inundaciones de los asentamientos urbanos y rurales, parcelas agrícolas; para ello se recurren a las estadísticas existentes, ya sea registros de caudales o de lluvias”. Para realizar el estudio hidráulico de obras fluviales de gaviones, muros de contención, encauzamiento del río; en primer lugar se debe realizar el estudio hidrológico con el objetivo de obtener la Avenida de Diseño o el caudal máximo instantáneo en condiciones de crecida. Para obtener la Avenida de Diseño o el caudal máximo en la sección de un cauce natural (río) además de los métodos de análisis regional e hidráulico (sección – pendiente y modelamientos), existen dos formas de más comunes de obtenerlo; la primera consiste en la aplicación de teorías estadísticas a series históricas de caudales máximos (método hidrológico) registrados en el tramo fluvial de interés o cercano a él; la segunda forma, se refiere a los métodos deterministicos mediante el uso de relaciones precipitación escorrentía (método hidrometeorológico), a partir de información pluviométrica registrada en el área o unidad hidrográfica de interés. La Avenida de Diseño o caudal máximo instantáneo está asociada a un periodo de retorno específico y este a su vez depende del riesgo de falla y vida útil de la obra. En el

Capítulo III del Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje para Obras Viales Ministerio de Transporte y Comunicaciones MTC – PERÚ, Primera edición, 2011 se presenta valores del período de retorno determinados en función a los factores señalados. En base a ello, se recomienda lo siguiente: Para obtener la avenida de diseño en el tramo fluvial de emplazamiento de gavión, muro de contención y encauzamiento, puente, se deberá compatibilizar el período de retorno del evento hidrológico, con el riesgo admisible y la vida útil de la obra, este último obviamente, dependerá del tipo de material constitutivo del muro. En caso de que el gavión se construya en alrededor de una ciudad con alta densidad de población, o se ubique mediamente aguas debajo de ésta, sobre un río de amplias llanuras de inundación, el período debe ser superior a 100 años. Para la estimación de la profundidad de socavación, el período de retorno mínimo deberá ser igual al utilizado en el diseño del muro de sostenimiento y para un caudal de no más de 500 años de período de retorno que es el caudal para verificar la estabilidad de la cimentación de la obra fluvial del gavión y muro de sostenimiento. En ese caso, se considera que se trata de un evento extremo. 3.3.1.- Información Cartográfica La información topográfica y cartográfica básica utilizada para el estudio de nuestra Subcuenca, ha constado de las cartas nacionales, cartas de restitución aerofotográficas elaborado por Instituto Geográfico Nacional (IGN) a la escala 1:100 000; identificados como sigue: Huanta (26 ñ) Ayacucho (27 ñ) 3.3.2.- Estimación de las Descargas Máximas probables con Modelos Deterministicos Cuando no existen datos de aforo, se utilizan los datos de precipitación como datos de entrada a una cuenca y que producen un caudal Q, cuando ocurre la lluvia, la cuenca se humedece de manera progresiva, infiltrándose una parte en el subsuelo y luego de un tiempo, el flujo se convierte en flujo superficial. En este contexto conceptual, en el presente, se desarrolla a la par del marco teórico metodológico, la estimación de los caudales máximos de diseño de la infraestructura de las obras fluviales proyectadas, a partir del análisis de la precipitación máxima en 24 horas (PpMax 24 HR), las características geomorfológicas de las unidades hidrográficas involucradas, complementariamente, con la información del trabajo de campo a efectuarse. La precipitación máxima en 24 horas (PpMax 24 HR), base disponible en la zona de estudio, correspondientes a las estaciones meteorológicas de lugar, identificadas como series, respectivamente.

-Calculo de Caudal Máximo de Diseño TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (Tc) El tiempo requerido para que el agua fluya desde el punto más distante de la unidad hidrográfica, hasta la boca de interés. Información necesaria: L = 7.598 Km (Longitud de cauce principal) Sj= 0.4907 (Pendiente Tramo de Obra – Manning) Sk= 0.03 (Pendiente de cauce principal) H = 1150 (Diferencia de Cotas (m). Formula de la Soil Conservation Service of California Tc = (0.871 L3/H) 0.385 Donde: Tc = Tiempo de concentración en horas L = Longitud de cauce principal Km H = Desnivel máximo en m. Para nuestro caso en la zona de estudio L = 7.598 Km H = 1150 m Reemplazando en la ecuación anterior tenemos Tc = 0.654 hr = 39.26 minutos Otra Formula de Kirpich Tc = 0.06628 (L0.77) (Sk-0.385) Tc =1.2185 horas = 73.11 min Método de Kirpich (1940) Tc = 0.01947 * L0.77 * S-0.385 Donde: L = longitud de río desde aguas arriba hasta la salida, m. S = Pendiente promedio de la cuenca, m/m Tc = 0.01947 * (7.598 km) 0.77 * (0.03)-0.385 Tc = 0.358 minutos = 21.477 horas Método de California Culverts Practice (1942) Tc = 0.01945 (L3/H) 0.385

Donde: L = longitud del curso de agua más largo, m H = diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida, m Tc = 39.152 minutos = 0.653 horas Fórmula de Bransby – Williams Tc = 0.2433 * L A-0.1 (L-0.1/S0.2) Donde: Tc = Tiempo de concentración en horas L = Longitud del cauce en km S = Pendiente m/m A = Área Km2 Tc = 0.2433 * 171.97 km * (4053.36 km)-0.1 * ((171.97 km)-0.1/ 0.030.2 ) Tc = 1.38725262 Horas = 83.235 minutos Formula de Temez Tc = 0.30 * (L s/i1/4)0.75 Donde: Tc = Tiempo de concentración (horas) Ls = Longitud del curso principal en (Km) i = Pendiente medio del río (m/m) Tc = 0.30 * (8.18847/(0.140441376)1/4)0.76 Tc = 2.153 hr = 129.206 min (Subcuenca Cercan – Sección de Control del puente I). Formula del SCS Tc = 1.509 horas = 90.540 minutos Criterios para Selección del Período de Retorno El intervalo de retorno está definido como el período promedio de tiempo en el que vuelve a suceder el mismo evento con las mismas características de volumen y duración. A continuación el Consultor detalla criterios que deben ser considerados para definir el período de retorno las obras fluviales de defensa ribereñas. Estos criterios se basan en:    

Tipo y magnitud de la estructura hidráulica, Consecuencia en caso de falla, Factores Económicos Ubicación de la estructura (por ejemplo si aguas debajo de la estructura se ubican poblaciones y/o áreas residenciales).

El tiempo promedio, en años, en que el valor del caudal pico de una creciente determinada es igualado o superado una vez cada “T” años, se le denomina Período de Retorno “T”. Si se supone que los eventos anuales son independientes, es posible calcular la probabilidad de falla para una vida útil de n años. Para adoptar el período de retorno a utilizar en el diseño de una obra hidráulica fluvial, es necesario considerar la relación existente entre la probabilidad de excedencia de un evento, la vida de la estructura hidráulica y el riesgo de falla admisible, dependiendo este último, de factores económicos, sociales, técnicos y otros. El criterio de riesgo es la fijación, a priori, del riesgo que se desea asumir por el caso de que la obra hidráulica fluvial llegase a fallar dentro de su tiempo de vida útil, lo cual implica que no ocurra un evento de magnitud superior a la utilizada en el diseño durante el primer año, durante el segundo, y así sucesivamente para cada uno de los años de vida de la obra. El riesgo de falla admisible en función del período de retorno y vida útil de la obra hidráulica está dado por: R = 1 – (1 – 1/T) Si la obra tiene una vida útil de n años, la formula anterior permite calcular el período de retorno T, fijando el riesgo de falla admisible R, el cual es la probabilidad de ocurrencia del pico de la creciente estudiada, durante la vida útil de la obra. En la Tabla N° 3.1 se presenta el valor T para varios riesgos permisibles R y para la vida útil n de la obra. Tabla N° 3.1. Valores de Período de Retorno T (Años) Riesgo Admisible R 1 2 0.01 100 199 0.02 50 99 0.05 20 39 0.1 10 19 0.2 5 10 0.25 4 7 0.5 2 3 0.75 1.3 2 0.99 1 1.11

Vida Útil de las obras en Años 3 299 149 59 29 14 11 5 2.7 1.27

5 498 248 98 48 23 18 8 4.1 1.66

10 20 25 50 100 200 995 1990 2488 4975 9950 19900 495 990 1238 2475 4950 9900 195 390 488 975 1950 3900 95 190 238 475 950 1899 45 90 113 225 449 897 35 70 87 174 348 695 15 29 37 73 154 289 7.7 15 18 37 73 144 2.7 5 5.9 11 22 44

FUENTE: MONSALVE, 1999.

De acuerdo a los valores presentados en la Tabla N° 3.2 se recomienda utilizar como máximo, los siguientes valores de riesgo admisible de obras de drenaje.

Tabla N° 3.2. Valores Recomendados de Riesgo Admisible de Obras de Drenaje

Tipo de Obra Puentes (*) Alcantarillas de paso de quebradas importantes y badenes Alcantarillas de paso quebradas menores y descarga de agua de cunetas Drenaje de la plataforma (a nivel longitudinal) Sub drenes Defensas Ribereñas

Riesgo Admisible (**) (%) 22 39 64 64 72 22

Fuente: Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje para Obras Viales – MTC, 2011.

(*) – Para obtención de la luz y nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME). (**) – Vida Útil considerado n = 25 años-Vida Útil considerado n = 25 años -Se tendrá en cuenta, la importancia y la vida útil de la obra a diseñarse. -El Propietario de una Obra es el que define el riesgo admisible de falla y la vida útil de las obras.

3.2.3.- AVENIDAS E HIDROGRAMAS DE DISEÑO Seleccionado el valor de la curva número (CN = 80), se aplicó el Método SCS de Hidrograma Triangular Sintético para las unidades hidrográficas afluentes sin registro de las microcuencas mencionadas anteriormente en el capítulo II, utilizando los valores de precipitación máxima para diferente. s períodos de retorno (Cuadro N° 3.8) y las características de la Unidades Hidrográficas. Caudales de Secciones de Control o Descargas Máximas Método de Temez. Para el cálculo de los caudales de diseño o descargas máximas se ha utilizado el método de Hidrograma del U.S. SOIL CONSERVATION SERVICE, que permite el cálculo de avenidas máximas para diferentes períodos de retorno a partir de las lluvias máximas de 24 horas. El método consiste en estimar un hidrograma Unitario Sintético Triangular a partir de la cuenca y un perfil de precipitación efectiva. El error que se comete al trabajar con un Hidrograma Triangular eta por el lado de la seguridad, dado que el triángulo se distribuye una cantidad de escurrimiento en un intervalo de tiempo más corto que en el Hidrograma curvilíneo. El caudal máximo, Qmax, es estimado con la siguiente expresión: Qmax = 0.208 * Q * Ac/Tp

Q = es la escorrentía superficial total que es producto de la precipitación efectiva (P) y es estimada con la siguiente relación: Q = (Ppmax24HR – 0.2*S)2/(Ppmax24HR + 0.8 *S) (m.m.) S = (1000/CN) – 10 (Pulgadas) S = 25.4 * ((1000/CN) – 10) (m.m.) Tc = 2.153 horas D = 1.711 horas Tp = 2.148 horas

El Número de Curva (CN), depende de los factores que determinan el complejo hidrológico suelo – vegetación y es determinada a partir del Cuadro Numero de Curva (CN). Con las expresiones anteriormente descritas, se calcula los caudales máximos de crecida para las la unidad hidrográfica de interés del Rio Cercan donde se diseñara y evaluara la obra hidráulica de Control. En consecuencia, se consideran aceptables y válidos los valores de eventos extremos máximos en el río Cercan – sección de control – para referenciar el diseño de la obra hidráulica del puente proyectado y obras provisionales de protección del Proyecto Puente Cercan y otros. LOS PARÁMETROS MORFOLÓGICOS Y DEL HIDROGRAMA UNITARIO EN EL PUNTO DE INTERÉS PARA LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO EN EL PROYECTO PUENTE CERCAN, SON:

Cuadro N°. 3.3. CAUDAL DE ESCURRIMIENTO Q (mm), PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO (CN = 80) – PUENTE TIPO I. Caudal de escurrimiento

PERIODO E RETORNO (AÑOS) 2

5

10

20

50

75

100

200

500

1000

Q (mm)

5.89

9.77

12.68

15.67

19.80

21.69

23.05

26.42

31.02

34.61

Q(m3/seg)

5.28

8.75

11.35

14.03

17.73

19.43

20.65

23.67

27.79

31

Qmax inst (m3/seg)

11.13

18.46

23.94

29.59

37.39

40.97

43.55

49.90

58.60

65.37

Fuente: Elaboración Propia

Cuadro N°. 3.3. CAUDAL DE ESCURRIMIENTO Q (mm), PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO (CN = 80) – PUENTE TIPO II. PERIODO E RETORNO (AÑOS)

Caudal de escurrimiento

2

5

10

20

50

75

100

200

500

1000

Q (mm)

5.89

9.77

12.68

15.67

19.80

21.69

23.05

26.42

31.02

34.61

Q(m3/seg)

3.62

6.01

7.79

9.63

12.17

13.34

14.18

16.25

19.08

21.28

Qmax inst (m3/seg)

7.40

12.27

15.91

19.67

24.85

27.23

28.94

33.17

38.94

43.45

Fuente: Elaboración Propia

Cuadro N°. 3.3. CAUDAL DE ESCURRIMIENTO Q (mm), PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO (CN = 80) – PUENTE TIPO III. PERIODO E RETORNO (AÑOS)

Caudal de escurrimiento

2

5

10

20

50

75

100

200

500

1000

Q (mm)

5.89

9.77

12.68

15.67

19.80

21.69

23.05

26.42

31.02

34.61

Q(m3/seg)

0.79

1.31

1.69

2.09

2.65

2.90

3.08

3.53

4.15

4.63

Qmax inst (m3/seg)

2.09

3.46

4.49

5.55

7.01

7.68

8.16

9.36

10.99

12.26

Fuente: Elaboración Propia

Los caudales máximos diarios se convirtieron a máximos instantáneos, por el Método de Fuller, obteniéndose los factores de ajuste de 2.11,2.04 y 2.65. Qinst = Qmax (1 + 2.66/A0.33) = Qmax (1 + 2.66 A-0.33) = 2.11 Qmax Donde: Qinst = Caudal máximo Instantáneo a determinar (m3/seg) Qmax = Caudal máximo diario promedio (m3/seg) A = Área de la cuenca de interés (Km2). Qmax Inst. 100 = 18.90 m3/seg (Sección de Control Puente Tipo I) CRITERIO DEL CONSULTOR. 3.3.- ESTUDIOS ANTERIORES Se citan los estudios hidrológicos ejecutados en el ámbito de la cuenca del Río Cercan, con relación al análisis de máximas avenidas. El” ESTUDIO EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO Cachimayo ANA – ALA Ayacucho” Cuenca Cachi. MINISTERIO DE AGRICULTURA PERÚ Diciembre 2010. Aprobado Enero 2012. El objetivo del estudio, es proporcionar los elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones para el mejor aprovechamiento de los recursos hídricos superficiales en la cuenca del río

Cachimayo, dentro del marco del desarrollo sustentable de los recursos hídricos, y considero evaluar, cuantificar y simular el comportamiento de los recursos hídricos en cantidad y oportunidad de la cuenca del río Cercan y afluentes, establecer el balance hídrico, y de esta manera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento del recurso hídrico, y a su vez mejorar la gestión de la Autoridad Local de Agua. Como objetivos específicos contemplo: Determinar las características físicas y ecológicas de la cuenca, Evaluación de las variables meteorológicas, Diagnóstico de la red hidrometeorológica de la cuenca, Evaluación del comportamiento de la precipitación en la Cuenca y las Unidades Hidrográficas seleccionadas, Determinar la disponibilidad hídrica en las Unidades Hidrográficas del ámbito del Proyecto: Cercan I, Ruyajaja, Quesera, Carhuanchohuayjo, Canrao, Cercan II y Runtojan I. Evaluar eventos hidrológicos extremos en las Unidades Hidrográficas Alto Luricocha y Medio Luricocha y Sistematizar la información cartográfica (cobertura temáticas) generadas en un Sistema de Información Geográfica (SIG). El Tercero Proyecto “Desarrollo de Capacidades en Zonificación Ecológica, Económica y Ordenamiento Territorial en la Región Ayacucho, 2011. DETERMINACIÓN DE MÁXIMAS AVENIDAS EN EL RÍO CERCAN, METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTETICO DEL U.S. SOIL CONSERVATION (MÉTODO SCS) La aplicación del Método SCS (una aproximación por el tamaño del área en estudio) se realizó, según el marco teórico del Anexo II (Referencias Bibliográficas N° 6, 7 y 8), mediante los siguientes pasos: a. Análisis de la precipitación máxima en 24 horas; b. Elección del valor de la Curva Número CN; c. Cálculo de las avenidas y los hidrogramas de diseño para diversos períodos de retorno. 3.3.1. Análisis de la Precipitación Máxima en 24 Horas Se dispuso de información máxima diaria y/o en 24 horas de las estaciones Luricocha (1984 – 1998) y Quinua (1972 – 2007, Anexo III). La primera estación se ubican inmediatamente al límite norte de la cuenca del río Ámbito del Proyecto en estudio (al interior de la cuenca), y la segunda estación (aguas abajo del punto de interés de la unidad hidrográfica), próxima y aguas abajo al sur este de la ubicación del Proyecto. No disponiéndose de una densidad mayor de estaciones pluviométricas, se optó por combinar la información de las dos estaciones (creando virtualmente la estación Base Cercan), definiéndose un rango de precipitación máxima en 24 horas (mínima y máxima),

que guarda coherencia en promedio con la distribución de la precipitación máxima en Sierra, regiones en que se ubican la microcuenca del Proyecto. El factor de ajuste por número de mediciones en las estaciones y por el tamaño del área es aproxidamente igual a uno (LINSLEY, páginas 297 – 299, Referencia Bibliográfica N° 9). El rango de precipitación máxima en 24 horas, estación base Quinua - Proyecto, se presenta en el Cuadro N° 3.3. En los Cuadros N° 3.4 y 3.5 se muestra el respectivo análisis de distribución teórica de máxima precipitación en el rango establecido (mínima y máxima o inferior o superior) de la estación base del Proyecto (Quinua), siendo las distribuciones Gumbel y Log Normal a las que mejor se ajusta la precipitación máxima en las unidades hidrográficas de los ríos en los puntos de interés, optando por Log Normal (Ver Gráfico N° 3.1). 3.3.2.- ELECCIÓN DE LA CURVA NÚMERO CN Lección de la curva número (CN), se hizo en base a las características del complejo suelo – cobertura de la cuenca y la experiencia regional. Es preferible la estimación a partir de la calibración, cuando se dispone de registros de máximas avenidas en algunas estaciones hidrométricas local o del entorno regional. La CN a partir de las tablas del método (al no ser posible la calibración por aforos), podría ser para la condición II y grupo de suelo hidrológico C a D, es decir un valor de CN comprendido en un rango de 78 – 84. LAGESA (referencia bibliográfica N° 01), opto por un valor de CN = 80, las CN con valores igual o mayores a 80 corresponderán al Perú, a cuencas de la región sierra (experiencia de Electro Perú) y costa. En el estudio hidrológico del río Biabo (PEHCBM – WOL, referencia bibliográfica N° 11) en base a aforos en la estación Charani, se calibro para el río Mayo en San Martin, un valor de CN = 79, tomando como referencia de partida la CN establecida para el río GERA (CN = 78 en estudio de máximas avenidas para la CC.HH. GERA). En la hidrología de la CC. HH. Raya, (referencia bibliográfica N° 12), por las condiciones de bosque primario de la cuenca del río Raya, se diferencia de las cuencas de los ríos en Oxapampa y Villa Rica. Finalmente, en el análisis de máximas avenidas de la provincia de Oxapampa (referencia bibliográfica N° 4), y se empleo un valor de CN = 78. Para las Unidades Hidrográficas del Bajo Pampas (El componente de Mejoramiento y Ampliación de Obras Hidráulicas es el componente central de Programa que se orienta a la producción y productividad del agua) se ha definido un valor de curva número de CN = 89, que corresponde a un uso de suelo tipo pradera o pastizal, con una condición hidrológica mala y a un grupo de suelo tipo D.

Para la Subcuenca del Torobamba el número de curva de (CN = 73) que se ha obtenido en los trabajos de Consultoría que se vienen utilizando en las obras de arte como puentes y otras obras hidráulicas, este valor ha sido obtenido como un valor ponderado el Número de Curva un modelo de regionalización entre Junín, Ayacucho, Apurímac, Cuzco, Ancash y Huancavelica para cuencas medianas. Por la anterior reseña, para las unidades hidrográficas de los ríos que cruza la Trocha Carrozable, no siendo posible su calibración, se opto un valor de CN = 80 (Toma en cuenta la Simulación de Cuencas Vecinas como los casos del río Perene, Pichari, Kimbiri, bajo Pampas y sus afluentes del río Pampas). Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determino características topográficas de los cauces y las subcuencas, asimismo con apoyo Sistema de Información Geográfica y la extensión Hec-Geo HMS se estimó parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca, las cuales muestran en el Cuadro N° 3.5.

las de los se

Cuadro N° 3.5. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LAS SUBCUENCAS Estación de Influencia

Subcuenca

Paico Rayusca Libertadores San Miguel Andamarca Andamarca Luricocha La Merced

Chicha Caracha Alto Pampas Torobamba Sondondo Alto Sondondo Huanta Tulumayo

Pendiente Cuenca (%)

Área 2 (Km )

Curva Número

LAG (min)

33

2798

72

387

Tc Temez (min) 668

83

32

4288

73

367

642

76

39

2963

75

289

579

56

42

1040

73

237

453

86

35

3640

73

360

649

63

18

2139

72

400

583

8

35

18.50

80

121

129

10.18

4

5096

73

227

472.5

Longitud Cuenca (km) 88

FUENTE: Elaboración Propia

Es necesario mencionar que el Número de Curva se estimo a partir de mapas temáticos de cobertura vegetal Tipo de suelo hidrológico. Con las expresiones anteriormente descritas, se calcula los caudales máximos de crecida para las unidades hidrográficas de interés en las secciones de control hidráulicas donde se diseñara y evaluara la hidráulica fluvial de Control de los puentes proyectados en el Proyecto. En consecuencia, se consideran aceptables y válidos los valores de eventos extremos máximos en el río Cercan I, Quesera, Carhuanchohuayjo, Jotjolay, Canrao I, Cercan II, Runtojan – puntos de control – para referenciar el diseño de las obras fluviales y obras provisionales de protección del Proyecto.

Los Parámetros morfológicos y del Hidrograma Unitario en los Puntos de Interés de las Unidades Hidrográficas para los Caudales máximos de diseño en las obras de los Puentes y Pontones son: Cuadro 3.6: Parámetros morfológicos y del Hidrograma Unitario en los Puntos de Interés en Puentes y Pontones. Altitud [m.s.n.m]

Area No.

