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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

ÍNDICE 1

INTRODUCCIÓN

…………………………………………………………………………..2

2

OBJETIVOS

2.1

Objetivos…………………………………………………………………………………………....2

2.1.1

Objetivo General…………………………………………………………………………………. ..2

2.1.2

Objetivos Específicos………………………………………………………………………………2

2.2

Generalidades………………………………………………………………………………………2

2.3

Ubicación……………………………………………………………………………………………2

2.3.1

Accesibilidad

3.

HIDROLOGÍA ……………………………………………………………………………………..4

3.1

Alcances………………………………………………………………………………....................5

…………………………………………………………………………………….2

……………………………………………………………………………………..4

3.2 Factores Hidrológicos y Geológicos que inciden en el Diseño Hidráulico de las Obras de Drenaje………………………………………………………………………………………………………..5 3.3

Estudios de Campo…………………………………………………………………………………7

3.4

Evaluación de la Información Hidrológica………………………………………………………..7

3.5

Área del Proyecto - Estudio de la(s) Cuenca(s) Hidrográfica(s)……………………………..9

3.6

Análisis Estadístico de Datos Hidrológicos……………………………………………………..10

3.6.1

Pruebas de bondad de ajuste……………………………………………………………………10

3.7

Determinación de la Tormenta de Diseño……………………………………….....................12

3.7.1

Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia……………………………………………………13

3.8

Tiempo de Concentración………………………………………………………………………...15

3.9

Estimación de Caudales………………………………………………………………………….15

3.9.1

Método Racional…………………………………………………………………………………..15

3.9.2

Hidrograma Unitario…………………………………………………………………..................20

3.9.2.2 Hidrogramas sintéticos……………………………………………………………………………21

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

ESTUDIO HIDROLOGIA 1. INTRODUCCIÓN Se hace necesario el estudio de hidrología, del rio Chumbao como parte esencial de un proyecto. El cual llega a influir en diversos aspectos en cualquier proyecto. El franqueamiento o pase de los ríos u otros cursos de agua, como quebradas y/o riachuelos que desembocan en el rio chumbao. Existen entidades encargadas de su control; principalmente las mediciones de caudales y precipitaciones.

2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo 2.1.1 Objetivo General -

Describir, evaluar, cuantificar y simular el funcionamiento de la cuenca como un sistema hidrológico integral de los sucesos del ciclo hidrológico, analizando las principales componentes como precipitación, temperatura, evapotranspiración y la escorrentía superficial como parámetro principal e importante.

2.1.2 Objetivos Específicos -

Evaluar las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas y/o sub cuencas que interceptan la cuenca.

-

Realizar el análisis estadístico con la información de precipitaciones disponible, determinar los caudales.

2.2 Generalidades El estudio hidrológico nos permitiría proyectar precipitaciones los que generarían escorrentías probablemente dañinas a las estructuras viales en sus diferentes aspectos. las Normas Peruanas nos permiten utilizar métodos sintéticos para determinar los caudales de diseño para periodos de retorno.

2.3 Ubicación Ubicación Política: Región

: Apurímac.

Provincia

: Andahuaylas

Distrito

: Andahuaylas -Talavera.

Lugar

: Andahuaylas –San Jerónimo – Talavera.

La cuenca del rio chumbao pertenece geográfica y políticamente a la jurisdicción de la provincia de Andahuaylas y departamento de Apurímac, siendo Andahuaylas la capital de la provincia.

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________ Las instancias administrativas existentes y judiciales de las instituciones del Estado se encuentran jerárquicamente centralizadas en esta capital. San jerónimo, Andahuaylas, Talavera, son 3 de los 20 distritos de la provincia de Andahuaylas y departamento de Apurímac. Ubicación Geográfica: La cuenca del chumbao se ubica en la zona central de la provincia de Andahuaylas, según la Dirección Regional de Transportes, Comunicaciones, Vivienda y Construcción. Está enclavado en los Andes del Perú, y está situada a 2738 m.s.n.m., Límites: Sus límites son: Por el Este

: Distrito de San Jeronimo.

Por el Oeste

: Centro Poblado Huayllapata - Posoccoy.