Proyecto [

]

Máx

Ls [Km]

Min

Tiempo Pendiente D Concentración del río [m/m] [h] [h]

[h]

1

CERCAN

4.625

4600 3450

8.18847

0.140

2.15

1.71

2.15

2

QUESERA

0.750

4450 3860.15 2.32073

0.254

0.74

‘0.66

0.77

3

CARHUANCHO

0.775

4600 3882.62 3.01684

0.238

0.91

0.80

0.95

4

JOTJOLAY

5.695

4600 3626.17 8.59654

0.113

2.33

1.83

2.31

5

CANRAO

2.548

4400 3650.00 5.21607

0.144

1.52

1.26

1.55

6

CERCAN

1.233

4350 3750

3.60051

0.167

1.12

0.96

1.15

7

RUNTOJAN

1.473

4600 3837.56 4.01364

0.190

1.18

1.01

1.22

Cuadro 8.11: CAUDALES MÁXIMOS EN LOS PUNTOS DE INTERÉS DE LAS MICROCUENCAS SECCIÓN DE CONTROL DE LOS PUENTES Y PONTONES No 1 2 3 4 5 6 7

Proyecto CERCAN QUESERA CARHUANCHO JOTJOLAY CANRAO CERCAN RUNTOJAN

Área km2 9.250 0.750 0.775 6.834 2.548 0.740 1.473

5 8.75 3.99 3.36 6.01 6.78 1.31 4.98

10 11.35 4.82 4.06 7.79 8.19 1.69 6.02

PERIODO DE RETORNO (Años) 25 50 100 200 14.92 17.73 20.65 23.67 5.91 6.74 7.58 8.43 4.98 5.68 6.39 7.10 10.24 12.17 14.18 16.25 10.04 11.45 12.88 12.34 2.09 2.65 3.08 3.53 7.38 8.42 9.46 10.52

500 27.79 9.56 8.06 19.08 16.25 4.15 11.94

1000 31.00 10.43 8.79 21.28 17.72 4.63 13.02

Por lo anterior reseña, para las unidades hidrográficas de los Ríos mencionados en el cuadro 3.6, no siendo posible su calibración, se opto un valor de CN = 80 (Toma en cuenta la Simulación de Cuencas Vecinas como el caso del río Huanta).

Cuadro 3.7: CAUDALES DE DISEÑO EN LOS PUNTOS DE INTERÉS DE LAS MICROCUENCAS SECCIÓN DE CONTROL DE LOS PUENTES Y PONTONES

No 1 2 3 4 5 6 7

Proyecto CERCAN QUESERA CARHUANCHO JOTJOLAY CANRAO CERCAN RUNTOJAN

Área km2 9.250 0.750 0.775 6.834 2.548 0.740 1.473

5 18.46 11.62 9.73 12.27 15.77 3.46 12.77

10 23.94 14.05 11.76 15.91 19.05 4.49 15.43

PERIODO DE RETORNO (Años) 25 50 100 200 31.46 37.39 43.55 49.90 17.22 19.63 22.07 24.54 14.41 16.44 18.48 20.55 20.91 24.85 28.94 33.17 23.35 26.63 29.94 33.30 5.90 7.01 8.16 9.36 18.91 21.57 24.25 26.96

500 58.60 27.85 23.32 38.94 37.78 10.99 30.59

1000 63.37 30.38 25.44 43.45 41.21 12.26 33.37

3.3.3.- AVENIDAS E HIDROGRAMA DE DISEÑO Establecido un valor de CN = 80 para la cuenca de Cercan y otros, hasta el lugar de emplazamiento del Proyecto puente se procedió a la aplicación del Método SCS del hidrograma triangular sintético, con los valores de precipitación máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno. Se tomo en consideración los parámetros geomorfológicos respectivos: longitud de cauce principal y pendiente media del tramo obtenido del plano HIP – 001. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Cuenca Río Cercan, Proyecto Puente, características Geomorfológicas: Área de cuenca considerada A = 18.50 Km2 Longitud de Cauce Principal L = 7.598 Km Pendiente Media S = 15.75 % Curva Número CN = 80 El Cuadro N° 3.6 MUESTRA PARA EL RÍO CERCAN, los valores de máximos caudales obtenidos para cada período de retorno. En resumen se tiene:

PROYECTO PUENTE I RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 5.73 - 11.13 8.97 – 18.46 11.41 – 23.94 13.93 – 29.59 17.45 – 37.39 20.26 – 43.55 23.18 – 49.90 27.21 – 58.60 30.39 – 65.37

PROYECTO PUENTE II RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 3.81 – 7.40 5.96 – 12.27 7.58 – 15.91 9,26 – 19.67 11.60 – 24.85 13.14 – 28.94 15.40 – 33.17 18.09 – 38.94 20.20 – 43.45

PROYECTO PUENTE III RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21

5

36.19

-

10

40.89

-

20

45.40

-

50

51.23

-

100

55.60

-

200

59.96

-

500

65.70

-

1000

70.05

-

42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 1.08 - 2.09 1.68 – 3.46 2.14 – 4.49 2.61 – 5.55 3.27 – 7.01 3.80 – 8.16 4.35 – 9.36 5.10 – 10.99 5.70 – 12.26

Otra metodología es la identificación en el campo de indicadores de altura de agua durante la inundación que, junto con las características geométricas de la sección del sitio, son usados en cálculos hidráulicos estándar para estimar los picos de caudal. Este método se basa en las características del flujo crítico (Chow, 1959) y requiere de la selección previa en campo de aquellas secciones en las cuales se cumplen las condiciones de flujo crítico durante una inundación dada. Sin embargo, presenta la ventaja de no depender de la estimación arbitraria de variables tales como rugosidad o pendiente. En cauces de sección no rectangular, la velocidad crítica (Vc) se define como la raíz cuadrada del calado crítico (Vc) multiplicado por la aceleración de la gravedad (g = 9,81 m/seg2). El caudal (Q) que circula a través de la sección es calculado usando la ecuación: Q = Ac * Vc (m3/seg), donde Ac es el área de la sección. A partir de datos empíricos de numerosos cauces contendientes superiores a 0.002 m/m, Jarrett (1984 - 1987) ha desarrollado una ecuación que permite predecir el valor de n usando el gradiente de energía S (m/m) y el radio hidráulico en metros, n = 0.32 *R0.38 * S-0.16. Así la ecuación de Manning puede ser reformulada para calcular la velocidad del flujo y el caudal en cauces naturales con pendientes altas adquiriendo la siguiente forma: V = 3.17 R0.83 S0.12 Q = 3.17 AR0.83 S0.12 Donde: V = Velocidad media del flujo (m/seg) Q = Caudal punta (m3/seg) A = Área de la sección mojada (m2) S = Gradiente de energía que puede ser sustituido por la pendiente de la superficie del agua o la pendiente del lecho. El Análisis de caudales máximos permitirá determinar los caudales máximos instantáneos producidos en diferentes escenarios de Eventos “ENOS”. La información utilizada son caudales máximos diarios y máximos instantáneos de la información disponible. En estaciones que no cuentan con información, se aplicaran extrapolaciones y relaciones empíricas como las desarrolladas por Tucci (1991), las cuales permiten obtener los caudales máximos instantáneos, cuyas relaciones matemáticas son: Siendo: Qmax: caudal máximo instantáneo Qmd: caudal máximo diario A: área de la cuenca de recepción en el punto de control hidrométrico. Se pueden considerar los siguientes valores:  Superficie mayor a 3000 Km2  Superficie comprendida entre 1000 y 3000 km2

1.2 1.3

    

Superficie comprendida entre 800 y 1000 km2 Superficie comprendida entre 600 y 800 km2 Superficie comprendida entre 400 y 600 km2 Superficie comprendida entre 200 y 400 km2 Superficie menor a 200 km2 de 3.0 hasta

1.4 1.6 2.0 2.5 5.0

Generalmente, se admite un coeficiente variando entre 1.2 y 2.2 (con valor promedio de 1.6) con una probabilidad de 90% para esta relación. 3.4.-

MÁXIMAS AVENIDAS PENDIENTE

POR

EL

MÉTODO

ALTERNATIVO

SECCIÓN

Con la información topográfica proporcionada por el PCPL 2012 (PP 0 + 630 Km, setiembre 2012, y planos referenciales, setiembre 2012), se aplico en la sección de control del Proyecto Puente, el método de la sección pendiente para la determinación de la máxima histórica que habría ocurrido, según la referencia de los pobladores del lugar. Las características geométricas e hidráulicas serían entonces: - Tirante máximo - Base promedio - Talud - Pendiente media del tramo - Rugosidad cauce principal

Y = 1.41 m B = 15.00 m Z = 0.50 S = 0.006 n = 0.045

Empleándose el Programa HCanales (referencia bibliográfica N° 14) se determino los caudales para el cauce principal (Qp), respectivamente (cuadro N° 3.6, para obtener el caudal total (Qt), siendo los resultados: Qp = 43.52 m3/seg En consecuencia en el Río Cercan, sección de control de proyecto puente Cercan y otros, 2012, se habría presentado una máxima extraordinaria (febrero 1994), un caudal estimado de 20.00 m3/seg., al cual le correspondería un período de retorno de entre 200 y 500 años, considerándose el rango de precipitación máxima de 24 horas superior. DETERMINACIÓN DE LA MÁXIMA AVENIDAS EN EL RÍO CERCAN, MÉTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTÉTICO DE U.S. SOIL CONSERVATION (MÉTODO SCS) La aplicación del método SCS (una aproximación por el área de estudio) se realizó, según el marco teórico del anexo I (referencia bibliográfica N° 6, 7 y 8), mediante los siguientes pasos: a. Análisis de la precipitación máxima en 24 horas; b. Elección del valor de la curva número CN; c. Cálculo de las avenidas y los hidrogramas de diseño para diversos períodos de retorno.

3.4.1.- ANÁLISIS DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS La precipitación máxima de 24 horas se ha generado regionalmente aplicado el Modelo Deterministico de IILA – SENAMHI – UNI obteniéndose como resultados la precipitación para diferentes períodos de retorno. CUADRO N° 3.7. Precipitaciones Máximas 24 horas IILA – SENAMHI – UNI DURACION minutos 10 20 30 40 50 55 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

10 7.05 11.29 14.40 16.91 19.04 20.00 20.90 22.57 24.09 25.48 26.78 28.00 29.14 30.23 31.26 32.25 33.20 34.10 34.98

20 7.81 12.50 15.94 18.72 21.08 22.14 23.14 24.99 26.67 28.21 29.65 31.00 32.27 33.47 34.62 35.71 36.75 37.76 38.73

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 50 100 200 8.81 7.38 7.97 14.10 12.66 13.67 17.99 16.82 18.15 21.12 20.27 21.87 23.78 23.24 25.07 24.97 24.59 26.53 26.10 25.86 27.90 28.18 28.22 30.45 30.08 30.36 32.76 31.82 32.34 34.90 33.45 34.18 36.89 34.97 35.91 38.74 36.40 37.53 40.49 37.75 39.06 42.15 39.05 40.52 43.73 40.28 41.91 45.23 41.46 43.25 46.67 42.59 44.53 48.04 43.69 45.76 49.37

500 8.74 14.99 19.90 23.99 27.50 29.10 39.60 33.39 35.94 38.28 40.46 42.50 44.42 46.23 47.96 49.61 51.18 52.70 54.15

1000 9.32 15.99 21.23 25.59 29.34 31.04 32.65 35.62 38.34 40.84 43.16 45.33 47.38 49.32 51.16 52.92 54.60 56.22 57.77

Fuente: Elaboración Propia

3.4.2.- INTENSIDADES MÁXIMAS DE DISEÑO PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO Aplicando el Modelo Deterministico Matemático de IILA – SENAMHI – UNI (Referencia Bibliográfica: Reglamento Nacional de Edificaciones Norma OS.060 DRENAJE PLUVIAL URBANO, Segunda Edición, Febrero 2009). El objetivo de la presente norma, es establecer los criterios generales de diseño que permitan la elaboración de proyectos de drenaje Pluvial Urbano y Obras Hidráulicas Fluviales que comprenden la recolección, transporte y evacuación a un cuerpo receptor de las aguas pluviales que se precipitan sobre un área de una cuenca rural y/o urbana. FÓRMULAS IILA – SENAMHI – UNI Red hidrológica 123g It,Tr = a (1 + K * log Tr) (t + 0.4)n – 1 (Para duraciones menores a 3 horas) Parámetros Hidrológicos sin Calibración para la Estación Quinua Meteorológica Empleada. Donde: a = 12.0 K = 0.553

b = 0.242 n = 0.40 Parámetros Hidrológicos con Calibración para la Estación Meteorológica Quinua Empleada. Donde: a = 18.0 K = 1.3 b = 0.242 n = 0.40 Empleado la Ecuación de TALBOT para el Ajuste necesario de los valores obtenidos anteriormente con el Modelo IILA – SENAMHI – UNI. Aplicando el Método de Mínimos Cuadrados. IMAX = a /(b + t) b1 = n ∑ Xi Yi - ∑ Xi ∑Yi/(n ∑Xi2 - (∑Xi)2) a1 = Y - b1 X b = a1/ b1 ; a = 1/ b1 Xi = Duración, Yi = 1 / It,Tr Cuadro N° 3.8. INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN PARA DIFERENTES DURACIONES Y PERÍODOS DE RETORNO. Tr (Años)

Duración (min)

10

20

50

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

63.68 52.37 44.84 39.42 35.32 32.08 29.46 27.29 25.45 23.88 22.52 21.32 20.26 19.32 18.47 17.71 17.01 16.37 15.79 15.25 14.76 14.30 13.87 13.47 13.09

74.51 61.28 52.47 46.13 41.32 37.54 34.47 31.93 29.78 27.94 26.35 24.95 23.71 22.61 21.61 20.72 19.90 19.16 18.48 17.85 17.27 16.73 16.23 15.76 15.32

88.83 73.06 62.56 55.00 49.27 44.75 41.10 38.06 35.51 33.31 31.41 29.74 28.27 26.95 25.77 24.70 23.73 22.84 22.03 21.28 20.59 19.94 19.35 18.79 18.27

99.67 81.97 70.19 61.71 55.28 50.21 46.11 42.71 39.84 37.38 35.24 33.37 31.72 30.24 28.91 27.71 26.62 25.63 24.71 23.87 23.10 22.38 21.70 21.08 20.49

Fuente: Elaboración Propia

Formula de Mac Math La selección de la intensidad de la precipitación está en función a un período de retorno y un tiempo de concentración. IMAX = 2.6934 T0.2747 Tc0.3679 Donde: T = Tiempo de retorno (años) Tc = Tiempo de concentración (horas) IMAX = Intensidad (mm/hora). CUADRO N° 3.9. INTENSIDADES MÁXIMAS DE DISEÑO PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO

Tc (hr)

2.145

INTENSIDAD MÁXIMA PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO (mm/hr) 10

20

50

100

200

500

40.94

49.52

63.70

77.10

93.22

119.90

Fuente: Elaboración Propia

3.4.3.- AVENIDAS E HIDROGRAMAS DE DISEÑO La Avenida de Diseño es el caudal que se escoge, mediante diversas consideraciones, para dimensionar un proyecto (o una parte de él). Para su determinación se usa la información básica proporcionada por el estudio hidrológico (Estimación de Caudales) y se incorporan los conceptos correspondientes a riesgo, vulnerabilidad, importancia y costo de obra y muchos otros más, como por ejemplo el tipo de río y de puente. En nuestro país, existe escasez de datos, por lo que juegan un papel muy importante la experiencia y el buen tino del ingeniero proyectista para escoger la Avenida de Diseño. Dentro de los criterios para la selección de los valores posibles están los relativos al máximo nivel alcanzado por el agua, la capacidad del encauzamiento, si fuesen el caso las máximas socavaciones y muchas otras más. La Avenida de Diseño debe escogerse de modo de garantizar la estabilidad del río y del puente y teniendo en cuenta la evaluación de los daños potenciales involucrados en una potencial falla. Se debe tener en cuenta además que los dos últimos meganiños (1983 y 1998), tuvo como característica, desde el punto de vista hidrológico y en relación con la estabilidad de las estructuras, es la aparición de avenidas de larga duración, de varios días. Establecido un valor de CN = 80 para la cuenca de Cercan, hasta el lugar de emplazamiento del proyecto Puente Tipo I, se procedió a la aplicación del Método SCS del hidrograma triangular sintético, con los valores de precipitación máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno. Se tomo en consideración los parámetros geomorfológicos respectivos: longitud de cauce principal y pendiente media del tramo obtenidos del plano KIP – 001.

Los resultados obtenidos fueron los siguientes: CUENCA RÍO CERCAN, GEOMORFOLÓGICAS:

PROYECTO

PUENTE,

CARACTERÍSTICAS

Área de Cuenca considerada, A = 18.50 Km2 Longitud de Cauce Principal L = 7.598 Km, Pendiente Media S = 15.14% Pendiente del Río S r = 6% Curva Número CN = 80 TABLE: RONUFF CURVE NUMBER FOR SELECTED AGRICULTURAL SUBURBAN, UNID URBAN LAND USES (Antecedent Moisture Condition II, Ia = 0.2 S), CAPÍTULO 9 FLOOD RONUFF, David, H. Pilgrim, and land CORDERY SCHOOL OF CIVIL ENGINEERING THE UNIVERSITE OF NEW SOUTH WALES KENSINGTON, NEW SOUTH WALES, AUSTRALIA PAGINA 9.24, HANDBOOK OF HYDROLOGY DAVID. R. MAINDMENT (EDITOR IN CHIEF. Mc GRAW HILL, INC, 1992).

CN = 80 El Cuadro N° 3.4, muestral para el Río Cercan, los valores de máximos caudales obtenidos para cada período de retorno. En resumen se tiene: CUADRO N° 3.4 PROYECTO PUENTE EN EL RÍO CERCAN 2013 RESUMEN DE MÁXIMAS AVENIDAS MÉTODO SCS (U.S. SOIL CONSERVATION SERVICE) RÍO CERCAN – ESTACIÓN QUINUA CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEO Período Retorno (Tr) Años 10 20 50 100 200 500 1000

Ppmax24hr (mm) 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

Qmax (m3/seg) 11.54 13.50 16.12 18.13 20.16 22.87 24.95

Qinst. (m3/seg) 24.32 28.47 33.99 38.22 42.50 48.23 52.61

Fuente: Elaboración Propia

CUADRO N° 3.4 - A PROYECTO PUENTE TIPO I EN EL RÍO CERCAN 2013 RESUMEN DE MÁXIMAS AVENIDAS MÉTODO SCS (U.S. SOIL CONSERVATION SERVICE) RÍO CERCAN – ESTACIÓN LURICOCHA CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS Período Retorno Ppmax24hr (Tr) Años (mm) 10 40.89 20 45.40 50 51.23 100 55.60 200 59.96 500 65.70 1000 70.05 Fuente: Elaboración Propia

Qmax (m3/seg) 8.69 10.40 12.68 14.44 16.23 18.63 20.47

Qinst. (m3/seg) 18.33 21.99 26.73 30.44 34.21 39.28 43.16

3.4.4.- DETERMINACIÓN DE CAUDALES MAXIMOS EN SITIOS DE INTERÉS La ocurrencia de caudales extraordinariamente altos o caudales máximos instantáneos en los ríos origina los procesos erosivos más destructivos; por lo cual, se hace necesario cuantificar dichos eventos para ser considerados como posibles ocasionantes de la falla de la estructura si no se prevé el efecto erosivo que conllevan. 1.- METODO REGIONAL El método regional para la determinación de máximas descargas instantáneas se basa en que los valores de caudales máximos instantáneos tienen una relación directa con el área de cuenca y sus parámetros geomorfológicos más representativos y por consecuencia pueden formularse ecuaciones simples en función del área. Para la utilización del Método Regional en el río de interés y ante la carencia de información hidrométrica, se ha procedido a la utilización de Curvas o Ecuaciones regionales para zonas similares al área del Proyecto obtenidas por SENAMHI y presentadas en su Mapa de regionalización de máximas avenidas. De acuerdo a lo anterior, el área del Proyecto corresponde a la denominada Zona 6, SENAMHI recomienda la utilización de la fórmula siguiente: Q Tr = (C1 + C2) Log Tr A m A ^ -n En donde C1, C2, m y n son valores que corresponden a las características geomorfológicas de la cuenca en análisis y que para la zona de estudio tienen los valores aproximados siguientes

-

C1 = 0.18 C2 = 0.31 m = 1.24 n = 0.04

Además: -

Q Tr : Es el caudal máximo instantáneo para un periodo de retorno Tr en años A : Es el área de la cuenca en Km 2 Tr : Es el periodo de retorno en años A = 18.50 km2

Mediante la aplicación de la fórmula antes detallada a los datos de los ríos, se ha calculado los máximos caudales instantáneos para diferente Periodos de retorno, asignándole además un riesgo de falla para el Puente durante la vida útil de 100 años del mismo y cuyos resultados se presentan en el Cuadro N° 3.5.

Cuadro N° 3.5 PROYECTO PUENTE RIO CERCAN - 2013 RESUMEN DE MÁXIMAS AVENIDAS MÉTODO REGIONAL RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS PERÍODO DE RETORNO (Tr) años

CAUDALES MÁXIMOS (m3/seg)

CAUDALES MÁXIMOS INSTANTANEOS (m3/seg)

10 20 25 50 75 100 200 500 1000

2.92 3.80 4.10 4.97 5.48 5.85 6.63 7.89 8.77

6.16 8.02 8.62 10.44 11.56 12.33 14.18 16.64 18.49

Fuente: Elaboración Propia

2.- METODO DE MEDICIONES “IN SITU” Durante los trabajos de campo efectuados por el Consultor, se ha efectuado un reconocimiento de la ubicación propuesta del eje de los puentes sobre las quebradas, con el objeto de evaluar las características hidráulicas del cauce comprometido, el probable comportamiento del mismo ante la ocurrencia de máximos caudales; fijar la posición del nivel de agua en ocurrencia de avenidas mediante las marcas dejadas en lugares estratégicos, efectuar trabajos de muestreo con el material del lecho del río y otros. El cauce de los ríos, en el tramo que comprende la ubicación del puente, tiene una pendiente alta del 0.208 el puente del Sobre el Rio Cercan y está conformado básicamente por material aluvial cuya matriz se encuentra formada por arcillas y gravillas que tienen como límites hasta un diámetro medio y máximo de 3.00 cm y 50.0 cm., respectivamente, siendo las características de rugosidad similar a la de los ríos serranos de pendiente moderada y adoptándose acorde a los resultados de campo obtenidos y los cálculos correspondientes coeficientes de rugosidad de Manning en el lecho principal y en lecho de avenidas, igual a 0.040. Utilizando la información topográfica validada por el Consultor, se ha procedido a calcular la curva de calibración para los ríos de interés en el eje del puente, en la suposición de que el régimen sea uniforme y se cumpla la ecuación de Manning. Los cálculos desarrollados con el software Hec Ras se adjuntan y los resultados se presentan en el Cuadro N° 3.6 - ANEXO. La curva de calibración presentada no puede ser considerada exacta puesto que la suposición efectuada no se cumple estrictamente en las condiciones reales; aún más, se supone que el lecho se mantiene estable, cosa que en realidad no ocurre puesto que para un determinado valor de caudal el proceso erosivo se ha de iniciar modificando la sección inicialmente asumida; por esta razón, el criterio para estimar valores referidos a procesos erosivos a partir de los obtenidos en la Curva de calibración debe ser conservador, tomando en cuenta el juicio ingenieril basado en experiencias anteriores similares.

La Curva de calibración de los ríos permite estimar los caudales que discurren por el río para diferentes niveles de agua en el supuesto de que la probabilidad de ocurrencia de los mismos sea posible. Para los ríos en base a la información de los lugareños e indicadores físicos de las crecidas ocurridas, se estima que los máximos niveles de agua que probablemente han de ocurrir oscilarán alrededor de la cota 3449.427 msnm para el puente del Sobre el Rio Cercan, para un tiempo de retorno de 20 y 100 años, respectivamente. Para los niveles de agua antes citados se estima que los caudales esperados han de ser de 20.00 m3/s a 25.00 m3/s respectivamente. 3.- DETERMINACION DE CAUDALES DE DISEÑO Para efectos de la determinación de los caudales de diseño que permitirán dar dimensiones a los diversos componentes de los puentes, mediante la asignación de parámetros de diseño; se ha considerado la información obtenida mediante el Método Regional para diferentes riesgos de falla, valores de caudal máximo instantáneo y periodos de retorno que se presentan en el Cuadro N° 3,4. De los resultados encontrados en el Método de mediciones “ in situ “ que precisa que los caudales máximos ordinarios y extraordinarios estarán alrededor de 24.00 m3/s y consideraciones adicionales de seguridad que deben ser impuestas en el diseño de las obras del Puente es que se recomienda finalmente considerar los siguientes caudales de diseño : -

Caudal del río en avenidas ordinarias Caudal del río en avenidas extraordinarias

: 10.40 m3/s (Tr = 20 años ) : 30.44 m3/s (Tr = 100 años )

3.5.- COMPUTO MÁXIMAS AVENIDAS POR EL MÉTODO ALTERNATIVO SECCIÓN PENDIENTE Con la información topográfica proporcionada por el PCPC 2012 (PCPL., Junio 2013, y planos referenciales, Agosto 2012), se aplicó en la sección de control del Proyecto Puente I CERCAN, el método de la sección pendiente para la determinación de la máxima histórica que habría ocurrido, según la referencia de los pobladores del lugar, en Diciembre de 2011 (cota de fondo. 3449.427 m.s.n.m., cota de avenida máxima extraordinaria 3450.897 m.s.n.m). Las características geométricas e hidráulicas serían entonces:         

Tirante máximo Base promedio Talud Pendiente media del tramo Rugosidad cauce principal Área mojada Perímetro mojado Radio hidráulico Velocidad media

Y = 1.47 m “Tirante Hidráulico de Avenida de diseño” B = 15.00 m. Z = 0.5 S = 0.006 (6%0) n = 0.045 (22.22 m1/3/seg) A = 22.1441 m2 ) P = 18.1529 m R = 1.2199 m V = 1.9652 m/seg

Empleándose el Programa HCanales (referencia bibliográfica N° 14), se determino los caudales para el cauce principal (Qp), respectivamente (cuadro N° 3.11), para obtener el caudal total (Qt), siendo los resultados:

SECCIÓN DE CONTROL DEL PUENTE

Qp = 45.60 m3 /seg.

Qp = 43.52 m3 /seg.

Qp = 28.94 m3 /seg.

Qp = 28.94 m3 /seg.

Qp = 8.20 m3 /seg.

Qp = 8.20 m3 /seg.

En consecuencia en el Río Cercan y otros, en las secciones de control del proyecto de los puentes, 2013, se habría presentado una máxima extraordinaria (febrero), un caudal estimado para la cuenca Cercan 44.00 m3/seg., al cual le correspondería un período de retorno de 100 años, considerándose el rango de precipitación máxima de 24 horas superior, de igual manera los resultados obtenidos tienen la misma tendencia de ser mayores con referentes a los caudales calculados con la precipitación máxima de 24 hrs. 3.5.1.- DETERMINACIÓN DE LA MÁXIMA AVENIDAS EN EL RÍO CERCAN Y OTROS, MÉTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTÉTICO DE U.S. SOIL CONSERVATION (MÉTODO SCS). La aplicación del método SCS (una aproximación por el área de estudio) se realizó, según el marco teórico del anexo I (referencia bibliográfica N° 6, 7 y 8), mediante los siguientes pasos: a. Análisis de la precipitación máxima en 24 horas; b. Elección del valor de la curva número CN; c. Cálculo de las avenidas y los hidrogramas de diseño para diversos períodos de retorno. 3.5.1.1.- ANALISIS DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS Se dispuso de información máxima diaria y/o en 24 horas de las Estaciones Meteorológicas: Luricocha, Huamanga, Huanta y Quinua (1965 – 2007). No disponiéndose de una densidad mayor de estaciones pluviométricas, se opto por combinar la información de las estaciones definiéndose así el rango de precipitación máxima para 24 horas (mínima y máxima), se guarda coherencia en promedio con la distribución de la precipitación máxima de la sierra región Ancash en la que se ubica la cuenca de Cercan y otras Unidades Hidrográficas. El factor de ajuste por el número de mediciones de las estaciones por el tamaño del área es aproximadamente igual a uno (Linsley, paginas 297 – 299, referencia bibliográfica N° 9). El rango de precipitación máxima en 24 horas de la estación base Quinua, se presenta en el cuadro N° 3.2. Siendo las distribuciones Gumbel y Log normal 3 parámetros a la mejor que se ajusta la precipitación máxima en las unidades hidrográficas de cruce con el trazo definitivo del proyecto. 3.6.- SIMULACIÓN HIDRÁULICA EN EL RÍO CERCAN, 2013. Para el tramo en estudio del Río Cercan (longitud: 0.500 Km., 250 m aguas arriba y aguas abajo de la sección de control del Proyecto Puente I Cercan), se analizó el comportamiento de perfil hidráulico para el rango de los caudales de diseño (Q100 i –s, Q200 i – s, Q500 i – s y Q1000 i – s), mediante el empleo de HEC – RAS (versión 2.0, 1997), el cual es un modelo hidráulico desarrollado por el U.S. Arms Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center (HEC), sobre la base del modelo HEC-2 (en entorno Windows). El HEC – RAS, permite el estudio del comportamiento hidráulico de un río, calculando el perfil hidráulico de la superficie del agua en su situación natural o actual y/o en la situación con proyecto, para flujo permanente y gradualmente variado.

El procedimiento de cálculo está basado en la ecuación unidimensional de energía, considerando pérdidas por fricción y evaluadas con la ecuación de Manning. Se determino el coeficiente de rugosidad de Manning para el cauce del Río Cercan; estableciéndose luego las consideraciones para la simulación (identificación del tramo de interés, caudales de diseño obtenidos del diseño de máxima avenidas, la información base o data de simulación, en especial la geometría de las secciones). Se reportan los resultados de la simulación; y en base a ello, se determino en la Sección Eje de Puente, los niveles de las aguas máximas referenciales de las avenidas máximas instantáneas para el diseño hidráulico del proyecto Puente I Cercan. Las fuentes de consulta fueron: Ven Te Chow y el Manual de HEC – RAS (Referencias Bibliográficas N° 15 – 16, respectivamente). 3.6.2.- Puentes 3.6.2.1.- Aspectos Generales Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje transversal de la carretera y permitan salvar o cruzar un obstáculo natural, el cual puede ser el curso de una quebrada o un río. Es importante tener en cuenta que un puente no será estable si no lo es el tramo fluvial comprometido. El río es por naturaleza esencialmente móvil y cambiante. En consecuencia, el estudio de un puente que interactúa con un río no puede independizarse del correspondiente estudio de Hidráulica Fluvial. La estabilidad fluvial, lograda durante cientos o miles de años por el río, puede verse seriamente alterada por la construcción de un puente. La profundidad del estudio hidráulico tiene que depender de ciertas características del puente en particular, como podrían ser: su importancia dentro de la red vial, consecuencia de su falla, costo, tipo de estructura, riesgos aceptables, etc. Alas que deben añadirse las correspondientes al río. En el presente Manual de Hidrología. Hidráulica y Drenaje para Obras Viales – Ministerio de Transportes y Comunicaciones Perú 1ra Edición 2011 se definirá como puente a la estructura cuya luz sea mayor o igual a 6.0 m, siguiendo lo establecido en las especificaciones AASHTO LRFD. 3.6.2.2.- Consideraciones para el diseño En este ítem se procederá a describir las consideraciones generales para el desarrollo de los estudios de Hidráulica fluvial de puentes sobre cauces naturales. Asimismo, se describirá en forma general las técnicas más apropiadas para el diseño hidráulico y la información básica para la obtención de los parámetros hidráulicos. Cabe señalar que el buen funcionamiento hidráulico, no sólo depende de un análisis correcto y del uso adecuado de las fórmulas matemáticas correspondientes; si no también de un conocimiento cabal de las condiciones hidráulicas locales en la cual se fundamenta su diseño.

a) Información Básica a.1) Topografía – Batimetría del cauce y zonas adyacentes a.2) Ubicación del puente a.3) Muestreo y caracterización del material del lecho a.4) Avenida de Diseño o Caudal Máximo y Períodos de Retorno a.5) Altura Libre a.6) Coeficiente de rugosidad de cauce natural (n de Manning) a.7) Fajas Marginales a.8) Evaluación de obras existentes e información adicional 3.6.2.- Determinación del coeficiente de rugosidad, n de Manning En el cálculo de perfil hidráulico, la mayor dificultad reside en la determinación de coeficiente de rugosidad n; que en buena cuenta significa estimar la resistencia al escurrimiento en un cauce. A. Factores que afectan la rugosidad Para comprender la determinación apropiada del coeficiente de rugosidad, es necesario aprender los factores que afectan el valor de n, pudiéndose descartar los siguientes: 1. Rugosidad de la superficie 2. Vegetación 3. Irregularidad del canal 4. Alineamiento del canal 5. Sedimentación y Socavación 6. Obstrucciones 7. Tamaño y forma del canal 8. Nivel y Caudal 9. Cambio estacional 10. Material en suspensión y carga de lecho A.1.- Rugosidad de la superficie La rugosidad superficial se representa por el tamaño y la forma de los granos del material que forma el perímetro mojado y que producen un efecto retardador de flujo. Por lo general la rugosidad de la superficie se considera como el único factor para la selección de un coeficiente de rugosidad, pero en realidad es solo una los factores principales. En general finos dan como resultados un valor relativo bajo de n: y granos gruesos, un valor alto de n. A.2.- Vegetación La vegetación puede considerarse como una clase de rugosidad superficial, pero también reduce de manera notable la capacidad del canal y retarda el flujo. Este efecto depende por completo de la altura, la densidad, la distribución, y del tipo de vegetación, y es muy importante en el diseño de pequeños canales de drenaje.

A.3.- Irregularidad del cauce Las irregularidades del canal incluyen irregularidades en el perímetro mojado y variación en la sección transversal, tamaño y forma de esta a lo largo del canal. En los canales naturales, tales irregularidades por lo general son producidas por la presencia de barras de arena, ondas de arena crestas, depresiones, fosos, y montículos en el lecho del canal; estas irregularidades introducen rugosidad adicional a la causada por la rugosidad superficial y otros factores. En general, un cambio gradual y uniforme de la sección transversal o en su tamaño y forma no produce efectos apreciables en el valor de n, pero cambios abruptos o alternancia de secciones pequeñas y grandes, requiere el uso. En este caso, el incremento de n puede ser de 0.005 o mayor; los cambios que hacen que el flujo cambie de manera sinuosa de un lado al otro del canal, producirán el mismo efecto. A.4.- Alineamiento del cauce Curvas con radios grandes producirán valores de n relativamente bajos, en tanto que las curvas bruscas como meandros severos incrementarían n. La presencia de meandros en corrientes naturales, pueden incrementar el valor de n tan alto como el 30 %. A.5.- Sedimentación y Socavación En general, la sedimentación puede cambiar un canal muy irregular en un canal relativamente uniforme y disminuir el n, en tanto que la socavación puede hacer lo contrario e incrementar el n. Aun sin embargo el efecto dominante de la sedimentación dependerá de la naturaleza del material depositado. Depósitos no uniformes, barras de arena y ondulaciones de arena, constituye irregularidades del canal e incrementaran la rugosidad. La cantidad y uniformidad de socavación dependerá del material que conforma el perímetro mojado. A sí, un lecho de arena o gravas se erosionará más uniformente que un lecho de arcillas. A.6.- Obstrucciones La presencia de obstrucciones de troncos, pilas de puentes y estructuras similares tiende a incrementar el “n”. La magnitud de este aumento depende de la naturaleza de las obstrucciones, de su tamaño, número y distribución. A.7.- Tamaño y forma del canal No existe evidencia definitiva acerca del tamaño y la forma del canal como factores importantes que afecten el valor de n. Un incremento en el radio hidráulico puede aumentar o disminuir el n, según la condición del canal.

A.8.- Nivel y Caudal En la mayor parte de las corrientes el valor de n disminuye con el aumento y nivel del canal. Cuando el agua es poco profunda, las irregularidades del fondo del canal quedan expuestas y sus efectos se vuelven pronunciados; sin embargo, el valor de n puede ser grande en niveles altos si la banca está cubierta por pastos o son rugosos. Cuando el caudal es muy alto, las corrientes pueden rebosar sus bancas y una parte del flujo se localizara en la planicie de inundación. El valor de n para planicies por inundación por lo general es menor que el del canal en si y las bancas de un canal son igualmente suaves y regulares y la pendiente del fondo es uniforme, el valor de n puede permanecer constante para todos los niveles. En estas condiciones a menudo se supone un nivel constante de n para el cálculo del flujo; esto ocurre principalmente en canales artificiales; en planicies de inundación el valor de n a menudo varía con el nivel de sumergencia de la vegetación correspondiente a niveles bajos. A.9.- Cambio estacional Debido al crecimiento estacional de plantas acuáticas, hierba, malezas, sauces y árboles en el canal o en las bancas, el valor de n puede aumentar en la estación de incremento y disminuir en la estación inactiva.

A.10.- Material en suspensión y Carga de lecho El material en suspensión y la carga de lecho, ya sea en movimiento o no, consumirá energía y causara una pérdida de altura e incrementará la rugosidad aparente del canal. B. CALCULO DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD MANNING Todos los factores mencionados participan en la conformación de la rugosidad, sin embargo unos inciden mayormente más que otros en este caso la rugosidad para un tramo determinado esta dado por la siguiente expresión: n = (n0 + n1 + n2 + n3 + n4) m5 Donde: n = coeficiente de rugosidad a determinar. n0 = valores básicos de n para un cauce recto, uniforme y liso en los materiales Comprendidos. n1 = valores agregados para corregir el efecto de irregularidades de superficie. n2 = valor que depende de la variación de la forma y tamaño de la sección. n3 = valor que depende de las obstrucciones. n4 = valor que depende de la vegetación y condiciones de flujo. m5 = factor de corrección por efecto de meandros del canal.

Para determinar la rugosidad en el río Cercan I, se empleo los valores propuestos de Ven Te Chow (Cuadro N° 3.9), y de acuerdo a las condiciones observadas en el cauce del tramo en estudio, se determinaron los valores de n0, n1, n2, n3, n4, m5, y con la fórmula 4.1, se obtuvo el valor de “n” para el cauce principal:

PARAMETROS n0

CAUCE PRINCIPAL 0.033

n1

0.004

n2

0.003

n3

0.002

n4

0.002

m5

1.020

n

0.045

CUADRO N° 3.9 PROYECTO “CONSTRUCCIÓN DE LA TROCHA CARROZABLE” RÍOS DIVERSOS HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL 2013 VALORES PARA EL CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE n MEDIANTE LA FORMULA 4.1 DE VEN TE CHOW

1

2

3

4

5

6

CONDICIONES DEL CANAL 1.1 Tierra Material 1.2 Corte en roca involucrado 1.3 Grava fina 1.4 Grava gruesa 2.1 Suave Grado de 2.1 Menor irregularidad 2.3 Moderado 2.4 Severo Gradual Variaciones 3.1 Ocasionalmente de la sección 3.2 alternante transversal 3.3 Frecuentemente alternante 4.1 Insignificante Efecto relativo 4.2 Menor de las 4.3 Appreciable obstrucciones 4.4 Severo 5.1 Baja 5.2 Media Vegetación 5.3 Alta 5.4 Muy Alta Grado de los 6.1 Menor efectos por 6.2 Apreciable meandros 6.3 Severo

n0

n1

n2

n3

n4

m5

VALORES 0.020 0.025 0.024 0.028 0.000 0.005 0.010 0.020 0.000 0.005 0.010 – 0.015 0.000 0.010 – 0.015 0.020 – 0.030 0.040 – 0.060 0.005 – 0.010 0.010 – 0.025 0.025 – 0.050 0.050 – 0.100 1.000 1.150 1.300

Fuente: Tabla 5.5: VEN TE CHOW (referencia Bibliográfica N° 15)

3.6.3.- PARÁMETROS HIDRÁULICOS PARA EL DISEÑO DE PUENTE Los parámetros hidráulicos asociados al diseño de los Puentes Tipo I, Tipo II y Tipo III son los siguientes: a) Perfil de Flujo El perfil de flujo permitirá obtener el nivel alcanzado por el agua para el caudal de diseño. El cálculo del perfil de flujo deberá incluir la presencia del puente proyectado, debido a que cuando el flujo interactúa con la estructura, se produce una sobreelevación del nivel de agua a la entrada del puente y una depresión del nivel de agua en la salida, este comportamiento es normal ya que el agua debe ganar energía potencial a fin de que pueda atravesar por la sección contraída. Una vez conocido los niveles de agua, el proyectista puede establecer la altura mínima que ofrecerá el puente. 3.6.3.1.- Cálculo hidráulico El cálculo hidráulico de un puente significa en primer lugar la capacidad hidráulica de la sección de escurrimiento, es decir si el caudal de diseño pasa adecuadamente a través de él, luego determinar la sobreelevación del nivel de agua provocada por la presencia del puente y estimar el nivel de socavación potencial total en la zona de los apoyos. a) Cálculo de niveles de agua Para el estudio de la capacidad hidráulica y el cálculo de la sobreelevación del nivel de agua, se realiza un cálculo en régimen permanente gradualmente variado, la cual permite calcular niveles de agua cuando la geometría fluvial es irregular. El modelo matemático utilizado corresponde a un flujo unidimensional, no uniforme, permanente y de lecho fijo. El modelo se basa en la aplicación de la Ecuación de la Energía: Z2 + P2 /Ϫ + α2 V22/2g = Z1 + P1/Ϫ + α1 V12/2G + E Donde: Zn + Pn: Nivel del pelo de agua en los extremos del tramo (m) Vn: Velocidad media en la sección mojada en los extremos del tramo (m) α1, α2: Coeficiente de la no-uniformidad de distribución de las velocidades en g: Aceleración de la gravedad (m/seg2) E: Total de pérdidas de energía en el tramo del curso de agua considerado en el cálculo, de una longitud L (m). En la ecuación anterior, los subíndices 1 y 2 se refieren a dos secciones distintas, la sección 1 ubicada aguas arriba de la sección 2. En la solución numérica iterativa de la ecuación, la incógnita es el nivel de agua Z1 + P1/Ϫ en la sección 1 y es dato el nivel de agua en la sección 2, Z2 + P2/Ϫ. Se procede desde aguas abajo hacia aguas arriba cuando el flujo es subcrítico, mientras que se procede en forma inversa cuando el flujo es supercrítico. El cálculo iterativo se puede realizar mediante dos métodos, el primero es el método del paso directo y el segundo es el método del paso estándar.

Un modelo muy empleado en nuestro medio es el HEC – RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System), actualmente muy utilizado para calcular parámetros hidráulicos para diseño de obras de cruce en cauces naturales desarrollados por el U.S. Army Corps of Engineers. A continuación, se presentan las consideraciones para obtener el perfil de flujo. a.1) Consideraciones > En una sección debe existir un tirante conocido. - Si el flujo es subcrítico, se debe conocer la sección aguas abajo. - Si el flujo es supercrítico, se debe conocer la sección aguas arriba. > Se considera que el flujo es gradualmente variado y permanente. > En el tramo no existe variación de caudal. Si existe variación de caudal, debe incluirse aguas arriba en cada tramo. > La pendiente de fondo es pequeña (menor a 10°).