Por el Norte

: Distrito deTalavera - Chihuampata

Por el Sur

: Distrito de Ocobamba

GRÁFICO N°01: UBICACIÓN DEPARTAMENTAL, PROVINCIAL

GRAFICO N°02: UBICACIÓN DE LA ZONA DE PROYECTO

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

AREA DEL ESTU DIO

2.3.1 Accesibilidad Accesibilidad. Los distritos están interconectados vialmente desde San Jeronimo – Andahuaylas – Talavera por carretera asfaltada y trocha. Los accesos a la zona de estudio, es a través de la ruta terrestre vía asfaltada: CUADRO N°01 ACCESOS A LA ZONA DE PROYECTO PUENTE CHACAPUENTE DESCRIPCIÓN San Jeronimo – Andahuaylas – Talavera

DISTANCIA

T VIAJE

TIPO

18,23 km

1:00 hr

Asfalto, trocha

3 HIDROLOGÍA Este capítulo está enfocado en la determinación de descargas de diseño para las obras de cruce de cursos hídricos y obras longitudinales, de acuerdo a la exigencia hidrológica de la zona proveniente principalmente de precipitaciones extremas.

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

3.1

Alcances

Para el logro de los objetivos indicados se han llevado acabo las siguientes actividades: -

Caracterización morfológica e hidrológica de la zona donde se desarrolla los tramos.

-

Análisis de la información hidrológica disponible, en este caso, información pluviométrica obtenida de estaciones cercanas administradas por entidades oficiales.

-

Determinación del periodo de retorno a utilizar en el diseño de la obra de drenaje y con ello, obtener el caudal máximo de diseño.

3.2

Factores Hidrológicos y Geológicos que inciden en el Diseño Hidráulico de las Obras de Drenaje

El primer factor a considerar se refiere al tamaño de la cuenca como factor hidrológico, donde el caudal aportado estará en función a las condiciones climáticas, fisiográficas, topográficas, tipo de cobertura vegetal, tipo de manejo de suelo y capacidad de almacenamiento. Los factores geológicos e hidrogeológicos que influyen en el diseño se refieren a la presencia de aguas subterráneas, naturaleza y condiciones de las rocas permeables y de los suelos: su homogeneidad, estratificación, conductividad hidráulica, compresibilidad, etc. y también a la presencia de zonas proclives de ser afectadas por fenómenos de geodinámica externa de origen hídrico. Clima El clima de la cuenca del chumbao es clasificado como frio y templado. En invierno mucho menos lluvia que en verano. El clima se considera Cwb de acuerdo al systema de clasificación KöppenGeiger La temperatura media anual del valle se encuentra a 12.6 °C. Hay alrededor de precipitaciones de 796 mm. Climograma El mes más seco es junio, con 4 mm. 176 mm, mientras que la caída media en febrero. El mes en el que tiene las mayores precipitaciones del año.

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________ GRAFICO N°03

Diagrama de Temperatura El mes más caluroso del año con un promedio de 13.8 °C de noviembre. El mes más frío del año es de 10.3 °C en el medio de julio.

GRAFICO N°04

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________ Tabla Climática La diferencia en la precipitación entre el mes más seco y el mes más lluvioso es de 172 mm. Las temperaturas medias varían durante el año en un 3.5 °C. CUADRO N°02

Ríos y Quebradas La fuente principal del agua en la cuenca es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje.

3.3 Estudios de Campo Comprendió la recopilación y ordenamiento de la información disponible referida a planos, estudios y proyectos, inventarios sobre fuentes hídricas e infraestructura de riego, uso actual del agua e información meteorológica. (Ver Anexo, Inventario de Obras de Drenaje).

3.4 Evaluación de la Información Hidrológica La información pluviométrica que ha servido de base para la cuantificación de la escorrentía superficial es la correspondiente a precipitaciones máximas en 24 horas obtenidas de la estación más cercana y con características climatológicas similares a la zona de estudio, información proporcionada por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI): Precipitación máxima en 24 horas de la Estación Pluviométrica "Putacca". Período de registro: 2012-2017. La ubicación y características de la estación pluviométrica disponible en la zona de estudio, se presentan a continuación. Asimismo los registros proporcionados por Senamhi. ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA EN LA ZONA DE ESTUDIO

ESTACION

: HUANCABAMB A

CUENCA

CODIGO

: 002

PROVINCIA

: CHUMBAO : ANDAHUAYLA S

E

: 671382.05

S

: 8489473.15

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________ DEPARTAMENT O

: APURIMAC

ALTITUD

: 2918 msnm

CUADRO N°03 SERIE HISTÓRICA DISPONIBLE DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm) SENAMHI

GRAFICO N°05

Pp (mm)

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL ESTACION: HUANCABAMBA 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL

AGO.