C. CONSIDERACIONES PARA LA SIMULACIÓN C.1. Tramo de simulación Los Puentes proyectados en el ámbito del proyecto, Junio 2013 – proporciono el levantamiento topográfico del tramo en estudio de los diversos ríos (Planos Puentes de Junio, 2013, plantas y 05 secciones transversales espaciadas 50 m; 250 m aguas arriba y 250 m aguas abajo de la sección de control del eje del proyecto puente, 2013), haciendo la longitud total de 500 km. La simulación hidráulica se realizo comprendiendo – de aguas abajo hacia aguas arriba – a las secciones 250 aguas abajo y 250 aguas arriba del levantamiento topográfico Puente, respectivamente. C.2. Consideraciones para la simulación Para la simulación hidráulica de los ríos en cada uno de los tramos de los puentes proyectados que se asumieron. Entre otras – dos consideraciones. - Secciones, correspondientes al levantamiento topográfico Puente – 2013. - Ejes de encauzamiento, para la margen derecha, la cota del borde izquierdo de la carretera proyectada; para la margen izquierda, un eje paralelo al eje del río, y con la dominante del bordo, alineado con el ancho propuesto del puente. C.3. Caudales de Diseño La simulación se realizo para el rango de caudales máximos instantáneos establecidos en el análisis de máximas avenidas del río Cercan I del Puente Tipo I, Tipo II y Tipo III, 2013, para los siguientes períodos de retorno, 100, 200, 500 y 1000 años:

C.4. Información base (Data) para la simulación En el cuadro N° 3.10 se muestra la información base – la “data de entrada” – para la simulación (Cross section data – base geométrica data), siendo la misma para el rango de caudales (Qi y Qs), identificándose los siguientes parámetros:  Estación de la simulación hidráulica, de aguas abajo, hacia aguas arriba (Estación “1” a Estación “51”, total 51 secciones),  River, nombre del río,  Progresiva, estacado de aguas abajo hacia aguas arriba,  Reach, tramo Upper o Lower, a partir de un punto de referencia,  Downstream Reach Lengths, distancias entre secciones consecutivas en los ejes izquierdo, río y derecho (LOB, Channel, y ROB),  Manning´s Values, valores del coeficiente de rugosidad para el cauce principal (LOB, Channel y ROB),  Main Channel Reach Lengths, puntos extremos del cauce principal (Left Bank y Left Bank),  Coeficients Contracc, Expans, coeficientes de contracción y expansión por el cambio de sección,  Cross section, X – Y Coordinates, coordenadas de la sección a partir de la información topográfica, los puntos 1 (0) y n (hasta 18), son las cotas dominantes desde la margen izquierda hacia la derecha, respectivamente. D. RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN D.1 Generalidades La simulación efectuada para el río Cercan I, mediante el modelo HEC – RAS, tiene una “data de salida” que se muestra en los Cuadros N° 3.11 y 3.12, para los caudales Qi y Qs, respectivamente, con la siguiente explicación – por columnas – de izquierda a derecha:           

Reach, Lower, River St, Estación en el río, Profile, período retorno del caudal de diseño (por fila: 100, 200, 500 y 1 000 años), Qtotal (m3/seg), caudal máximo instantáneo de diseño (por fila y período de retorno, 100, 200, 500 y 1 000 años: Qi = 611, y Qs = 720 m3/seg), Min Ch El (m.s.n.m.), elevación del fondo del cauce, W.S. El (msnm), elevación de la superficie del agua, Crit. W.S. (msnm), elevación de superficie del agua crítica, E.G. Elev (msnm), elevación de la línea de energía, E.G. Slope (m/m), pendiente de la línea de energía, Flow Área (m2), área hidráulica, Top Width (m), ancho superior o espejo de agua, Froude # Chl, Número de Froude. D.2 Resultados para el rango de caudales

Con los niveles de las aguas máximas de los caudales de diseño (Q100 –i, Q200-i; y Q100 – S, Q200-S, Q500 – S y Q1000 – S), obtenidos en la simulación del río Cercan, se construyeron los perfiles hidráulicos respectivos para Qi y Qs.

Las secciones de la simulación mostrando los niveles de aguas máximas, se presentan en los gráficos 3.6 – A a 3.6 – K para Qi, y 3.7 – A a 3.7 – K para Qs, 53 secciones para cada caso, respectivamente. 3.7. NIVELES DE AGUA MÁXIMA REFERENCIALES EN EL RÍO CERCAN I PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO DEL PROYECTO PUENTE CERCAN I. Con los resultados de la simulación hidráulica, y en la sección de control del eje del proyecto puente, 2013 (sección “6”), se fijaron los niveles referenciales de las aguas máximas en el diseño. No se tomo en cuenta el método racional por que el área de la unidad hidrográfica es mayor de 13 km2 que recomienda el HANDBOOK OF HYDROLOGY del 2006 de EE.UU. del Estado de Colorado recomendado para cuencas pequeñas (diseño de Puentes o pontones) y se ha tomado en cuenta el Manning en la sección de control para comparar con el método SCS. Los caudales máximos de diseño, alcanzarían los siguientes tirantes máximos y niveles: Del Cuadro N° 3.11, Sección de Control y Gráfico N° 3.6 – F, para Qi: Q 100 – i = 20.26 m3/seg; Ymax – i = 0.8824 m; Nivel = 3449.3094 msnm. Q 200 – i = 23.18 m3/seg; Ymax – i = 0.9582 m; Nivel = 3450.3852 msnm. Q 500 – i = 27.21 m3/seg; Ymax – i = 1.0569 m; Nivel = 3450.4839 msnm. Q 1000 – i = 30.39 m3/seg; Ymax – i = 1.1310 m; Nivel = 3450.558 msnm. Del Cuadro N° 3.12, Sección de Control y Gráfico N° 3.6 – F, para Qs: Q 100 – s =43.51 m3/seg; Ymax – s = 1.4494 m; Nivel = 3450.8764 msnm. Q 200 – s =49.90 m3/seg; Ymax – s = 1.5339 m; Nivel = 3450.9609 msnm. Q 500 – s = 58.60 m3/seg; Ymax – s = 1.6936 m; Nivel = 3451.1206 msnm. Q 1000 – s = 65.37 m3/seg; Ymax – s = 1.8118 m; Nivel = 3451.2388 msnm. De acuerdo a estos niveles, en la margen izquierda, se requeriría “encimar” el borde, de acuerdo a la cota considerada (3453.2388 m.s.n.m.). Se sugiere – para efectos de diseño hidráulico – considerar como elemento de juicio hidrológico, un caudal máximo instantáneo con un periodo de retorno no menor de 200 años (para Q200 - s = 49.90 m3/seg, Nivel = 3450.9609 msnm). La rasante Mínima Requerida en la sección de control del Proyecto Puente Cercan I, 2013 – considerando un espesor de viga, Ev de 1,00 a 1,50 m, y una altura adicional por “Palizadas”, Hp, de 1.00 a 3,00 m – para los caudales de diseño serían: PROYECTO PUENTE I 2013 RASANTE MÍNIMA REQUERIDA *: Con espesor de viga, Ev = 1.50 m Se sugiere considerar como Rasante Mínima Referencial para el Proyecto Puente Cercan I, 2013, un rango de cotas de 3458 a 3458,41 m.s.n.m., según la altura por “Palizadas”, Hp, a asumirse.

IV.- HIDRÁULICA FLUVIAL 4.1.- INTRODUCCIÓN Se desarrollo en el presente capítulo para los ríos en el Proyecto Cercan I, el marco teórico de hidráulica fluvial, y en la parte aplicativa, los aspectos relacionados a las características geométricas e hidráulicas de la sección de control del proyecto puente Cercan I (PCI), apoyos, la socavación, los niveles de cimentación y las obras de protección y /o encauzamiento. Las fuentes de consulta fueron las siguientes: Bibliografía    

COMISIÓN, “Manual de diseño para obras civiles” RAMBOLL, “Especificaciones técnicas de diseño de Puentes” MOPT, “Control de la EROSIÓN FLUVIAL en puentes” MACCAFERRI, “Estructura flexible de gaviones”

Referencia 21 22 23 24

El sistema de encauzamiento tiene por objeto proteger áreas de cultivo, asentamientos poblacionales urbanos y rurales, infraestructuras hidráulicas, carreteras vecinales de cuarto orden, etc., a fin de evitar el desborde del río y la erosión, ya sea por avenidas normales o extremas en función del desplazamiento del lecho del río. Generalmente el encauzamiento es en base a material arrimado de río, revestido con roca pesada en su cara húmeda, pudiendo ser otra estructura en función a la disponibilidad de materiales, recursos económicos y cercanía a canteras, caso de gaviones, muros de concreto, etc. Considerando la protección directa de la zona critica, la recuperación de áreas de cultivo que forma parte del cauce por erosión, desplazamiento y la amplitud de cauce que permita controlar el tirante de la máxima avenida, se determina la longitud necesaria y la ubicación del encauzamiento para cubrir las necesidades actuales; se considera los tramos críticos. Con una sección estable se puede controlar el desplazamiento del lecho del río, y para que consecuentemente se tenga al flujo central en una caja inferior y con su misma energía cinética. Dentro del amplio grupo de obras fluviales, las defensas (gaviones, diques, espigones, muros, etc.) son obras lineales que concentran el caudal del río evitando la inundación de su vega de avenida. Se diseñan para proteger zonas próximas al río y pueden estar en zona urbana o rural. La obra de defensa debe de tener continuidad y puede estar situada en una o en ambas márgenes en función de las zonas a proteger. Es habitual denominar encauzamiento cuando la obra de defensa se sitúa en ambas márgenes y próxima al río y reservar la denominación estricta de obra de defensa cuando ésta se sitúa en una sola margen y no afecta al cauce del río.

Las obras de defensa y encauzamientos presentan problemas que es importante destacar con fin de minimizar su impacto cuando se desarrollen proyectos de este tipo. Los encauzamientos urbanos y rurales se realizan fundamentalmente para prevenir inundaciones en las comunidades aunque algunas veces es la presión urbanística rural demográfica la que acompaña e induce a determinadas accione de encauzamiento y protección de márgenes. Por último los daños producidos por la inundación debido a la presencia de avenidas extraordinarias de estos últimos años que se han presentado en las unidades hidrográficas de la red fluvial de los ríos tanto en la sierra y selva son altos y desgraciadamente muchas veces producen heridos o muertos y sobre todo grandes molestias a los habitantes de las zonas inundadas, por todo ello el período de retorno de los encauzamientos en zonas pobladas como el caso del río Luricocha deben ser altos, mínimo 100 o mejor 500 años. Existen varios métodos de cálculo de la sección estable del lecho del río, se considera que las condiciones de los ríos, requiere una observación directa; en tal sentido, en base a ensayos en este tipo de obras hidráulicas en los ríos de la costa, sierra y ceja de selva, se puede establecer una sección representativa para el río. Siendo recomendable en condiciones de zonas planas en el tramo final del río, verificar el ancho estable, como el caso de zonas forestadas, ubicación de estructuras hidráulicas, y en base a esto efectuar los cálculos de los otros parámetros. Los ríos que presentan cauces trenzados se caracterizan por formar cauces secundarios en el interior del cauce principal. Generalmente, estos cursos presentan pendientes fuertes, gran transporte sólido y lechos de material grueso. Es importante tomar en cuenta la configuración en planta de este tipo de río para el emplazamiento de las obras fluviales como puentes, bocatomas, gaviones, muros de contención, espigones, etc., ya que cambia con el nivel de agua y con el tiempo, donde la disposición de sedimentos genera flujos en dirección de las orillas que son afectadas paulatinamente por erosión, causando la presencia de barras e islotes con cauces ramificados de tendencia a incrementar su ancho. 4.2.- NOCIONES DE HIDRÁULICA FLUVIAL En general, lecho de un río está formado por material no cohesivo de diferentes tamaños: arena, grava, bolos, etc.; en condiciones ordinarias permanece en reposo, pero durante las crecidas, cuando sobre pasa el valor crítico de comienzo de arrastre las partículas de fondo son transportadas por las aguas y el caudal sólido crece simultáneamente con el líquido. Las partículas unas veces se mueven en las proximidades del lecho, con el cual están en contacto continuo o intermitente (acarreo), y otras se incorporan a la masa fluida en cuyo seno permanecen en virtud de los componentes ascendentes de la velocidad turbulenta (suspensión). En la práctica suelen coexistir los dos modos de transporte, aun que en proporciones muy variables de unos casos a otros. Cuando mayor es el caudal y menor el tamaño de las partículas, tanto mayor es la proporción del caudal sólido en suspensión. Con material grueso o en condiciones próximas a las del comienzo de arrastre, la casi totalidad de transporte es por acarreo.

Acarreo y suspensión se alimentan directamente del material de lecho (a veces también de las márgenes erosionables) y son los condicionantes de su configuración mediante procesos de erosión o aterramiento. Hay sin embargo, otras partículas muy finas, que las aguas captan en su recorrido por la superficie de la cuenca y van por el cauce en suspensión, pero únicamente de paso, no encontrándose su huella en el lecho salvo en algunas singularidades donde se depositan esos lodos durante la decrecida (transporte de lavado, Wash load). En un tramo concreto del río tendrán lugar simultáneamente unas entradas y unas salidas de material sólido, ambas crecientes en general con el caudal líquido. El signo del balance (entradas menos salidas) es el factor determinante de la evolución del lecho en ese entorno: si es positivo habrá aterramiento, en caso contrario erosión, y equilibrio cuando el saldo sea nulo. En zonas propensas al desajuste, éste se acentúa al crecer el caudal y con él las erosiones o aterramientos. Durante la decrecida del hidrograma el proceso es inverso y, al descender las aguas, el fondo tiende nuevamente hacia su primitiva configuración de equilibrio casi permanente, rellenando las excepcionales socavaciones y barriendo los singulares depósitos. El lecho del río “respira” así durante el paso de las avenidas. La turbiedad habitual de las aguas de avenidas impide observar ese proceso, pero no se puede ignorar su existencia e infravalorar las máximas erosiones habidas, confundiéndolas con las residuales al final de la avenida. Los fenómenos descritos pueden producirse incluso en puntos del cauce no alterados por obra alguna pero, si la presencia de un puente modifica con sus estribos el flujo natural del río, en su entorno se producirían unas erosiones singulares (erosión local), que se sumarán a las generales (positivas, nulas o negativas) propias del tramo se ubica (Gráfico N° 4.1). La importancia relativa de ambos tipos de socavación (general y local) varía ampliamente de unos casos a otros. 4.3.- SOCAVACIÓN, MARCO TEÓRICO 4.3.1. Definición de la Socavación La socavación es un fenómeno de erosión que se presenta en el lecho y orillas o márgenes de río y se manifiesta por el descenso de la cota o nivel los mismos y es causado por la capacidad que tiene la corriente de agua de arrastre de partículas del lecho especialmente durante la crecida, avenidas o riadas. La socavidad es un fenómeno de erosión y como tal consta de las fases de desprendimiento de las partículas del fondo del cauce el transporte y la sedimentación. Para cada suelo existe una velocidad límite o critica a partir de la cual se inicia el movimiento. Todos los materiales se erosionan, incluyéndolas rocas, las mismas que sufren desgaste a través de los siglos debidos a la acción del agua (ver velocidades erosivas para rocas). Debido al cambio de dirección de la corriente en las curvas o meandros del río, en la parte exterior o estratos de la curva hay mayor recorrido, lo que incrementa la velocidad del agua, cambia el patrón de las líneas de corriente a una forma generalmente helicoidal

y aumenta el poder erosivo y capacidad de transporte, lo que ocasiona mayor socavación. El material removido puede depositarse en la parte interna o intradós de la curva, lo cual a su vez reduce la erosión hidráulica contribuyendo aún más al fenómeno de socavación y al proceso de meandrificación de los ríos. La socavación es un fenómeno hidrodinámico que es la causa más frecuente de falla que afecta las cimentaciones de los puentes. Dicho fenómeno es una combinación de distintos procesos, unos que se producen a largo plazo y otros transitorios por el paso de avenidas. El proceso de socavación en un puente se analiza como erosión potencial y es de carácter estimativo, la cual combina la socavación producida en la sección del puente y sus inmediaciones, causada por el estrechamiento del cauce debido a su construcción y la socavación local que se produce en las inmediaciones de los pilares y estribos rodeados por la corriente del río. Sin embargo, cabe indicar que estos procesos de socavación son inherentes a la presencia del puente sobre el curso natural, porque existen otros procesos de socavación que ocurren de manera independiente a la presencia del puente y son la socavación general y la socavación en curvas que también deberán ser tomados en cuenta al momento de la estimación de la socavación potencial total. Estimación de la Socavación a.1) Procesos de socavación asociados al diseño de puentes En el presente ítem se describirá los procesos de socavación inherentes al diseño de puentes. En nuestro país la causa hidráulica más frecuente de fallo de puentes es la socavación, que tiene lugar en la zona de sus apoyos, la cual afecta las cimentaciones, ya sea por su insuficiente nivel de desplante o por construcción inadecuada. La socavación es un proceso que se produce a largo y corto plazo o transitorio, como en el caso de la ocurrencia de avenidas. Generalmente los fallos ocurren cuando se producen las avenidas, sin embargo, también se presentan con procesos que ocurren a largo plazo. La estimación de la profundidad de socavación para el diseño de puentes debe tomar en cuenta los siguientes aspectos; la socavación que ocurre independientemente de la presencia del puente como socavación general, socavación en curvas, etc., la socavación que ocurre en la sección del puente debido al estrechamiento del cauce por la presencia del puente (socavación por contracción) y la socavación que ocurre en la zona de sus apoyos (socavación local de pilares y estribos rodeados por la corriente). La suma de los componentes de la socavación, permite obtener la socavación potencial total, mediante expresiones que consideran socavaciones máximas por el lado de la seguridad. Se recomienda que el valor estimado para la profundidad de socavación potencial, sea consecuente con lo observado en la etapa de campo, respecto a los materiales que subyacen en el lecho del cauce y sobre la base de los ensayos de laboratorio de las muestras extraídas de las calicatas y de la información obtenida de la refracción sísmica.

Esto, debido a que la estimación de la profundidad de socavación, se realiza mediante métodos empíricos que conllevan en algunos casos a obtener resultados que no son reales. La profundidad de socavación parte de suponer que ésta depende de variables que caracterizan al flujo, al material presente en el lecho del cauce y a la geometría del puente. Por ello, existe mucha incertidumbre sobre el uso de las ecuaciones y sobre que ecuación representa mejor las condiciones reales del curso natural y del puente. Existe poca información sobre modelos teóricos para estimar la profundidad de socavación, debido al alto grado de incertidumbre y a la complejidad de las variables involucradas, por ello, se recurre a los resultados de investigaciones experimentales de laboratorio basadas en el análisis dimensional, que como se ha mencionado anteriormente, dan resultados muchas veces muy conservadores y contradictorios. Las ecuaciones disponibles en la actualidad son envolventes a resultados obtenidos a modelos físicos de laboratorio. El software HEC RAS versión 3.1.1 (2003) además de permitir realizar la hidráulica en la zona del puente también permite realizar la estimación de la profundidad de socavación en el puente, por contracción y la socavación local en pilares y estribos usando las ecuaciones recomendadas en HEC. 18, 2001. Sin embargo, se deja establecido que la obtención de la sección hidráulica del puente y la estimación de la socavación en sus apoyos, especialmente en nuestro medio no debe limitar al uso del HEC RAS y debe aplicarse en forma responsable luego de ser calibrado, donde el juicio y criterio ingenieril prevalecen. CUADRO N° 4.1 PROYECTO PUENTE CERCAN I VALLE HUANTA – AYACUCHO RÍO CERCAN HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL 2013 VELOCIDADES ASOCIADAS CON LA SOCAVACIÓN A. VELOCIDADES MEDIAS DE LA CORRIENTE NECESARIAS PARA PRODUCIR DEGASTE EN LAS ROCAS (m/seg) PROF. DE LA CORRIENTE (m) SUELO O TIPO DE ROCA 0.40 1.00 2.00 3.00 Conglomerado, marga, pizarra y caliza porosa 2.00 2.50 3.00 3.50 Conglomerado compacto, caliza laminada, arenosa o masiva 3.00 3.50 4.00 4.50 Arenisca, caliza muy compacta 4.00 5.00 6.00 6.50 Granito, basalto, cuarcito 15.00 18.00 20.00 22.00

B. VALORES MÁXIMOS DE VELOCIDADES NO EROSIVAS (m/seg)

-

MATERIAL Arenas finas y limos Arcilla arenosa Arcilla Arcilla firme Grava limosa Grava fina Pizarras suaves Grava gruesa Mampostería Roca sana y concreto

VELOCIDAD (m/seg) 0.40 – 0.60 0.50 – 0.75 0.75 – 1.00 1.00 – 1.50 1.00 – 1.50 1.50 – 2.00 1.50 – 3.50 2.00 – 3.50 3.00 – 4.50 4.00 – 7.00

4.3.2.- TIPOS DE SOCAVACIÓN En el río y asociadas a las obras que en el se pueden construir se distinguen 7 Tipos de socavación, ella son: 1.- Socavación general 2.- Socavación transversal o por contracción 3.- Socavación en curvas 4.- Socavación local al pie de estructuras interpuesta a la corriente 5.- Socavación aguas debajo de grandes embalses 6.- Socavación al pie de obras de descarga y 7.- Socavación bajo tuberías. Para el PCPL, se trata la socavación general. 4.3.3.- SOCAVACIÓN GENERAL Para fines de estimación con el objetivo de diseño de puentes es usual adoptar un criterio conservador que consiste en calcular la máxima profundización posible del lecho, bajo una condición hidráulica dada. La máxima profundización del cauce ocurre cuando se alcanza la condición de transporte crítico, donde la velocidad de flujo se reduce a tal punto en que la corriente no puede movilizar y arrastrar más material del lecho y a su vez no existe transporte de material desde aguas arriba. Por lo tanto, cuando se produce la avenida, la sección geométrica del cauce se modifica dando lugar a una nueva sección, la cual obviamente está socavada, donde el lecho queda en condiciones de arrastre crítico o de transporte incipiente. Para su cálculo se recomienda utilizar el método de Lischtvan – Levediev, el cuál basado en determinar la condición de equilibrio entre la velocidad media de la corriente y la velocidad media del flujo que se requiere para erosionar un material de diámetro y densidad de conocidos (gráfico N° 4.2). Se aplica tanto si la distribución del material del subsuelo es homogénea, como si es heterogénea, es decir formando estratos de distintos materiales (gráfico N° 4.3). La condición de equilibrio esta dado por: Ur = Ue Donde: Ue = velocidad media que debe tener la corriente para erosionar al material de fondo (inicio de arrastre) Ur = Velocidad media real de la corriente. Para poder aplicar el método, se requiere los datos siguientes, que son relativamente fáciles de obtener:  El gasto máximo de diseño, Qd. Para obras importantes se recomienda calcular para el caudal de diseño para una súper avenida de un período de retorno de 500 años.

Cuando no hay suficiente información hidrológica se sugiere adoptar un caudal de 1.7 veces el caudal de los 100 años; para estas condiciones, el factor de seguridad de fundación debe ser mínimo de 1.0 y la base de la fundación por debajo del perfil de socavación.  Elevación del agua en el río (en la sección de control en estudio) para el gasto anterior.  La sección transversal de la sección en estudio obtenida durante el estiaje anterior.  Si el suelo es granular, se necesita la granulometría del material granular de fondo, de donde se calcula el diámetro medio en mm, Dm. Dm = 0,01 * Suma (di * Pi) Donde: Di = diámetro en mm de un fracción de la curva granulometría del material, Correspondiente a cada intervalo en que se dividió la Curva Granulométrica. Pi = Peso en fracción expresado en porcentaje con respecto al total de la muestra Curva Granulométrica, puede ser variable o constante (en este caso para el río Medio Cercan igual a 10).

Las fracciones escogidas no necesariamente deben ser iguales entre sí. Si el suelo es cohesivo, se deberá obtener el peso volumétrico Gs de la muestra seca.

GRÁFICO N° 4.1 DEFINICIÓN DE LOS CONCEPTOS DE EROSIÓN GENERAL Y EROSIÓN LOCAL

GRÁFICO N° 4.2 PERFIL DE SOCAVACIÓN GENERAL EN LA SECCIÓN TRANSVERSAL DEL CAUCE Fuente: Figuras N° 1.1 y 1.2 MOPT y RAMBOLL (Referencias Bibliográficas N° 23 y 22)

A. CALCULO DE VELOCIDADES A.1 CÁLCULO DE Ur La hipótesis fundamental consiste en suponer que el gasto unitario que pasa por cualquier franja de la sección permanece constante mientras dura el proceso de erosión. Se obtiene así para cualquier profundidad que haya alcanzado Ur, vale: Ur = a* do5/3/ds Donde: do = Profundidad inicial que existe en una determinada vertical de la sección entre el nivel del agua al pasar la avenida y el nivel del fondo obtenido durante el estiaje (m). ds = Profundidad después de producirse la socavación del fondo; se mide el nivel del agua al pasar la avenida hasta el nivel del fondo erosionado (m). a: Coeficiente que se deduce a partir de los datos, mediante la expresión: a = Qd /dm5/3 * Bc * m Donde: Bc = Ancho efectivo en la sección, descontados todos los obstáculos, para encontrar Bc, se traza una línea perpendicular a las líneas de corriente; sobre esa línea se proyectan todos los obstáculos y Bc es la suma de todos los espacios libres (Gráfico N° 4.4), se toma en cuenta además al Esviajamiento de la corriente (m). dm = Tirante medio de la sección; el cual se obtiene dividiendo el área hidráulica entre ancho efectivo (m). m = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción producido por las pilas en caso de existir (valor en Cuadro N° 4.2). A.2 Cálculo de Ue La velocidad mínima necesaria para arrastrar los materiales depende de la naturaleza de los mismos. Para suelos no cohesivos Ue = 0,68 * Dm0.28 * β * dsx Para suelos cohesivos Ue = 0.60 * Gs1.18 *β * ds Donde:

β = Coeficiente que toma en cuenta el período de retorno con que se presenta el gasto de diseño. Su valor se encuentra en el Cuadro N° 4.3. x = Exponente variable que tiene diferente valor en cada una de las fórmulas. En la fórmula para suelos no cohesivos, su valor depende de Dm (mm), y para suelos cohesivos, depende del peso volumétrico, Gs (tn/m3); sus valores se indican en el Cuadro N° 4.4. CUADRO N° 4.2 COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN “u” Velocidad media en la sección, en (m/seg)

LONGEUTD LIBRE ENTRE DOS PILAS (CLARO), EN m

10

13

16

18

21

25

30

42

52

63

106

124

200

Menor de 1

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.00

0.96

0.97

0.98

0.98

0.99

0.99

0.99

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.50

0.94

0.96

0.97

0.97

0.97

0.98

0.99

0.99

0.99

0.99

1.0

1.0

1.0

2.00

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.97

0.98

0.98

0.99

0.99

0.99

0.99

1.00

2.50

0.90

0.93

0.94

0.95

0.96

0.96

0.97

0.98

0.98

0.99

0.99

0.99

1.00

3.00

0.89

0.91

0.93

0.94

0.95

0.96

0.96

0.97

0.98

0.98

0.99

0.99

0.99

3.50

0.87

0.90

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.98

0.99

0.99

0.99

4.00 o mayor

0.85

0.89

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

0.99

0.99

Fuente: TABLA N° 1.9. COMISIÓN F. (Referencia Bibliográfica N° 21).

CUADRO N° 4.3 COEFICIENTE β PERÍODO DE RETORNO (AÑOS) 1 2 5 10 20 50 100 500 1000

COEFICIENTE β 0.77 0.82 0.86 0.90 0.94 0.97 1.00 1.05 1.07

CUADRO N° 4.4 VALORES DE x y 1/(1 + x), PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS Ϫs, en 3 Kgf/m

0.30 0.83 0.86 0.88 0.90 0.93 0.96 0.98 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16

x

SUELOS COHESIVOS Ϫs, en 1/(1 +x) x 3 Kgf/m

1/(1 +x)

Dm, en mm

x

SUELOS NO COHESIVOS Dm, en 1/(1 + x) x mm

0.52

0.66

1.20

0.39

0.72

0.05

0.43

0.70

0.51

0.66

1.24

1.38

0.72

0.15

0.42

0.70

0.50

0.67

1.28

0.37

0.73

0.50

0.41

0.71

0.49

0.67

1.34

0.36

0.74

1.00

0.40

0.71

0.48

0.67

1.40

0.35

0.74

1.50

0.39

0.72

0.47

0.68

1.46

0.34

0.75

2.50

0.38

0.72

0.46

0.68

1.52

0.33

0.75

4.00

0.37

0.73

0.45

0.69

1.58

0.32

0.76

6.00

0.36

0.74

0.44

0.69

1.64

0.31

0.76

8.00

0.35

0.74

0.43

0.70

1.71

0.30

0.77

10.0

0.34

0,75

0.42

0.70

1.80

0.29

0.78

15.0

0.33

0.75

0.41

0.71

1.89

0.28

0.78

20.0

0.32

0.76

0.40

0.71

2.00

0.27

0.79

25.0

0.31

0.76

1/(1 + x)

40.00

0.30

0.70

60.00

0.29

0.78

90.00

0.28

0.78

140

0.27

0.79

190

0.26

0.79

250

0.25

0.80

310

0.24

0.81

370

0.23

0.81

450

0.22

0.83

570

0.21

0.83

750

0.20

0.83

1000

0.19

0.84

Fuente: TABLAS N° I.10 y I.11. COMISIÓN F. (Referencia Bibliográfica N° 21)

B. Cálculo de la socavación, ds, para suelos homogéneos Conocido el tipo de suelo que existe en el sitio y suponiendo que la rugosidad es constante en toda la sección, la profundidad hasta la que llegará la socavación se obtiene al igualar los valores Ue y Ur. Para suelos granulares, ecuación 4.3: ds = ( α * do5/3/0.68 * Dm0..28 * β)1/(1 + x) La expresión anterior no considera el efecto de la contracción del flujo debida a la presencia de estribos y pilares, ni el peso específico del agua durante la creciente, por lo que debe corregirse mediante unos factores de ajuste cuando se trata de evaluar un puente. El factor de corrección por contracción µ es menor que 1 y contribuye al incremento de la profundidad de socavación.

En el cuadro N° 4.2 se muestra el factor de corrección por contracción del cauce µ. V = Velocidad media en la sección transversal. µ = 1.0, si no hay obstáculos. Para puentes de una sola luz, la luz libre es la distancia entre estribos. Para puentes de varios tramos, la luz libre es la mínima distancia entre dos pilares consecutivos, o entre el pilar y estribo más próximos. Adicionalmente, el efecto del peso específico del agua durante la creciente se considera en otro factor de corrección Ø que es mayor o igual que la unidad y su efecto es reducir la profundidad de socavación. Ø = 1.0, si Ϫm = 1.0 Ton /m3 (agua clara) Ϫm: Peso específico de la muestra agua sedimento. Ø = - 0.54 + 1.5143 Ϫm, si Ϫm > 1.0 Ton/m3 (Lecho móvil) (Coeficiente de correlación o de ajuste = 0.9983, (Higuera C. y Pérez G., 1989)). Para suelos cohesivos, ecuación 4,4: ds = ( α * do5/3/0.60 * ϊs0.28 * β)1/(1 + x) C. Cálculo de la socavación, ds, para suelos heterogéneos Cuando la distribución de los materiales es el subsuelo es heterogénea, es posible encontrar la profundidad de la erosión en cada vertical, mediante un método por tanteos o por un método semigráfico. En el método por tanteos, si se cuenta con la distribución geográfica de los materiales bajo una vertical, se escoge el manto superior y, de acuerdo con la naturaleza del material, se aplica una de las dos fórmulas (4,3 y 4,4). Si la profundidad ds obtenida, queda abajo del límite inferior del manto, se escoge el segundo estrato y se repite el tanteo anterior con la fórmula correspondiente al tipo de suelo de ese segundo estrato. En el primer tanteo en que la profundidad ds calculada esté dentro del estrato en estudio, se habrá obtenido la ds buscada. 4.4.- CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DEL PROYECTO PUENTE CERCAN I (PPCI) Se analizaron – para el PPCI – las siguientes características geométricas e hidráulicas: Luz de Puente, Altura Mínima, Número de Apoyos, Esviajamiento y Altura Libre. 4.4.1.- Luz del Puente Luz del Puente Tipo I = 28 m. Luz del Puente Tipo II = 13 m Luz del Puente Tipo III = 6 m La luz proyectada – originalmente – por el proyectista para el PCPL es de 28 m. Luz del Puente = 28.00 m

4.4.2.- Altura Mínima Altura Mínima = 1.80 m La altura mínima (Hm) es el resultado de la suma de tras alturas: (1) el tirante máximo Ymax, que alcanzan los caudales máximos de diseño a considerarse, Qi, (2) la altura adicional po “palizadas”, Hp: Hm = Ymax + Hp Hm = 3.00 m + 2.00 m = 5.00 m Hmáx = 5.00 + 1.00 m + 2.00 m = 8.00 m En el PCPL se asumió: Por palizadas Hp = 1.00 a 3.00 m. Entonces para el rango de los caudales máximos instantáneos de diseño (Qi), en diferentes períodos de retorno (100 a 1000 años), se tiene las siguientes alturas mínimas requeridas. 4.4.3.- Número de Apoyos El PCPCI original considera dos apoyos extremos en una luz propuesta de 28 m: Estribos izquierdo y derecho. 4.4.4.- Esviajamiento En el ángulo que conforman los ejes de un río y un puente, Er y Ep, se conoce como Esviajamiento (Es). Si Er y Ep formaran un ángulo recto, el Esviajamiento (Es) es cero. El Esviajamiento en el PPCH, es Es = 15°35´, considerando el alineamiento del eje de Aguas arriba. 4.4.5.- Altura Libre La Altura Libre (hi), es la distancia vertical comprendida entre el nivel de aguas máximas del caudal de diseño y la cara interna del puente; en este caso, la Altura Libre, es igual a la Altura por Palizadas, Hp. Analizando con: La rasante Mínima Necesaria La Altura Adicional por Palizadas, Hp: 1.00 – 3.00 m. Ancho de la viga del puente, Ev: 1.50 m. La Altura Libre, Hi., en el PCI para los diferentes caudales máximos de diseño y su cálculo correspondiente, se presentan en el Cuadro N° 4.8 y en resumen se tiene:

4.5.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN EN EL PROYECTO PUENTE CERCAN I El PCPL, se cálculo la socavación general y local, en conjunto socavación total. 4.5.1.- Socavación General La Socavación general se determinó por el método propuesto LL. LIST VAN LEBEDIEV, expuesto en el marco teórico. La información base requerida es la siguiente: A. Conformación del cauce (Estratigrafía) En Junio 2013, la empresa LEMSAC S.R.L., Consultores, presenta a Solicitud de la SERVICIOS, CONSULTORA JAVIER NAVARRO GONZALES S.R.L.; el Informe Final Estudio de Geología y Geotecnia de los muestreos, ensayos de Laboratorio y Refacciones Sísmicas de los Ensayos Geofísicos efectuadas en ambas márgenes del río Cercan I, en el eje del Proyecto Puente Cercan I en líneas de refacción sísmica de los estribos izquierdo y derecho Mecánica de Suelos con fines de Cimentación del Puente Cercan – Luz 28 m. El INFORME TÉCNICO FINAL de las calicatas efectuadas en ambas márgenes del río Cercan I, en el eje del Proyecto Puente Cercan I (Referencia Bibliográfica N° 25, Agosto 2012). La descripción litológica para la margen izquierda del río Cercan I es la siguiente (calicata N° PPCI – C 01). Se encuentra ubicada en el estribo izquierdo del puente. Esta calicata se caracteriza por presentar una cobertura de material de relleno con presencia de material orgánico y raíces, posteriormente se encuentra una arena limosa con gravas con Clasificación SUCS de SM de origen aluvial, con compacidad densa a muy densa, de baja plasticidad húmeda, color marrón y con presencia de bloques y bolonería en un 30%. La descripción litológica para la margen derecha del río Cercan I es la siguiente (Muestreo Calicata N° PPCI – C1):  0.00 – 1.50; Limo orgánico con arena, plasticidad baja, firme, húmeda, color marrón, estructura homogénea. Grava = 4.0%. Arena = 33,0%. Finos = 63,0%. ML. Arena arcillosa, color marrón, húmedo, presenta escasos cantos granulosos, el suelo natural se entremezcla con material relleno hacia la superficie.  1,50 – 2.50 m; Grava arcillosa con arena, plasticidad baja a media, medianamente densa, ligeramente húmeda, color marrón claro, estructura homogénea grava subredondeada a redondeada, con bolonería de TM = 5” en 10,0% del volumen total. Grava = 59.0%. Arena = 29,0%. Finos = 12,0%.  2,50 – 4,00 m; Grava arcillosa con limos y arena, plasticidad baja, densa a muy densa, húmeda, color marrón, estructura homogénea, grava subredondeada a redondeada, con bolonería y bloques de TM = 40” en 30,0% de volumen total Grava = 78%. Arena = 16,0%. Finos = 6%.

 4,00 – 6,00 m; Grava arcillosa con limos y arena, plasticidad baja, densa a muy densa húmeda, color marrón, estructura homogénea, grava subredondeada a redondeada, con bolonería y bloques de TM = 40” en 30,0% del volumen total. Grava = 78,0%. Arena = 16,0%. Finos = 6,0%. GC-GM La descripción litológica para la margen derecha del río Cercan (calicata N° PCPL – C 02). Se encuentra ubicada en el estribo derecho del puente. Esta calicata se caracteriza por presentar una cobertura de material de relleno con presencia de material orgánico y raíces, posteriormente se encuentra una grava arcillosa con arena y una grava arcillo limosa con arena con Clasificación SUCS de GC y GC GM respectivamente, ambas de origen aluvial, con compacidad densa a muy densa, de baja plasticidad, húmeda color marrón y con presencia de bloques y bolonería en un 30%. La descripción litológica para la margen izquierda del río Cercan I (Muestreo Calicata N° PPCI – C2), es:  0.00 – 1,50 m; Limo orgánico con arena, plasticidad baja, firme, húmeda, color marrón, estructura homogénea. Grava = 10%. Arena = 30%. Finos = 60.0%.  1.50 – 2,50 m; Grava arcillosa con arena, plasticidad baja a media, medianamente densa, ligeramente húmeda, color marrón claro, estructura homogénea grava subredondeada a redondeada, con bolonería de TM = 5” en 10,0% del volumen total. Grava = 40%. Arena = 35.0%. Finos = 25,0%. GC.  2.50 – 4,00 m; Grava arcillosa con limos y arena, plasticidad baja, densa, ligeramente húmeda, color marrón claro, estructura homogénea, grava subredondeada a redondeada, con bolonería de TM = 12” en 55,0% de volumen total Grava = 60%. Arena = 30,0%. Finos = 10%.. GC - GM  4,00 – 6,00 m; Grava arcillosa con limos y arena, plasticidad baja, densa a muy densa húmeda, color marrón, estructura homogénea, grava subredondeada a redondeada, con bolonería y bloques de TM = 40” en 30,0% del volumen total. Grava = 70,0%. Arena = 20,0%. Finos = 10,0%. GC-GM B. Diámetro medio En mérito a la descripción anterior, se optó por determinar el diámetro medio para el material de la sección identificado como Depósitos fluviales, Q fl, y que corresponderían a las observaciones de los estratos litológicos de las calicatas, margen derecha y izquierda, profundidad 5.80 – 6.00 m. C. Caudal para el cual se calcula la erosión y la cota de agua. El caudal para el cual se cálculo la erosión fue para el período de retorno de 500 años. D. Características hidráulicas y geométricas de la sección. Cota de fondo: 3449.427 msnm. B = 27 m;

Q500i: yimáx = 1.06 m; Q500s : ysmáx = 1.69 m En los Cuadros N° 4.12 y 4.13, se presenta con detalle el procedimiento de cálculo de la socavación general máxima, hs, para Qi (hs i) y Qs (hs s), para los tirantes máximos de los caudales de diseño Q500i y Q500s, y para los diámetros Dm 46.534 a 49.582 mm, a partir de la ecuación 4.3 para suelos granulares. Se obtuvo el siguiente rango de socavación general máxima Puente Tipo I (L = 28 m): CAUDAL MÁXIMO 3 DE DISEÑO (m /seg)

Q500 - i

27,21

Q500- s

58.60

DIAMETRO MEDIO (mm)

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA (m)

46.534 49.582 46.534 49.582

0.89 (I) 0.86 (D) 2.71 (I) 2.65 (D)

Se obtuvo el siguiente rango de socavación general máxima Puente Tipo II (L = 13 m): CAUDAL MÁXIMO 3 DE DISEÑO (m /seg)

Q500 - i

18.10

Q500- s

38.94

DIAMETRO MEDIO (mm)

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA (m)

46.534 49.582 46.534 49.582

0.95 (I) 0.92 (D) 2.94 (I) 2.87 (D)

Se obtuvo el siguiente rango de socavación general máxima Puente Tipo III (L = 6 m): CAUDAL MÁXIMO 3 DE DISEÑO (m /seg)

Q500 - i

5,10

Q500- s

11,00

DIAMETRO MEDIO (mm)

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA (m)

46.534 49.582 46.534 49.582

0.50 (I) 0.49 (D) 1.66 (I) 1.62 (D)

En los Cuadros N° 4.14 y 4.15, se muestra el resumen de los valores de la socavación general a lo largo del perfil de la sección de control del PCPL, así como su representación en los Gráficos N° 4.8 y 4.9, respectivamente. En Resumen, la socavación general máxima en la sección de control del PPCI (cota de fondo: 3449.427 msnm), estaría en el orden de 2.00 a 3.00 m. aproxidamente; y los caudales máximos alcanzarían la cota comprendida 3450.8764 msnm.; se recomienda tener en cuenta el basamento rocoso para la toma de decisiones. Se recomienda de acuerdo al Estudio Geológico Geotécnico una profundidad de socavación de 3.00 m para el diseño definitivo de ambos estribos izquierdo y derecho de

acuerdo al Manual de Diseño de Puentes (Dirección de Caminos y Ferrocarriles, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Instituto de Construcción y Gerencia). 4.5.2.- Socavación Local En el Proyecto Puente (PPCI), no se va a considerarse una pila (pilar o apoyo intermedio) en el cauce, por una Luz de Puente de 28 m aproxidamente. 4.5.3.- Socavación Total La socavación total (que es la suma de la socavación general y la socavación local) para el PPCI, a una distancia de 20 m desde la margen izquierda del río Cercan. La socavación total alcanzaría las siguientes cotas: CAUDAL

3

611 m /seg

COTA FONDO COTA SOCAVACIÓN COTA SOCAVACIÓN

3449.427

GENERAL 3446.427

TOTAL 3446.427

Considerar – para la toma de decisiones de fijar la cimentación – ubicación del estrato o basamento rocoso. CUADRO N° 4.10 PROYECTO PUENTE RÍO CERCAN HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL 2013 CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÉTODO: LISCHTVAN – LEBEDIEV DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO MEDIO DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA (Dm) FORMULA: Dm = (1/100) * (∑∆Pi * Di) Donde: Dm = Diámetro medio de la distribución granulométrica (mm) ∆Pi = Valor en porcentaje de cada intervalo, en que se divide la curva granulométrica, puede ser variable o constante (%) Di = Diámetro medio correspondiente a cada intervalo en que se dividió la curva granulométrica (mm) NOTA: Para la Curva Granulométrica representativa del material conformante de la sección del río Cercan I, Eje Proyecto Puente Cercan I, 2013

Gráfico N° 4.6, Muestra PPL – G2, Margen Izquierda, Profundidad: 4.50 – 5.80 m.

N°

PORCENTAJE DIÁMETRO VALOR QUE PASA MEDIO Di INTERVALO (%) (mm) ∆P - 1 0.00 – 10.00 10 0.42 ∆P - 2 10.00 – 20.00 10 2.00 ∆P - 3 20.00 – 30.00 10 10.70 ∆P - 4 30.00 – 40.00 10 20.50 ∆P - 5 40.00 – 50.00 10 32.5 ∆P - 6 50.00 – 60.00 10 40 ∆P - 7 60.00 – 70.00 10 89.70 ∆P - 8 70.00 – 80.00 10 100.00 ∆P - 9 80.00 – 90.00 10 100.00 ∆P - 10 90.00 – 100.00 10 100.00 DIÁMETRO MEDIO (mm): Dm =

INTERVALO ∆Pi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PRODUCTO (∆Pi * Di)/100 (mm) 0.042 0.20 1.07 2.05 3.25 4.00 8.97 10.00 10.00 10.00 49.582

CUADRO N° 4.11 PROYECTO PUENTE RÍO CERCAN HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL 2013 CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÉTODO: LISCHTVAN – LEBEDIEV DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO MEDIO DE LA CURVA GRANULOMÉTRICA (Dm) FORMULA: Dm = (1/100) * (∑∆Pi * Di) Donde: Dm = Diámetro medio de la distribución granulométrica (mm) ∆Pi = Valor en porcentaje de cada intervalo, en que se divide la curva granulométrica, puede ser variable o constante (%) Di = Diámetro medio correspondiente a cada intervalo en que se dividió la curva granulométrica (mm) NOTA: Para la Curva Granulométrica representativa del material conformante de la sección del río Cercan I, Eje Proyecto Puente Cercan I, 2013

Gráfico N° 4.6, Muestra PPL – C2, Margen Derecha, Profundidad: 5.80 – 6.50 m.