SET.

OCT.

NOV.

DIC.

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

3.5

Área de estudio - Estudio de la(s) Cuenca(s) Hidrográfica(s)

Se ha efectuado un trabajo de reconocimiento de los tres tramos, se encuentra actualmente a nivel de via asfaltada. Se ha recabado información sobre la naturaleza vegetal, las principales depresiones naturales, la relación del suelo con su impermeabilidad, siendo de gran utilidad para la determinación de los parámetros morfológicos de las cuencas, sub cuencas, microcuencas o quebradas. Las quebradas o cursos de agua, se activan solamente en época de lluvias abundantes o extraordinarias, como las correspondientes al fenómeno del niño. Para efectuar la correcta delimitación de las cuencas se ha contado con información cartográfica del Instituto Geográfico Nacional, consistente en cartas topográficas de escala 1/100000 y visitas de campo, para una precisa ubicación del divortium acuarium en los planos, así como vistas por medio de google earth, como herramienta de complemento, teniendo en cuenta las características casi planas de la topografía de la zona, que no permiten identificar los causes que no son definidos y profundos. A continuación se presenta la ubicación y características geométricas de las cuencas hidrográficas identificadas en las cartas nacionales. PARAMETROS MORFOMETRICOS DE LA CUENCA GRAFICO N°08

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ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________

3.6 Análisis Estadístico de Datos Hidrológicos En este subcapítulo se realizará el análisis de frecuencias referido a precipitaciones máximas diarias, con la finalidad de estimar precipitaciones máximas para diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticos, los cuales pueden ser discretos o continuos, cuya estimación de parámetros se ha realizado mediante el Método de Momentos. Máximas en 24 horas para diferentes períodos de retorno, tal como se muestra a continuación: CUADRO N°14 PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO ESTACIÓN HUANCABAMBA 1995 – 2012

3.6.1 Pruebas de bondad de ajuste Las pruebas de bondad de ajuste son pruebas de hipótesis que se usan para evaluar si un conjunto de datos es una muestra independiente de la distribución elegida. En la teoría estadística, las pruebas de bondad de ajuste más conocidas son la

X2

y la

Kolmogorov – Smirnov, las cuales se describen a continuación. a) Prueba

X

2

Esta prueba fue propuesta por Karl Pearson en 1900, se aplica para verificar bondad de las distribuciones normales y log normales. Para aplicar la prueba, el primer paso es dividir los datos en un número k de intervalos de clase. Luego se calcula el parámetro estadístico: k

D=∑ ( θi−ε i )2 /ε i

(12)

i=1

Donde:

θi

Es el número observado de eventos en el intervalo i y

εi

Es el número

esperado de eventos en el mismo intervalo.

ε i se calcula como:

10

ESTUDIO HIDROLOGICO _______________________________________________________________________ ε i =n [ F ( Si ) −F ( I i) ] F ( Si )

Asimismo;

i ,

del intervalo

i=1,2, … , k

es la función de distribución de probabilidad en el límite superior

F ( Ii)

es la misma función en el límite inferior y

n

es el

número de eventos. Una vez calculado el parámetro

D

para cada función de distribución considerada,

se determina el valor de una variable aleatoria con distribución grados de libertad y un nivel de significancia

X

2

para ν = k-1-m

∝ , donde m es el número de

parámetros estimados a partir de los datos. Para aceptar una función de distribución dada, se debe cumplir:

D≤ X 21−∝ ,k−1−m El valor de

X

2 1−∝, k−1−m

se obtiene de tablas de la función de distribución

Cabe recalcar que la prueba del

X

2

X

2

.

, desde un punto de vista matemático solo

debería usarse para comprobar la normalidad de las funciones normal y Log normal. b) Prueba Kolmorov – Smirnov Método por el cual se comprueba la bondad de ajuste de las distribuciones, asimismo permite elegir la más representativa, es decir la de mejor ajuste. Esta prueba consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre la función de distribución de probabilidad observada Fo(xm) y la estimada F(xm): D = máx / Fo(xm) – F(xm)/ Con un valor crítico d que depende del número de datos y el nivel de significancia seleccionado (Tabla Nº 03). Si D