N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PORCENTAJE DIÁMETRO PRODUCTO VALOR QUE PASA MEDIO Di (∆Pi * Di)/100 INTERVALO (%) (mm) (mm) ∆P - 1 0.00 – 10.00 10 0.07 0.0074 ∆P - 2 10.00 – 20.00 10 0.95 0.095 ∆P - 3 20.00 – 30.00 10 6.50 0.65 ∆P - 4 30.00 – 40.00 10 10.80 1.08 ∆P - 5 40.00 – 50.00 10 34.50 3.45 ∆P - 6 50.00 – 60.00 10 45.50 4.55 ∆P - 7 60.00 – 70.00 10 77.00 7.7 ∆P - 8 70.00 – 80.00 10 90.00 9 ∆P - 9 80.00 – 90.00 10 100.00 10 ∆P - 10 90.00 – 100.00 10 100.00 10 46.534 DIÁMETRO MEDIO (mm): Dm =

INTERVALO ∆Pi

CUADRO N° 4.12 PROYECTO PUENTE CERCAN I RÍO CERCAN HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO CERCAN I MUESTRA PCPL-C1, MARGEN DERECHO RÍO CERCAN I, PROFUNDIDAD: 5.50 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 23.664 mm Q500 i = 654 m3/seg; 2262.50 msnm. Q500 s = 772 m3/seg; 2262.80 msnm. COTA FONDO: 3449.427 msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))(1/(x+1)) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde: ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m) a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm) β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4

hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO CERCAN I Q500i = 27.21 m3/seg Q500s =58.60 m3/seg 2 Ai = 16.34 m As = 26.71 m2 ti = 1.09 m ts = 1.78 m boi = 15.00 m bos = 15.00 txi = 1.09 m txs = 1.78 m Dm = 46.534 mm Dm = 46.534 mm β = 1.05 β = 1.05 u = 0.99 u = 0.99 x = 0.30 x = 0.30 a = 2.98 a = 3.14 ts i = 1.98 m ts s = 4.49 Hs = ts -t Hs = ts - t (Socavación General Máxima) Hsi = 0.89 m Hsi = 2.71 m

CUADRO N° 4.13 PROYECTO PUENTE CERCAN I RÍO CERCAN I HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO PUENTE CERCAN I MUESTRA PCPL-C2, MARGEN IZQUIERDO RÍO CERCAN I, PROFUNDIDAD: 5.80 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 46.534 mm Q500 i = 27.21 m3/seg; msnm. Q500 s = 58.60 m3/seg; msnm. COTA FONDO: 3449.427 msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))1/(x + 1) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde: ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m) a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm)

β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4 hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO CERCAN I = 27.21 m3/seg Q500s =58.60 m3/seg = 16.34 m2 As = 26.71 m2 = 1.09 m ts = 1.78 m = 15.00 m bos = 15.00 m = 1.09 m txs = 1.78 m = 49.582 mm Dm = 49.582 mm = 1.05 β = 1.05 = 0.99 u = 0.99 = 0.30 x = 0.30 = 2.98 a = 3.36 tsi = 1.95 m tss = 4.43 m Hs = ts -t Hs = ts – t (Socavación General Máxima) Hsi = 0.86 m Hsi = 2.65 m m

Q500i Ai ti boi txi Dm β u x a

CUADRO N° 4.12 PROYECTO PUENTE QUESERA RÍO CERCAN HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO CERCAN I MUESTRA PCPL-C1, MARGEN DERECHO RÍO CERCAN I, PROFUNDIDAD: 5.50 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 46.534 mm Q500 i = 18.10 m3/seg; msnm. Q500 s = 38.94 m3/seg; msnm. COTA FONDO: 3636.971 msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))(1/(x+1)) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde: ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m) a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm)

β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4 hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO JOTJOLAY – QUESERA II Q500i = 18.10 m3/seg Q500s =38.94 m3/seg Ai = 11.20 m2 As = 18.51 m2 ti = 1.12 m ts = 1.85 m boi = 10.00 m bos = 10.00 m txi = 1.12 m txs = 1.85 m Dm = 46.534 mm Dm = 46.534 mm β = 1.05 β = 1.05 u = 0.99 u = 0.99 x = 0.30 x = 0.30 a = 2.98 a = 3.36 tsi = 2.07 m tss = 479 m Hs = ts -t Hs = ts – t (Socavación General Máxima) Hsi = 0.95 m Hsi = 2.94 m m

CUADRO N° 4.13 PROYECTO PUENTE QUESERA RÍO QUESERA HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO PUENTE QUESERA II MUESTRA PCPL-C2, MARGEN DERECHO RÍO QUESERA II, PROFUNDIDAD: 5.80 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 49.582 mm Q500 i = 18.10 m3/seg; msnm. Q500 s = 38.94 m3/seg; msnm. COTA FONDO: 3636.971 msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))1/(x + 1) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde: ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m) a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control

bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm) β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4 hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO JOTJOLAY – QUESERA II Q500i = 18.10 m3/seg Ai = 11.22 m2 ti = 1.10 m boi = 10.00 m txi = 1.12 m Dm = 49.582 mm β = 1.05 u = 0.96 x = 0.30 a = 2.98 ts i = 1.98 m Hs = ts -t

Q500s = 38.94 m3/seg As = 18.60 m2 ts = 1.71 m bos = 10.00 txs = 1.86 m Dm = 49.582 mm β = 1.05 u = 0.99 x = 0.30 a = 3.14 ts s = 4.14 Hs = ts - t

(Socavación General Máxima) Hsi = 0.88 m Hsi = 2.43 m CUADRO N° 4.12 PROYECTO PUENTE CERCAN II RÍO CERCAN II HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO CERCAN II MUESTRA PCPL-C1, MARGEN DERECHO RÍO CERCAN II, PROFUNDIDAD: 5.50 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 46.534 mm Q500 i = 5.10 m3/seg; msnm. Q500 s = 10.99 m3/seg; msnm. COTA FONDO: 3733.815 msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))(1/(x+1)) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde: ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m)

a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm) β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4 hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO CERCAN II Q500i = 5.10 m3/seg Q500s =10.99 m3/seg Ai = 3.92 m2 As = 6.77 m2 ti = 0.98 m ts = 1.69 m boi = 4.00 m bos = 4.00 m txi = 0.98 m txs = 1.69 m Dm = 46.534 mm Dm = 46.534 mm β = 1.05 β = 1.05 u = 0.99 u = 0.99 x = 0.30 x = 0.30 a = 2.98 a = 3.36 tsi = 1.66 m tss = 4.11 m Hs = ts -t Hs = ts – t (Socavación General Máxima) Hsi = 0.68 m Hsi = 2.42 m m

CUADRO N° 4.13 PROYECTO PUENTE CERCAN II RÍO CERCAN II HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA MÉTODO: LISCHTBAN – LEBEDIEV SECCIÓN DE CONTROL: EJE PROYECTO PUENTE CERCAN II MUESTRA PCPL-C2, MARGEN DERECHO RÍO CERCAN I, PROFUNDIDAD: 5.80 6.80 M DIÁMETRO MEDIO: Dm = 49.582 mm Q500 i = 5.10 m3/seg; msnm. Q500 s = 10.99 m3/seg; msnm. COTA FONDO: 3733.815msnm. Fórmulas para suelo granular (no cohesivo) ts = ((a * t5/3) / (0.68 * Dm0.28 * β))1/(x + 1) a = Q / (tx5/3 * bo * u) ts = t + hs Donde:

ts = Tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva, Ve (m) tx = Tirante líquido media, Área hidráulica / Ancho efectivo (m) t = Tirante liquido inicial (m) a = Relación del caudal de diseño, Q, y el tirante, t, y la base, bo en la sección de control bo = Ancho efectivo de la sección (m) u = Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción; Cuadro N° 4.2 Dm = Diámetro medio material de fondo, análisis granulométrico (mm) β = Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida que se estudia; Cuadro N° 4.3 x = Exponente característico para material no cohesivo; Cuadro N° 4.4 hs = Profundidad de socavación (m) PARA EL RÍO CERCAN II Q500i = 5.10 m3/seg Ai = 3.92 m2 ti = 0.98 m boi = 4.00 m txi = 0.98 m Dm = 49.582 mm β = 1.05 u = 0.96 x = 0.30 a = 2.98 ts i = 1.63 m Hs = ts -t

Q500s = 10.99 m3/seg As = 6.77 m2 ts = 1.69 m bos = 4.00 txs = 1.69 m Dm = 49.582 mm β = 1.05 u = 0.99 x = 0.30 a = 3.14 ts s = 4.06 Hs = ts - t

(Socavación General Máxima) Hsi = 0.75 m Hsi = 2.37 m 4.6. - NIVELES DE CIMENTACIÓN Para la fijación de los niveles de cimentación – desde el punto de vista hidráulico – se tiene en cuenta la socavación general y local (en caso que se considera), siempre y cuando los estribos estuvieran en contacto con el agua. Los niveles de cimentación, habrían de fijarse entonces a partir de criterios geológicos y/o geotécnicos e hidráulicos. Hidráulicamente, la socavación general máxima – en el centro de la sección – alcanzaría – para un Diámetro Medio Dm = 46.534 mm – una cota de 3449.3094 msnm, para Q100 máx. = 43.51 m3/seg. La socavación general a lo largo de toda la sección de control del PPCH, para efectos de considerar la cimentación. La socavación total, a considerarse referencialmente para fijar la cimentación, a 10 m de la margen izquierda, y con Dm = 49.582 mm, estaría entre la cota 3450.8764 msnm. (Para Q100), es posible el cálculo cualquier otra distancia, según el diseño. Consideración final para la cimentación, es la ubicación, del estrato rocoso.

DETERMINACIÓN DE LA SOCAVACIÓN EN SITIO DE INTERÉS 1.- GENERALIDADES El proceso erosivo de la corriente de agua en los ríos, provoca la socavación del lecho móvil de los mismos en función básicamente a las características hidráulicas del río y las características granulométricas del material que conforma el cauce. La socavación resulta más intensa a medida que se incrementa el caudal y las velocidades del flujo del agua superan la velocidad crítica de erosión del material del lecho del río. Siendo de interés la granulometría del cauce del río es que durante los trabajos de campo se ha efectuado toma de muestras representativas del lecho de los ríos para proceder a obtener su distribución granulométrica en el Laboratorio de Mecánica de Suelos; la cual se presenta en el Estudio de Mecánica de Suelos con fines de Cimentación VAGECONS S.R.I Noviembre, 2012. Proyecto Puente Cercan I. Con los resultados presentados en el cuadro antes citado es que se calcula el diámetro medio de las partículas en el lecho de los ríos que es igual a 40.0 mm y 2.0mm para el puente del Sobre el Rio Cercan I; tratándose de un material de estructura netamente fina. Para efectos del cálculo de la socavación sea general o local se ha utilizado varios Métodos comúnmente usados en el dimensionamiento de Puentes, asumiendo las características hidráulicas en función de las Curvas de calibración de los ríos y las características granulométricas del material que conforma el lecho del río. 2.- DETERMINACION DE LA SOCAVACION GENERAL La socavación general de un río es aquella que se produce sobre el lecho en condiciones naturales; es decir, cuando las condiciones del cauce y flujo del río no han sido alterados por efectos de la instalación de alguna estructura. Para efectos del cálculo de la socavación general se ha utilizado la fórmula propuesta por L.L. Lischtvan-Levediev, comúnmente conocida y cuya formulación matemática se puede encontrar en el Libro: Mecánica de Suelos Tomo III. Juárez Badillo; con un resumen descriptivo que se presenta a continuación: Hs = ((a Ho 5/3 ) / (0.68 b dm 0.28 ) ) (1/1+x) a = S1/2/ nu zg = Hs - Ho En donde: Ho : Tirante medio del agua S : Pendiente del río n : Coeficiente de rugosidad de Manning u : Coeficiente de contracción igual a 1 para el presente caso dm : Diámetro medio de las partículas del lecho del río b : Constante que depende de la probabilidad de ocurrencia del caudal

1 / 1+ x : Exponente que depende del diámetro medio de las partículas del lecho del río Hs : Tirante medio de socavación zg : Profundidad de socavación general Los resultados de socavación general al pie de los estribos de los puentes considerando una luz de 60.0 m; obtenidos mediante la aplicación del Método de Lischtvan – Levediev se presentan en el Cuadro Nº 3.5. (Zg = 3.00 m). Use: por criterio técnico: 3.00 m concordante con el Estudio Geológico y Geotécnico. 3.- DETERMINACION DE LA SOCAVACION LOCAL  CAUCE DE EQULIBRIO DEL RIO La teoría de régimen evalúa las características de un cauce natural que presente las condiciones de equilibrio es decir de un lecho que no sea erosionado y que no deposite para un caudal determinado. En ríos de cauce divagante conviene reconocer las condiciones de equilibrio del cauce, puesto que al ser comparadas con la sección real puede dar información sobre la posibilidad de creación de procesos erosivos. Para el caso particular de los puentes sobre los ríos la construcción del mismo origina un estrechamiento u angostamiento que pueden alterar las condiciones del cauce si es que se escapan de las dimensiones del cauce en equilibrio. Para efectos del cálculo de la sección de equilibrio se ha utilizado la Teoría de Lacey cuya formulación matemática para el presente caso es la siguiente: B = C (Q) ½ En donde: B: Ancho del cauce en m. Q: Caudal del río en m3/s C: Coeficiente de Lacey que depende del tipo de material del lecho del río y que para el presente caso se estima igual a 2.80 Utilizando la expresión anterior se ha calculado el ancho de equilibrio del cauce de los ríos ante la ocurrencia de diversos caudales y tal como se presenta en el Cuadro N° 3.4. Del Cuadro anterior se desprende que el ancho que da lugar al cauce de equilibrio para un caudal de diseño igual al de máximas avenidas ordinarias es igual a 27.0 m. y para un caudal de diseño igual al de máximas avenidas extraordinarias es igual a 28.0 m, lo que determina que la luz propuesta desde el punto de vista hidráulico para el Puente se encuentre entre 25.0 m. a 28.0 m, pero por las huellas dejadas en eventos anteriores muy extremos, nos dan una idea que la luz del puente debe superar los 25.0 m, para este caso se plantea, con margen de seguridad una luz de 28.0m; con estos valores se considerará que los procesos de erosión y socavación local serán los mínimos posibles.

 DETERMINACION DE LA SOCAVACION LOCAL AL PIE DE ESTRIBOS La socavación local de un río es aquella que se produce cuando las condiciones del cauce y flujo del río son alteradas por efectos de la instalación de alguna estructura sobre el lecho del mismo, llámese esta: pilares, estribos, gaviones, muros de encauzamiento, espigones, barrajes, etc. La construcción de los puentes origina una socavación local al pie de los estribos y que es la que precisamente determina la profundidad de cimentación de los mismos por efectos de socavación. Con la finalidad de calcular la socavación local al pie de los estribos es que se ha utilizado la metodología propuesta por Artamonov y cuya descripción detallada se encuentra en el Libro: Mecánica de Suelos .Tomo III. Juárez Badillo, con una formulación resumida que se presenta a continuación: St = Pa Pq Pr Ho zl = St - Ho En donde: St : Tirante total de socavación al pie de estribos Ho : Tirante medio del agua zl : Profundidad de socavación local al pie de estribos Pa : Factor que depende del ángulo que forma la corriente de agua con el eje del Puente Pq : Factor que depende de la relación del caudal total al caudal interceptado por los estribos Pr : Factor que depende del ángulo que tienen las paredes del estribo que dan hacía la corriente Utilizando la metodología propuesta por Artamonov se ha calculado para los diversos caudales sobre los ríos la socavación local al pie de estribos para una luz de 60.0m. 4.- DETERMINACION DE LA SOCAVACION TOTAL AL PIE DE ESTRIBOS La socavación total en un curso de agua se determina sumando a la socavación general la socavación local impuesta por una estructura determinada; por lo cual, en un Puente se puede reconocer el siguiente tipo de socavación total: -

Socavación total al pie de estribos

Con los resultados encontrados anteriormente referentes a socavación general y socavación local se ha calculado la socavación total al pie de estribos para una luz de 60.0m del puente.

CONSIDERACIONES SOBRE HIDRAULICA FLUVIAL DEL RIO 1.- MECANICA FLUVIAL DEL RIO Se ha efectuado un reconocimiento de campo a la zona de emplazamiento de los puentes sobre los ríos, aguas arriba y aguas abajo del mismo, con el objeto de identificar su comportamiento fluvial y su influencia en los procesos de mecánica fluvial del río. El puente sobre los ríos se ha ubicado en un tramo sensiblemente recto del río y en una zona en donde la pendiente es alta e igual a 20.8%, lo que posibilita la ocurrencia de un flujo de características casi uniformes en estado subcrítico a crítico, totalmente confinado y con velocidades medias muy altas que llegan inclusive hasta 9.21 m/s. El eje de los puentes proyectados es perpendicular al eje principal de los ríos. En los alrededores de la zona de emplazamiento del Puente el cauce se encuentra encajonado o confinado en la margen derecha sobre laderas altas de material de origen aluvional y/o aluvial. Sobre la margen izquierda el cauce se encuentra también confinado por una ribera amplia de avenidas poco inclinada cubierta por material aluvial y a continuación por escarpas cubiertas por un material del tipo SM; teniéndose por consecuencia, la necesidad imperiosa de un encausamiento en esta área que de continuidad a los aleros del Puente a base de un enrocado arrojado en seco sobre ambas márgenes en una longitud no mayor a 60.00 m.; tanto aguas arriba como aguas abajo del eje de los puentes. No se ha detectado en campo la posibilidad de la profundización del flujo del agua y cambios imprevistos del curso de agua , sin embargo, se recomienda el encauzamiento mínimo para un Puente consistente en aleros que formen 45º con la dirección principal de los ríos, con la finalidad de permitir un adecuado pase del agua por debajo del Puente.

2.- DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE ARRASTRE La capacidad de arrastre de un río permite cuantificar el diámetro de piedras o cantos rodados que posiblemente arrastrará la corriente de agua por el fondo del río para diferentes caudales, siempre y cuando exista la disponibilidad de dicho material en el cauce natural. El cálculo de la capacidad de arrastre se basa en el concepto de la fuerza Tractiva desarrollada por un flujo de agua sobre el lecho del río, el cual se ha aplicado al río. De los resultados obtenidos se desprende que la capacidad de arrastre para el puente tipo Il Sobre el Rio Cercan es de 41.8 cm., para condiciones de máximas avenidas extraordinarias.

DETERMINACION DE VALORES DE DISEÑO 1.- LONGITUD DE LA LUZ DEL PUENTE El criterio para seleccionar la longitud de la luz del Puente desde el punto de vista hidráulico es que la luz del Puente debe ser tal que permita la circulación del caudal del río en avenidas ordinarias y extraordinarias con cauce hidráulicamente estable y sin peligro de obstrucción por presencia de huaycos o grandes piedras, con la finalidad de que dicha luz trabaje a capacidad plena la mayor parte del tiempo y permita aún en época de estiaje considerarla una estructura aparente. Acorde al criterio fundamental antes expuesto y de acuerdo a los resultados encontrados en el presente Estudio se desprende que la longitud recomendada para la luz de los puentes desde el punto de vista hidráulico es de 28.00 m. 2.- NIVELES DE AGUA PROBABLES EN EL PUENTE Los niveles de agua de diseño en el río han de ser determinados para las condiciones de ocurrencia de máximas avenidas extraordinarias, con la finalidad de permitir un paso adecuado del flujo de agua aún en condiciones extremas y no permitir de ésta manera que las aguas lleguen a rebasar la superestructura del Puente.

3.- NIVELES DE CIMENTACION DE ESTRIBOS POR EFECTOS DE SOCAVACION El nivel de cimentación de la subestructura del Puente por efectos de la socavación total al pie de estribos debe ser tal que permita soportar con un factor de seguridad adecuado el caudal de avenidas extraordinarias, con la finalidad de que en presencia probable de la misma, el Puente nunca colapse, debido a asentamientos o desplazamientos producidos por socavación intensa de los estribos.

Acorde al criterio fundamental antes expuesto y a los resultados encontrados en el presente Estudio con consideraciones adicionales de seguridad recomendadas por el Consultor de acuerdo a su experiencia y juicio ingenieril es que se recomienda considerar una profundidad mínima de cimentación por efectos de socavación igual a 3.50 m. y que acorde a la información topográfica disponible permite determinar que la cota del nivel de cimentación de estribos por efecto de socavación total ha de ser igual a 2244.25 msnm, para el puente del Sobre el Río Cercan. Para la fijación de los niveles de cimentación – desde el punto de vista hidráulico – se tiene en cuenta la socavación general y local, siempre y cuando los pilares o estribos estuvieran en contacto con el agua. Los niveles de cimentación, habrían de fijarse entonces a partir de criterios geológicos y/o geotécnicos e hidráulicos. Hidráulicamente, la socavación general máxima – en el centro de la sección – alcanzaría – para un Diámetro Medio Dm = 46.534 mm – una cota comprendida entre 3450.487 y 3451.127 msnm, para Q 500 i y Q 500s; mientras que para Dm = 49.582, dicha cota estaría entre 3450.487 y 3451.127 (Q 500 i y Q500 s), respectivamente. La socavación general a lo largo de toda la sección de control del PCPL, se muestra en los Cuadros N° 4.14 y 4.15, para efectos de considerar la cimentación. La socavación total, a considerarse referencialmente para fijar la cimentación, a 23,50 m de la margen izquierda, y con Dm = 49.582 mm, estaría entre las cotas 3450.487 y 3451.127 msnm. (Para Q 500i y Q 500 s), es posible el cálculo a cualquier otra distancia, según diseño. Consideración final para la cimentación, es la ubicación del estrato rocoso. 4.- OBRAS DE PROTECCION CONTRA NECESIDADES DE ENCAUZAMIENTO

LOS

PROCESOS

EROSIVOS

Y

Con el objeto de disminuir los procesos erosivos alrededor de la ubicación de los estribos se recomienda que en el relleno de las excavaciones para la cimentación de los estribos se acomode apropiadamente piedras grandes de río con tamaños máximos de 50.0 cm; de un peso específico igual a 2.434 Tn/m3 Estribo Derecho y 2.468 Tn/m3 Estribo Izquierdo y que han de permitir disminuir notablemente los procesos de arrastre del material del lecho del río ubicado cerca a los estribos; cuando las velocidades medias del agua sean del orden de 3.00 m/s. También, es necesario efectuar un encausamiento mínimo aguas arriba de los ríos sobre ambas márgenes consistente en un enrocado de protección con tamaño máximo de piedra igual a 50.0 cm. y un peso específico igual a 2.60 Tn/m3; acomodado en seco sobre taludes de 2:1 (H: V) en una longitud no mayor a 10.0 m. aguas arriba y aguas abajo del eje de los puentes.

De acuerdo a la simulación hidráulica efectuada en el presente Estudio, en base a la Topografía PCPL – 2013, los caudales máximos instantáneos de diseño considerandos: Q 100 i – s, Q200 i – s, Q500 i – s y Q1000 i – s (obtenidos en el Análisis de Máximas Avenidas del Río Cercan I, 2013) producirían desbordes por la margen izquierda. Así en la sección de control (sección “0 + 660” de la simulación, Gráficos N° 3.6 – F y 3.7 – F), se tendría las siguientes cotas:

PARA Q 100 i – 1 000 i Cota margen izquierda 3458 msnm. (Estribo Izquierdo Plataforma) Cota Q 100 i 3449.3094 Cota Q 200 i 3450.3852 Cota Q 500 i 3450.4839 Cota Q 1000 i 3450.5580 PARA Q 100 s – 1 000 s Cota margen izquierda

3458 msnm (Estribo derecho Plataforma)

Cota Q 100 s 3450.8764 Cota Q 200 s 3450.9609 Cota Q 500 s 3451.1206 Cota Q 1000 s 3451.2388 Consecuentemente, según el caudal de Diseño que se adopte – sería necesario sobre elevar el bordo de la margen izquierda. En las Fotografías N° PLi – 001 y PLi – 002, se puede apreciar la margen izquierda con el estribo existente, y la identificación de las marcas de las aguas máximas históricas ocurridas en 1994 (1,50 m aproxidamente sobre el nivel del terreno, de la mira existente en el estribo izquierdo, cota: msnm, Topografía PCPL – 2013). Es posible aprovechar la formación de depósito aluvial existente, para la construcción del muro de encauzamiento y protección en la margen izquierda, por cuanto esta propuesta según MACCAFERRI “representa una solución extremadamente válida, desde el punto de vista técnico y económico para las obras de contención, pasa cualquier ambiente, condición climática y aún en zonas de difícil acceso”. En el Cuadro N° 4.16 se presenta el pre-diseño de un muro de encauzamiento flexible, conformado en base a gaviones, y de una altura referencial de 4.00 m, con los siguientes criterios de verificación de estabilidad:    

Verificación de la seguridad al deslizamiento, Verificación de la seguridad al volteo, Verificación de las tensiones del suelo, Verificación de la sección intermedia,

 Verificación de seguridad de volteo y tensiones en el suelo. Tal pre-diseño (en que puede asumirse con altura, mayor o menor, pero chequeando la estabilidad), no es la solución definitiva, la misma que habrá de ser planteada – de acuerdo al caudal a adoptarse para definir alturas – en el diseño del PCPL y sus correspondientes obras de protección y/o encauzamiento. En la concepción de la obra de protección y/o encauzamiento, deberá integrarse la quebrada Tributaria Huascha, inmediatamente ubicada aguas arriba del Eje del PCPL. Diseño de los Puentes Calcular el Ancho Estable del Río Cercan en el Punto de Interés (B) 1.- Cálculo de la Sección Estable o Amplitud de Cauce en la sección de Control (B) a.- Método de Simons & Henderson: Para establecer la sección estable o amplitud de cauce se tiene el Método propuesto por SIMONS Y HENDERSON (Cuadro N° 4.14) Cuadro N° 4.14 Cálculo de la Sección Estable MÉTODO DE SIMONS Y HENDERSON B = K1 * Q1/2 CONDICIONES DE FONDO DE RÍO K1 Fondo y orillas de arena 5.70 Fondo arena y orillas de material cohesivo 4.20 Fondo y orillas de material cohesivo 3.60 Fondo y orillas de grava 2.90 Fondo arena y orillas material no cohesivo 2.80 SELECCIONAR K1 = 2.80 Q (m3/seg) = 43.55 Tr = 100 años Caudal de Diseño (m3/seg) B = Ancho Estable del Cauce (m) B = 18.48 m Fuente: Luis Razuri – CIDIAT

Para lo cual se tiene un ancho de 18.48 m para el Río Cercan. b.- Método de Blench & Altunin Sección estable. Método de Blench & Altunin B = A (Q1/2) / (S1/5) A = (n * K

(5/3)3/(3+5m)

Ancho estable del río

TABLA N° 4.1. Valores de K K DESCRIPCIÓN 3a4 Material de cauce muy resistente 16 a 20 Material fácilmente erosionable 8 a 12 Material Aluvial 10 Valor práctico 10.00 SELECCIONAR Fuente: Luque, Javier – UNALM

TABLA N° 4.2. Valores de m m Descripción 0.5 Para Rios de Montana 0.7 Para cauces arenosos 1.0 Para cauces Aluviales 0.50 SELECCIONAR Fuente: Luque, Javier – UNALM

n = 0.040 Coeficiente de rugosidad de Manning K = 10.0

Coeficiente función de la resistencia de las orillas

m = 0.50

Exponente según tipo de cauce

Sustituyendo valores: A = 1.402 B = 25.73 m c.- Método de Blench Empleando la fórmula de régimen estable de Blench: B = Fbo * (Q * Fb/Fs) Fbo = (D50)1/3 ; D50 = 6 mm Fbo = 1.81 B = 1.81 * (Q * Fb/Fs)1/2 Fb = factor de fondo (Cuadro N° 10.4) Fs = Factor de orilla (Cuadro N° 10.4) B = 33.68 m. Cuadro N° 4.15. Factor de Fondo y Orilla. Factor de fondo Fb Material fino 0.8 Material grueso 1.2 Se selecciona 0.8 Factor de orilla Fs Material suelto 0.1

Material ligeramente cohesivo Material cohesivo Se selecciona

0.2 0.3 0.1

Fuente: Luque, Javier – UNALM

d.- Método de Pettis Calculo del ancho estable del río B = 4.44 * Q0.5 Sustituyendo valores, se tiene: B = 29.30 m e.- Método de Manning o Strickler Calculo del ancho estable del río V = Ks R2/3 S1/2 Y = (Q/ (Ks * b * S0.5))3/5 = t F = V / (g * A/T)1/2

Donde: Ks = inversa del Coeficiente de rugosidad, V = Velocidad en m/seg., R = radio hidráulico S = Pendiente Y = Tirante hidráulico Q = Caudal en m3/seg B = ancho medio de la Sección estable A = área mojada (m2) Cuadro N° 4.16. Valores del Coeficiente de Ks Descripción Ks Lechos naturales del río con fondo sólido sin 40 irregularidades Lechos naturales de río con acarreo regular 33 – 35 Lechos naturales de río con vegetación 30 – 35 Lechos naturales de río con derrubio e irregularidades 30 Lechos naturales de río con fuerte transporte de acarreo 28 Torrentes con derrubios gruesos (piedra Ø = 0.20 m) con 25 – 28 acarreo inmóvil Torrentes con derrubio grueso con acarreo móvil 19 – 22 Fuente: ACI – UNI, Diseño de Obras Hidráulicas, 1994.

B = (Q1/2/ S1/5)(n K5/3)3/(3 + 5 m) Finalmente, obtenemos un promedio del ancho estable para elaborar nuestro diseño del puente observa en el Cuadro N° 4.16.

Cuadro N° 4.17. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Cercan L = 28 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 18.48 Método Blench – Altunin 25.73 Método de Blench 33.78 Método de Pettis 29.30 Método práctico 18.00 PROMEDIO 25.10 PROMEDIO REDONDEADO 28.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.18. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Quesera L = 6.00 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 10.31 Método Blench – Altunin 14.35 Método de Blench 18.85 Método de Pettis 16.34 Método práctico 3.00 PROMEDIO 6.65 PROMEDIO REDONDEADO 7.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.19. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Carhuanchohuayjo L = 6.00 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 9.43 Método Blench – Altunin 13.13 Método de Blench 17.25 Método de Pettis 14.96 Método práctico 4.00 PROMEDIO 8.80 PROMEDIO REDONDEADO 9.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.20. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Jotjolay – Quesera L = 13 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 15.06 Método Blench – Altunin 20.97 Método de Blench 27.54 Método de Pettis 23.89 Método práctico 7.00 PROMEDIO 14.34 PROMEDIO REDONDEADO 14.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.21. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Canrao L = 13 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 12.01 Método Blench – Altunin 16.72 Método de Blench 21.95 Método de Pettis 19.04 Método práctico 7.00 PROMEDIO 13.69 PROMEDIO REDONDEADO 14.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.22. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Cercan L = 6 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 8.00 Método Blench – Altunin 11.14 Método de Blench 14.63 Método de Pettis 12.69 Método práctico 4.00 PROMEDIO 7.70 PROMEDIO REDONDEADO 8.00 Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro N° 4.23. Promedio del Ancho Estable (m) Puente Runtojan L = 13 m Selección del Ancho estable B (m) Método Simons y Henderson 10.80 Método Blench – Altunin 15.04 Método de Blench 19.75 Método de Pettis 17.13 Método práctico 7.00 PROMEDIO 13.95 PROMEDIO REDONDEADO 14.00 Fuente: Elaboración Propia.

Fajas marginales (Ley y Reglamento de Recursos Hídricos – Ley N° 29338, Articulo 74° de la Ley de Recursos Hídricos, Artículos 113°, 114°,115°, 116°, 117° y 118° del Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos) Las fajas marginales son bienes de dominio hidráulico. Están conformadas por las áreas inmediatas superiores a las riberas de las fuentes de agua, naturales o artificiales. Las dimensiones en una o ambas márgenes son fijadas por la Autoridad Administrativa del Agua, y se realiza de acuerdo los siguientes criterios:

>La magnitud e importancia de las estructuras hidráulicas de las presas, reservorios, embalses, canales de derivación, puentes, entre otros. >El espacio necesario para la construcción, conservación y protección de las defensas ribereñas y de los cauces. >El espacio necesario para los usos públicos que se requieran. >La máxima crecida o avenida de los ríos, lagos, lagunas y otras fuentes naturales de agua. No se considerarán las máximas crecidas registradas por causas de eventos excepcionales.

4.2.2.14.- HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL EN LOS PONTONES, ALCANTARILLAS, BADENES TIPO STANDARD I HIDROLOGIA E HIDRAULICA FLUVIAL EN LOS PUENTES Y ALCANTARILLAS PONTÓN TRAMO II PROGRESIVA 2 + 360

TR AÑOS

Qmax Racional m3/seg

Qmax Empírico m3/seg

SCS Q* m3/seg

5.00

1.66

0.71

1.10

10.00

1.94

1.01

1.60

20.00

2.22

1.32

2.10

50.00

2.59

1.72

2.85

100.00

2.88

2.03

3.40

200.00

3.16

2.33

4.00

500.00

4.50

2.74

4.90

VALORES BASICOS EN LA SECCION DE CONTROL PONTON

TR = Qmax = Ymax = BL = Hm = Hs = Ev =

50.00 2.85 2.50 1.50 4.00 2.50 1.50

años m3/seg m m m m m

Periodo de retorno. Caudal máximo. Tirante máximo. Bordo libre. Altura de muro total. Profundidad de socavación Espesor de viga.

ALCANTARILLA SCS

TR

Qmax Racional

Qmax Empírico

Q

Q

Años

m3/seg

m3/seg

m3/seg

m3/seg

5

3.39

0.79

1.93

5.02

10

3.81

1.13

2.8

5.35

15

4.04

1.33

3.26

5.92

20

4.24

1.47

3.75

6.48

25

2.39

1.58

3.89

6.64

50

4.79

1.92

3.09

7.93

75

5.04

2.12

5.62

8.46

100

5.21

2.26

6.17

8.99

200

5.62

2.6

7.31

10.03

300

5.86

2.8

7.78

10.44

400

6.03

2.94

8.49

11.06

500

6.16

3.05

8.88

11.38

*

**

CUENCAS PEQUEÑAS OBRAS DE ARTE ALCANTARILLAS STANDARD TIPO I

ALCANTARILLA PR

Qracional

Yrac.

Qscs*

Qscs**

Y*scs

Y**scs

Qemp

Yemp

años

m3/seg

m

m3/seg

m3/seg

m

m

m3/seg

m

5 10 15 20 25 50 75 100 200 300 400 500

3.39 3.81 4.04 4.24 2.39 4.79 5.04 5.21 5.62 5.86 6.03 6.16

0.13 0.15 0.17 0.18 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25

1.93 2.8 3.26 3.75 3.89 3.09 5.62 6.17 7.31 7.78 8.49 8.88

5.02 5.35 5.92 6.48 6.64 7.93 8.46 8.99 10.03 10.44 11.06 11.38

0.08 0.11 0.13 0.15 0.16 0.21 0.23 0.25 0.3 0.31 0.34 0.36

0.21 0.22 0.24 0.26 0.27 0.29 0.34 0.35 0.4 0.42 0.45 0.46

0.79 1.13 1.33 1.47 1.58 1.92 2.12 2.26 2.6 2.8 2.94 3.05

0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.12 0.13

5. - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En el presente Informe Final de Hidrología y Drenaje, del Estudio de Factibilidad del Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, se formulan las siguientes Conclusiones y Recomendaciones: 5.1. - CONCLUSIONES 5.1.1. - Del Proyecto El Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, se ubica en la Sierra Central del Perú; políticamente se localiza en la Provincia de Andahuaylas, en el departamento de Apurímac; aunque iniciándose en el Distritos de Chiara, en Apurímac; las referencias geográficas de ubicación están dadas por las correspondientes coordenadas de las localidades extremas: Chiara: altitud: 3125 m.s.n.m.; Hidrográficamente se desarrolla en la cuenca del río Chicha y afluentes, en la Vertiente del Atlántico. El Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”; 2013, se ha dividido en 03 tramos: Tramo I: Chiara – Santiago de Yaurecc (0 + 000 – 13 +486 km, Longitud: 13.486 km); Tramo II Desvió Huanipa Chillmay 4,597 m; Tramo III Chillmay – Río Chicha 4,200 m; haciendo un Total de los 03 Tramos 22.283 Km, respectivamente. Para el análisis de la precipitación total y máxima en 24 horas, y de los principales parámetros meteorológicos como la temperatura y la humedad relativa, se utilizó la información de las estaciones Puquio, Querobamba, Luricocha, Andahuaylas y Pampa del Arco, asumiéndolas como representativas de los Tramos. 5.1.2. - Caracterización de la Temperatura 5.1.2.1.- Temperatura para los Tramos II y III En la estación Pampa del Arco, la temperatura media anual promedio, registrada en la Estación Pampa del Arco, para el período 1964 – 2007 (43 años completos en 37 de registro), y asumida para los Tramos II y III, es de Txo = 12.55 °C. HUAMANGA ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

13.70

13.23

13.17

13.65

13.43

12.73

12.43

12.88

13.76

14.57

14.80

14.22

13.55

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un mínimo y máximo de 12.43 y 14.8 °C (julio y noviembre) según la siguiente distribución mensual, y asumida para los Tramos I, II y III: 5.1.2.2.- Temperatura para los Tramos I La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Puquio, para el período 1964 – 2009 (15 años completos en 37 de registro), y asumida para el Tramos I, es de Txcp = 10.10 °C. La temperatura media, varía entre un mínimo y máximo de 9.0 y 12 °C (Mayo y Noviembre) según la siguiente distribución mensual, y asumida para los Tramos I: QUINUA ENE 11

FEB 10

MAR

ABR

MAY

11

10

9

JUN

JUL

9

AGO

8

9

SEP 10

OCT

NOV

11

12

DIC 11

PROM 10.10

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 12 °C en diciembre, y un mínimo de 8 °C en Julio. 5.1.3. - Caracterización de la Humedad Relativa 5.1.3.1.- Humedad Relativa para los Tramos II y III La humedad relativa media anual promedio, en la estación Huamanga, período 1964 – 2007, asumida para los Tramos II y III, es de HRcp = 63.83 %, mensualmente distribuida como sigue: HUAMANGA ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

74

76

73

72

61

57

54

58

58

57

61

65

63.83

La variación del promedio se da entre un mínimo de 54% en julio, y un máximo de 76% en febrero. 5.1.3.2.- Humedad Relativa para los Tramos I La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Puquio, para el año 2009, tiene un valor promedio de HRo = 59.10% (variando entre un mínimo y máximo de 52 y 67%, en octubre y enero), que se asume para los Tramos V hasta XII, y se distribuye mensualmente de la siguiente manera: QUINUA ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

67

66

67

67

62

53

55

54

53

52

56

57

59.10

5.1.4. - De la Precipitación Total 5.1.4.1.- Precipitación Total para los Tramos II y III La precipitación total anual promedio, registrada en la estación Huamanga (que se asume para los Tramos II y III), para el período 1949 – 2004 (56 de registro, 38 años completos. Ver el Cuadro N° 2.3), es de PXcp = 550 mm, variando entre un mínimo de 8.80 mm (junio) y un máximo de 148.7 mm (febrero). La precipitación se distribuye por mes del siguiente modo: ESTACIÓN HUAMANGA PRECIPITACIÓN TOTAL MENSUAL (mm) ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

130.8

148.7

126.8

47.8

13.8

8.8

18.1

16.9

29.3

45.1

68.0

109.5

57.53

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a abril, en que ocurre el 81% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de mayo a setiembre (19% del total anual precipitado). 5.1.4.2.- Precipitación Total para los Tramos I La precipitación total mensual, en la estación Puquio (para los Tramos V y Otros), en el periodo 1964 – 1979 es de Pxo = 1351 mm, variando entre un máximo de 228,1 mm en febrero y un mínimo de 36,7 mm en junio, presentando la siguiente distribución mensual: ESTACIÓN QUINUA PRECIPITACIÓN TOTAL MENSUAL (mm) ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

148.4

90.2

113.1

46.1

17.4

5.3

2.8

11.3

35.4

40.1

96.3

89.8

58.0

Se aprecia, como típico de los regímenes pluviales ecuatoriales, el período lluvioso entre los meses de octubre a mayo, en el que ocurre el 84 % de la lluvia total, y un período más seco entre junio y setiembre, en que se produce el 16% del total de lluvia anual. 5.1.5. - De la Precipitación Máxima en 24 Horas La PM24hr base, de las Series Huamanga (1949 – 2009, 45 valores) y Puquio (1971 – 2009, 28 valores), fue sometida a un Análisis de Frecuencia, A. de F., con el objeto de determinar los valores para diferentes períodos de retorno (P.R.). Con el Modelo EXTREM, se efectuó el A. de F. de las Series Huamanga y Puquio, respectivamente.

El mejor ajuste “R” = 1, para las Series Huamanga, Andahuaylas y Puquio, correspondió a la Distribución Teórica de Eventos Extremos Log Normal – 3. El resumen del A. de F. de la PM24hr de las Series referidas, para diferentes P.R., de las primeras distribuciones en orden de mejor ajuste (R) es el siguiente: 5.1.5.1.- Precipitación Máxima en 24 Horas para los Tramos II y III La PpM24hr para la Serie Huamanga, Tramos II y III: SERIE PAMPA DEL ARCO – HUAMANGA ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1

5

10

20

Log PEARSON

33.60

38.35

43.65

56.59

62.59

66.25

71.03

Gumbel

34.41

39.41

44.19

50.37

55.01

59.62

65.72

50 (MM)

100

200

500

Elaboración propia

5.1.5.2.- Precipitación Máxima en 24 Horas para los Tramos I La PpM24hr para la Serie Puquio, Tramos I: SERIE QUINUA – AYACUCHO ANALISIS DE FRECUENCIAS DE LA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS DISTRIBUCION DE MEJOR AJUSTE R=1 Gumbel Tipo I

PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 5

10

20

42.97

48.11

53.03

50 (MM) 59.41

100

200

500

64.19

68.95

75.23

5.1.6. - Del Inventario de Cursos de Agua Se efectuó el inventario de cursos de agua que son cruzados por la Carretera (total 104), distinguiéndose por el tamaño de la cuenca colectora, cursos pequeños (97) y medianos (7): (1)

Cursos pequeños, con un área de cuenca colectora igual o menor a 1 km2, para los cuales se propuso alcantarillas en base a concreto armado, según se confirmaran o descartaran con la propuesta de drenaje superficial (longitudinal y transversal);

(2)

Cursos medianos, con áreas mayores de 1 km2, para los cuales se propuso estructuras de cruce típicas o particulares para cada uno de ellos, en base a Alcantarillas, Badenes y pontones.

5.1.6.1. - Cursos de Agua en los Diversos Tramos A. - Cursos pequeños Los cursos pequeños (Área 1 km2). Son 7 quebradas identificadas, en los 3 tramos del Proyecto, en los cuales se requiere proyectar nuevas estructuras de cruce, tales como Puentes Tipo I, Tipo II y Tipo III. 5.1.7. - Del Drenaje Superficial La propuesta de Drenaje superficial se dividió en longitudinal y transversal. 5.1.7.1. - Drenaje Superficial Longitudinal El Drenaje superficial longitudinal, según la Ruta (1 ó 2), en base a Cunetas y Muros de Contención, se resume de la siguiente manera: A.- Drenaje Superficial Longitudinal para la Ruta 1 Tramo I Para los CVQ, Ruta 1 (Tramos I: La Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal tiene una longitud de Cunetas: LcR1 = 13,020 m, y de Muros de Contención: LzR1 = 60 m. B. - Drenaje Superficial Longitudinal para la Ruta 2 Tramos II y III La Ruta 2 de los CVQ (Tramos: II, III), la Propuesta de Drenaje Superficial Longitudinal totaliza una longitud de Cunetas: Lcr2 = 11,000 m. 5.1.7.2. - Drenaje Superficial Transversal A. - Drenaje Superficial para la Ruta 1 Tramo I Para Ruta 1 de los CVQ (Tramo: (0 + 000 – 12 + 930 km, 12,930 km), la Propuesta de Drenaje Superficial Transversal, totaliza 44 estructuras (Alcantarillas, Badenes, Puentes y Muros de Contención), distribuidas de la forma siguiente: RESUMEN DE LA PROPUESTA DE DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL RUTA 1: IZQUIERDA TRAMO I ESTRUCTURAS TRAMOS

ALCANTARILLA

Muro

PONTÓN

PUENTE

BADEN

TOTAL TRAMO Y RUTA 1 DERECHA

I CARHUAHURAN – CHOCCEHUICHCCA

31

3

2

1

7

44

TOTAL

31

3

2

1

7

44

Elaboración propia

B. - Drenaje Superficial para la Ruta 2 Tramo II, III, Para la Ruta 2 – CVQ (Tramos: 0 + 000 – 5 + 160 Km, 5,160 Km), y 0+00 – 5+600 Km, 5,600 Km, La Propuesta de Drenaje Superficial Transversal, hace un total de 64 estructuras (Alcantarillas, Badenes, Puentes y Muro de contención), las mismas que se distribuyen por tramos así: RESUMEN DE LA PROPUESTA DE DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL RUTA 2: DERECHA ESTRUCTURAS TRAMO

ALCANTARILLA

Muro

PONTÓN

PUENTE

BANDEN

TOTAL TRAMO Y RUTA 2

24

1

0

2

13

40

24

1

0

2

13

40

II DESVIÓ TORO TOROCANRAO TOTAL

Elaboración propia

RESUMEN DE LA PROPUESTA DE DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL RUTA 2: DERECHA ESTRUCTURAS TRAMO

ALCANTARILLA

Muro

PONTÓN

PUENTE

BANDEN

III CERCAN- CCANCCAYLLO

12

0

1

1

10

TOTAL TRAMO Y RUTA 2 24

TOTAL

12

0

1

1

10

24

Elaboración propia

RESUMEN DE LA PROPUESTA DE DRENAJE SUPERFICIAL TRANSVERSAL ESTRUCTURAS TRAMOS

ALCANTARILLA

Muro

PONTÓN

PUENTE

BADEN

TOTAL TRAMO Y RUTA 1 DERECHA

I, II, III

67

4

3

4

30

108

TOTAL

67

4

3

4

30

108

Elaboración propia

5.2. - RECOMENDACIONES 5.2.1. - De la Hidrología Se recomienda, la atención debida a la disponibilidad de registros hidrometeorológicos, propiciando el repotenciamiento y/o instalación de las estaciones de control; las mediciones en el tiempo, permitirán validar las estimaciones efectuadas. 5.2.2. - Del Drenaje Se recomienda la atención prioritaria del drenaje, por su importancia, no debiendo prescindirse de su construcción, garantizando de este modo, un buen conservamiento de los caminos vecinales, y con ello la inversión a realizarse. 5.2.3. - De las Estructuras de Cruce 5.2.3.1. - De su ubicación Las progresivas dadas para las Estructuras de cruce, en especial las Alcantarillas, Badenes y Puentes, tendrían un carácter referencial, debiéndose precisar en el estudio definitivo.

5.2.3.2. - De su protección Las entradas y salidas de las Alcantarillas deberán ser protegidas y encauzadas, con el objeto de evitar procesos erosivos. 5.2.4.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - PUENTES En el Estudio de HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL DE LOS RÍOS, Proyecto “Construcción de trocha carrozable Carhuahuran – Cercan – Ccanccayllo – Toro Toro – Sullccapallcca – Yuraccasa – Canrao – Choccehuichcca en los Distritos de Huanta – Provincia de Huanta – Ayacucho”, se formulan las siguientes Conclusiones y Recomendaciones: 5.2.4.1.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - PUENTES En el Análisis de Máximas Avenidas, Método SCS, y con los parámetros geomorfológicos respectivos, área de cuenca de 4053.36 Km2 (Qmax = 510.00 m3/seg para un período de retorno 100 años), se obtuvo el siguiente rango de caudales máximos instantáneos referenciales para los períodos de retorno (5 – 500 años), en el rango de precipitación máxima en 24 horas establecidas: PROYECTO PUENTE TIPO I RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTÁNTANEOS MÉTODO SCS PERÍODO RETORNO (Tr) Años 10 20 50 100 200 500 1000

Ppmax24hr (mm)

Qmax (m3/seg)

48.11 53.03 59.41 64.19 28.95 75.23 79.98

11.35 14.03 17.73 20.65 23.67 27.79 31.00

Qinst. 3 (m /seg) 23.94 29.59 37.39 43.55 49.90 58.60 65.37

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PUENTE TIPO II RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTÁNTANEOS MÉTODO SCS Ppmax24hr (mm)

Qmax (m3/seg)

10 20 50 100 200 500

48.11 53.03 59.41 64.19 28.95 75.23

7.79 9.63 12.17 14.18 16.25 19.08

15.91 19.67 24.85 28.94 33.17 38.94

1000

79.98

21.28

43.45

PERÍODO RETORNO (Tr) Años

Fuente: Elaboración propia

Qinst. 3 (m /seg)

PROYECTO PUENTE TIPO III RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTÁNTANEOS MÉTODO SCS PERÍODO RETORNO (Tr) Años

Ppmax24hr (mm)

Qmax (m3/seg)

48.11 53.03 59.41 64.19 28.95 75.23 79.98

1.69 2.09 2.65 3.08 3.53 4.15 4.63

10 20 50 100 200 500 1000 Fuente: Elaboración propia

Qinst. 3 (m /seg) 4.49 5.55 7.01 8.16 9.36 10.99 12.26

La determinación teórica fue contrastada con el caudal máximo extraordinario (Qmax), determinado por el Método Sección Pendiente y las marcas de las aguas máximas históricas; en la sección de control del PP y otros métodos deterministicos, habría ocurrido un Qmax = 350 m3/seg. Y un Qmax inst. 455 m3/seg al que le correspondería un período de retorno mínimo referencial de 50 a 500 años (rango superior de precipitación mínimo referencial de 50 a 500 años (rango superior de precipitación máxima 24 HR). PROYECTO PUENTE I RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 36.19 40.89 45.40 51.23 55.60 59.96 65.70 70.05

-

35.21 42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 5.73 - 11.13 8.97 – 18.46 11.41 – 23.94 13.93 – 29.59 17.45 – 37.39 20.26 – 43.55 23.18 – 49.90 27.21 – 58.60 30.39 – 65.37

PROYECTO PUENTE II RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2 5 10 20 50 100 200 500

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 36.19 40.89 45.40 51.23 55.60 59.96 65.70

-

35.21 42.97 48.11 53.03 59.41 64.19 68.95 75.23

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS 3

Qi – Qs (m /seg) 3.81 – 7.40 5.96 – 12.27 7.58 – 15.91 9,26 – 19.67 11.60 – 24.85 13.14 – 28.94 15.40 – 33.17 18.09 – 38.94

1000

70.05

-

20.20 – 43.45

79.98

PROYECTO PUENTE III RÍO CERCAN CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS METODO SCS PERÍODO DE RETORNO (Años) 2 5 10 20 50 100 200 500 1000

RANGO PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR MICROCUENCA RÍO CERCAN Pi – Ps (mm) 29.09 35.21 36.19 42.97 40.89 48.11 45.40 53.03 51.23 - 59.41 55.60 64.19 59.96 68.95 65.70 75.23 70.05 79.98

RANGO CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS Qi – Qs (m3/seg) 1.08 - 2.09 1.68 – 3.46 2.14 – 4.49 2.61 – 5.55 3.27 – 7.01 3.80 – 8.16 4.35 – 9.36 5.10 – 10.99 5.70 – 12.26

En cuanto a la socavación local, y al asumirse para el diseño, para los caudales de diseño Q500i Q500s, la socavación total estaría en el orden de 3.00 m, para un diámetro Dm = 49.582 mm, en el puente en ambos estribos tanto el derecho como izquierdo la socavación es 3.00 m de profundidad. La socavación total, para un hipotético estribo (a 23,50 m de la margen izquierda) y con Dm = 46.534 mm, Q500i y Q500s sería de: de 3.00 m. El eje de los puentes sobre los ríos tiene una cota de fondo del lecho del río igual a 3449.427 m.s.n.m., para el puente tipo I Sobre el Rio Cercan. La longitud de la luz del puente, recomendada desde el punto de vista hidráulico es igual a 28.00 m. La cota del nivel de cimentación de estribos por efecto de socavación total ha de ser igual a 3446.427 m.s.n.m., para el puente del Sobre el Rio Cercan, considerando una profundidad de cimentación mínima por efectos de socavación igual a 2.00 a 3.00 m., disponiendo adicionalmente un enrocado de protección alrededor de la ubicación de los estribos consistente en piedras grandes con diámetro máximo de 50.0 cm. por razones de seguridad. Se realizo el cálculo de la socavación general, con diámetros medios, calculados a partir del análisis granulométrico del material conformante de la sección del control con valores de Dm = 46.534 – 49.582 mm, la socavación general, a lo largo del perfil de la sección estaría en el orden de máxima de la cota del nivel de cimentación de estribos por efecto de socavación total ha de ser igual a 3446.427 m.s.n.m., para el puente Tipo I del río Cercan, considerando una profundidad de cimentación mínima por efectos de socavación igual a 3.00 m. (Estudio de Mecánica de suelos con fines de Cimentación, Junio, 2013). SOCAVACIÓN GENERAL EN LA SECCIÓN DE CONTROL CAUDAL

DIÁMETRO MEDIO

RANGO SOCAVACIÓN GENERAL

(Q)

(Dm) (mm) 46.534 49.582 46.534 49.582

(S) (m) 0.89 0.86 2.71 2.65

Q 500i = 27.21 Q 500s = 58.60

SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA EN EL CENTRO DE LA SECCIÓN CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO

DIÁMETRO MEDIO

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA

(m3/seg) Q 500i = 18.10

(mm) 46.534 49.582 46.534

(m) 0.95 0.92 2.94

Q 500s = 38.94

49.582

2.87

SOCAVACIÓN GENERAL MÁXIMA EN EL CENTRO DE LA SECCIÓN CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO

DIÁMETRO MEDIO

PROFUNDIDAD SOCAVACIÓN MÁXIMA

(m3/seg) Q 500i = 5.10

(mm) 46.534 49.582 46.534 49.582

(m) 0.68 0.65 2.42 2.37

Q 500s = 11.00

La socavación general máxima – en el centro de la sección de control – estaría en el siguiente rango, según el caudal de diseño y el Diámetro medio: SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO I CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 27.21 Q 500s = 58.60

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.89 0.86 2.71 2.65

SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO II CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 18.10 Q 500s = 38.94

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.95 0.92 2.94 2.87

SOCAVACIÓN TOTAL PUENTE TIPO III CAUDAL MÁXIMO DE DISEÑO 3

(m /seg) Q 500i = 5.10 Q 500s = 11.00

COTA SOCAVACIÓN GENERAL (msnm) (mm) 2244.30 2244.99 2244.89 2245.11

COTA SOCAVACIÓN TOTAL (m) (m) 0.68 0.65 2.42 2.37

Los materiales que rodean a las áreas de influencia de los estribos y que servirán de apoyo a los estribos del puente Tipo I, está conformada principalmente por depósitos aluviales, generalmente este material está constituido por material granular como cantos rodados con arena, en eatado suelto en superficie y denso en profundidad que va densificándose conforme se aleja uno de la superficie en ambos estribos, con una capacidad portante de 3.440 kg/cm2 para el área de influencia del estribo derecho y con 3.420 kg/cm2 para el área de influencia del estribo izquierdo. Por criterio técnico se debe usar 4.50 m., de profundidad de socavación que son concordantes con los estudios geológicos y geotécnicos realizados. La cimentación donde se soportará la base del puente está conformada por grava mal graduada con arena y limos, por lo que son una zona adecuada para el desarrollo de este proyecto siempre y cuando se tomen en cuenta las recomendaciones establecidas para evitar el control y prevención de la erosión generalizada fluvial natural y ajustar la deposición y socavación local, sobrepasando la velocidad crítica de resistencia del material que constituye el lecho, presentando un arrastre de sedimentos que antes no existía.

Considerar para la Socavación en la toma de decisiones para él diseño, la ubicación del estrato o basamento rocoso y hacer una falsa zapata en caso de ser necesario. 5.2.4.2. - RECOMENDACIONES -

Es necesario la instalación de estructuras de encauzamiento mínimas aguas arriba del puente y sobre ambas márgenes, consistente en alas de los estribos ubicadas a 45° con respecto a la dirección del flujo de agua del río.

-

Considerar para el diseño de los Proyectos Puentes Construcción de la Trocha carrozable en los tres tramos 2013, un rango de caudales máximos instantáneos en los ríos y de las quebradas, para un período de retorno no menor de 100 años.

-

Se recomienda que ambas márgenes del tramo critico derecha e izquierda del río Cercan y otros riachuelos en el ámbito del proyecto (Puente Tipo I, L = 28 m), la capacidad de carga admisible para las estructuras del Estribo Derecho ha de quedar limitado hasta un valor corregido de 3.087 Kg/cm2; tanto para condiciones dinámicas como estáticas y la capacidad de carga admisible para la estructura del Estribo Izquierdo ha de quedar limitado hasta un valor de 3.201 Kg/cm2; tanto para condiciones dinámicas como estáticas y una profundidad de socavación de 4.50 m en ambos estribos.

-

Prever el diseño de obras de protección y/o encauzamiento, en las márgenes derecha e izquierda, y de preferencia con muros de contención flexible en base a gaviones, de fácil construcción y aprovechando el material disponible en el cauce (depósitos aluviales, cantos rodados). También tanto aguas arriba y aguas abajo tal como nos indica el perfil longitudinal del río se presenta una pendiente fuerte y el Número de Froude mayor de 1 – sección de control; se recomienda para dar una alternativa de solución a dicho comportamiento colocar pozas disipadoras de energía con la finalidad de disminuir la energía cinética y transformando el flujo supercrítico a flujo subcrítico; de la manera de disminuir las ondas cinemáticas y ondas dinámicas en el tramo de la ubicación del puente Cercan y otros que producirían una socavación local.

-

Se recomienda que los estribos derecho del puente Tipo II, de ser armado con referente a la altura del estribo calculado para el diseño mayor de 8.00 mts y a la capacidad portante de 2.870 kg/cm2 (Estribo Derecho) y la capacidad de carga admisible portante de 2.970 Kg/cm2 (Losa de 6 x 10 m) para la estructura del Estribo Izquierdo, debido también a la presencia de las ondas dinámicas u ondas de la muerte que se presenta en el tramo del puente proyectado de la sección de control produciéndose tanto aguas arriba una gran erosión y transporte de sedimentos en las épocas húmedas debido a la presencia de las precipitaciones en diferentes formas y presenta una zona de influencia con un alto riesgo de falla; y antecedentes históricos de los lugareñas, son razones suficientes de justificación técnica que se deben tomar en cuenta en el diseño estructural del puente proyectado. Ademas tanto el estribo derecho e izquierdo con una losa de 6 x 12 m la capcidad portante admisible es de 3.44 kg/cm2 y la corregida de 3.57 kg/cm2 “Estudio Geológico e Geotécnico del 2013”.

-

Se recomienda efectuar la descolmatación del cauce del río tanto aguas arriba y aguas abajo de la sección de control para no permitir el cambio de la rasante en el perfil longitudinal del río y asimismo el tipo de flujo poduciendo socavación local en el tramo de influencia del puente.

-

Se recomienda que por intermedio de la Municipalidad Provincial de Huanta se solicite una resolución Ministerial con respecto a la faja marginal en ambas riberas del río de acuerdo a Ley de Recursos Hídricos N° 29338 y su Reglamento, para ser considerada como zona intanguible. VI.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICA

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16.- MTC, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, Vivienda y Construcción, Reglamento Nacional de Construcciones, Normas Técnicas de Edificación, “S. 110 Drenaje Pluvial Urbano”, Lima, Perú, 2001. 17.- MOP – DV, Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad de Chile, “Manual de Carretera, Volumen 3 Instrucciones de Diseño, Hidrología y Drenaje”, 1981. 18.- PARAUD, Raúl, “Apuntes del Curso de Caminos – Drenaje”, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú, 1972. 19.- ARMCO, “Manual de Productos de Acero para Drenaje y Construcción Vial”, American Iron, 1981. 20.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio Hidrológico e Hidráulica Fluvial de los Puentes de Chacabamba y Pincos Proyecto “Construcción Carretera de Integración Paras – TotosChuschi, Tramo Chacabamba – Totos – Pampa Pincos – Ayuta. Agosto, 2009. 21.- MINISTERIO DE AGRICULTURA PERÚ, Estudio “EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPAS ” Autoridad Nacional del Agua – ANA, Administración Local de Agua Ayacucho – ALA. Diciembre 2010. 22.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime Jose, Estudio de Hidrología e Hidráulica Fluvial del Proyecto Construcción del Puente Carrozable Pumascca L = 14.00 m. Carretera de Acceso de la Localidad de Qarhuapampa Distritos Tambo, Provincia La Mar – Ayacucho” Agosto 2010. 23.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto Puente Materpo Provincia Huancasancos – Ayacucho, Julio, 2008. 24.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto Puente Tatacaca Provincia Huancasancos – Ayacucho, Julio, 2008. 25.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto Puente Mutuyniyocc Provincia Huancasancos – Ayacucho, Julio, 2008. 26.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología – Drenaje – Hidráulica Fluvial Trocha Carrozable Pumasapo – Manzanayocc – Urubamba – San Andrés – Espinozayocc – Taccra Longitud de 50.026 Km. Distritos de Sancos Provincia de Huancasancos, Julio del 2008. 27.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología – Drenaje – Hidráulica Fluvial Trocha Carrozable Utari – Laguna Ccallaccocha – Chaclaccniyocc, Distritoss De Sancos y Santiago de Lucanamarca Longitud de 68.003 Km. Provincia de Huancasancos, Julio del 2008. 28.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio Hidrológico e Hidráulico del Expediente Técnico del Proyecto “Construcción del Sistema de Riego Masinga del Distritos de Tambo – Provincia de La Mar – Ayacucho”. 2011. 29.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Perfil Técnico a Nivel de Prefactibilidad y Expediente Técnico del Proyecto “MEJORAMIENTO E INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO EN LA LOCALIDAD DE VICOS Y OSNO BAJO, DISTRITOS DE TAMBO, PROVINCIA DE LA MAR, REGIÓN AYACUCHO. Octubre, 2011.

30.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, 22.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL CAMINO VECINAL SANKIROSHI-MARONTUARI Distritos de Pichari – La Convención – Cuzco” Puente L = 33.60 M Km 7 + 200 – Ayacucho, Mayo, 2012. 31.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL CAMINO VECINAL NOGALPAMPA-MARAVILLAS DE NOGALPAMPA, Distritos de Pichari –

Provincia de La Convención – Cusco” Puente (Km 0 + 095) – Río OTARI L = 20.00m. Marzo, 2012. 32.- SÁNCHEZ ISLA, Jaime José, Estudio de Hidrología e Hidráulica del Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL CAMINO VECINAL NOGALPAMPA-MARAVILLAS DE NOGALPAMPA, Distritos de Pichari – Provincia de La Convención – Cusco” Puente (Km 0 + 630) – Río PERIAVENTINI L = 15.00m. Marzo, 2012.

VII.- PANEL FOTOGRAFICO

FOTO 01: AFORAMIENTO DEL RIO CERCAN I – AGUAS ARRIBA DE LA SECCION DE CONTROL.

FOTO 02: OBSERVACION DEL MATERIAL DE ARRASTRE EN EL LECHO DEL CERCAN I.

FOTO 03: NIVELES DE HUELLAS EN LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO JOTJOLAY - QUESERA

FOTO 04: UBICACIÓN DE PUENTE DE LUZ = 6 mts. – CERCAN III

FOTO 05: OBSERVACION DE CALICATA PARA EL PUENTE LUZ = 28 mts.

VIII.- MAPAS

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DGI (Referencia N° 02, 0NERN), manifiesta que la zona del Proyecto del Cercan se ha utilizado un modelo deterministico de la Irrigación Ex – Cachi, así como otros ríos de las cuencas de Cajamarca – considerándose en nuestro caso, la cuenca del río Cercan – no se cuenta con información disponible referente al volumen de sedimentos en suspensión que transportan las aguas de dichos ríos. A partir de la información de otras zonas – se analizaron los registros de sedimentos en suspensión de 23 estaciones – las cuales presentan características parecidas, DGI, trató de evaluar el volumen medio anual de sedimentos en suspensión que puede transportar el río Cercan I en el lugar propuesto para la construcción de la estructuras del PUENTE CERCAN I del proyecto de las Localidades de Huanta y luego, el volumen de sedimentos que eventualmente ingresaría en el Punto de interés. A partir de estas estimaciones en el ríoCercan, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en el río Cercan en el punto de interés de la sección de control, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial. DGI, empleo las siguientes fórmulas: Qs = 12.45 Q11.4 Qs = 3.34 A1.4 Donde: Qs = Volumen anual de sedimentos en suspensión (Ton/año) Q1 = Volumen anual de flujo (MMC/año)

A = Área de la cuenca (Km2)

Para el río Cercan I, los tramos de interés (Área hasta la zona de ubicación del Puente Cercan I: A = 4053.36 Km2, está caracterizado por tener una pendiente moderada, cauce uniforme, velocidades medias a moderadas y volumen promedio anual de agua de aproxidamente 4567.5 MMC (145.00 m3/seg, caudal promedio anual), para el período 1964 – 2011. Resumiendo valores para el río Cercan I: Q1 = 39.16 MM, A = 18.50 Km2 Reemplazando en las fórmulas, se obtendrían los siguientes resultados para Qs: Qs = 567.19 Ton/año: f (Q1), Qs = 739.96 Ton/año: f(A) Puente

Cuadro N° 8.1. Resumen de Transporte de Sedimentos del Río Cercan I Transporte de Sólidos 3 Qs (m /seg) 2 qs (m /seg) Tasa de masa de rendimiento (Kg/seg)

Meyer – Peter 0.0274 0.0016 72.6962

Einstein 0.0353 0.0020 93.6239

Nielsen 0.3056 0.0173 809.71136

Promedio 0.0314 0.0018 83.1601

Tal como se ha indicado, las cantidades obtenidas, son sólo referenciales para el Transporte de Sedimentos, y de igual modo los cálculos hechos para el río Cercan I, pero del análisis de estos resultados, se puede deducir que el volumen de agua a utilizarse, no produciría mayores problemas en el sistema de la estructura Puente del Proyecto de las Localidades de Cercan I. Calidad del Agua en el Río Cercan I en el Punto de Interés Al haberse previsto en el Proyecto “CONSTRUCCION DE TROCHA CARROZABLE CARHUAHURAN – CERCAN – CCANCCAYLLO – TOROTORO – SULLCCAPALLCCA – YURACCASA – CANRAO – CHOCCEHUICHCCA EN LOS DISTRITOSS DE HUANTA – PROVINCIA DE HUANTA – AYACUCHO”, 2013; destinar los recursos hídricos disponibles del río Cercan, para uso del agua en la preparación de la mezcla, es importante definir su calidad. Para tal efecto, se efectuó el análisis de calidad de las aguas del río Cercan I y la sección de control del puente con fines constructivos, en base a los muestreos realizados en la fase de campo (Enero de 2013): en el punto de interés de la unidad hidrográfica, clasificación como Clase C1S1 respectivamente, es decir, sin limitaciones para su uso agrícola y preparación de mezcla del concreto propuesto. Calidad del Agua: Marco Teórico La calidad de agua de riego se evalúa por lo común de acuerdo con el contenido de sales solubles, el porcentaje de sodio y el contenido de boro y bicarbonatos. Cuanto mayor sea el contenido de sales solubles, tantos mayores serán los riesgos de producir un suelo salino o de hacer que el agua del terreno está menos disponible para las plantas.

Las aguas se dividen en cuatro clases (Manual N° 60, Laboratorio de Salinidad, Departamento de Agricultura de E.E.U.U. de N.A.), dependiendo de su contenido de sales solubles, evaluado mediante su valor de conductividad eléctrica (C.E). Calidad del Agua del Río Cercan I De lo expuesto, no toda agua es adecuada para el riego. La no apta puede contener sustancias químicas tóxicas y/o bacterias dañinas a las plantas o a personas y animales que se alimentan de ellas, o que al reaccionar con el suelo, pueden producir características de humedad no aparentes. La calidad del agua del río Cercan I con fines de uso agrícola y constructivo en el diseño de mezcla (punto y época de muestreo: Sección de control del Puente, y en estiaje), fue evaluada en base al análisis físico químico efectuado en el Laboratorio de Multiservicios “AGROLAB” Análisis de Suelos, Plantas, Aguas y Fertilizantes de Huamanga – Ayacucho, de la muestra tomada durante la fase de campo (08 de Enero 2013); el resultado de la muestra en el Cuadro N° 8.2. En base al análisis y al Diagrama de Wilcox, el agua del río Cercan I se ha clasificado como C1S1 en el punto de control del puente. Es decir, sin limitaciones para uso Agrícola. Calidad del Agua del Río Cercan I Las aguas del río Cercan I, a nivel del punto de ubicación del puente, se ha clasificado como C1S1, es decir de salinidad baja y de bajo contenido de sodio. Sin restricciones para su uso. Cuadro N° 8.2. Análisis de la Calidad de Agua del Río Cercan I PARÁMETROS

Huayllacocha

CE (ds/m)

0.61

pH

6.67

Ca (meq/l)

0.33

Mg (meq/l)

0.13

Na (meq/l)

0.21

K (meq/l)

0.06

Amonio

0.00

CO3 (meq/l)

0.00

HCO3 (meq/l)

0.29

Cl (meq/l)

0.45

NO3 (meq/l)

0.00

SO4 (meq/l)

0.02

PO4 (meq/l)

NC

Sólidos en suspensión (gr/litro)

0.2

Turbidez (UNT)

6

Dureza Total (ppm CaCO3)

56

CLASIFICACIÓN C1S1 Fuente: Análisis de Aguas – Multiservicios “AGROLAB”

RESUMEN DE ENSAYOS QUÍMICOS DEL AGUA RÍO CERCAN Sulfatos 9.40 ppm

SST: 108.0 ppm Cloruros 14.2