Canalización de la Quebrada Auri y del drenaje pluvial

MEMORIA DESCRIPTIVA

Antecedentes

•  INTRODUCCION

Expediente Técnico "CANALIZACION DE LA QUEBRADA AURI Y DEL DRENAJE PLUVIAL DEL SECTOR ASOCIACION DE VIVIENDAS JOSE CARLOS MARIATEGUI " EN EL CENTRO POBLADO DE CASTILLO GRANDE, el mismo que fue realizado en común acuerdo de los pobladores y ejecutado con recursos propios, para luego financiar su ejecución a través de la Municipalidad Provincial de Leoncio Prado.

A través del presente proyecto se pretende completar el desarrollo de la localidad en la zona este de Tingo Maria, dándoles infraestructura que garanticen el desarrollo sostenido de los pobladores hasta recuperar un nivel aceptable que de seguridad a las familias que conforman la población.

La problemática de esta parte de la población es que debido a las precipitaciones pluviales muy intensas y permanentes en la temporada de invierno y parte del verano se producen inundaciones de las viviendas aledañas al cauce de la cuenca sobre LA ZONA, tornándose intransitable y dañando las construcciones existentes. Producto del arrastre de residuos se genera también olores nauseabundo siendo un grave riesgo con peligro de focos infecciosos.

•  OBJETIVOS

Objetivo General

• El Objetivo del presente proyecto es mejorar las condiciones de vida de los pobladores del SECTOR EN ESTUDIO.

Objetivos específicos

• Construcción de una infraestructura para la canalización de las aguas provenientes del drenaje pluvial.

• Mejorar el ornato de esta parte de la ciudad, puesto que con el funcionamiento del sistema de drenaje las aguas provenientes de las precipitaciones pluviales ya no discurrirán por las calles más bien por un canal y que será evacuado al rió de cauce natural.

• Mitigar el riesgo de generación de enfermedades infecto contagioso

UBICACION

El CPM CASTILLO GRANDE y los habitantes del, pobladores de la zona este de Tingo Maria; políticamente quedan definidos de la siguiente manera:

DISTRITO : Rupa Rupa

PROVINCIA : Leoncio Prado

DEPARTAMENTO : Huanuco

La capital de la provincia, Tingo Maria, se ubica entre las coordenadas:

Geográficas:

09º17´49" de latitud sur

76º00´06" de latitud oeste

Altitud de 660 m.s.n.m

UTM:

Norte = 8972158.829

Este = 389988.537

Altitud de 660 m.s.n.m.

Limites:

Por el Norte, con el departamento de San Martín

Por el Este, con el departamento de Loreto

Por Sur, con el departamento de Huanuco

Por el Oeste. Con las provincias de Marañón y Huamalies

La ruta más importante a la zona del proyecto es la vía que une la carretera Central con la carretera Marginal de la Selva, teniéndose el siguiente kilometraje entre las ciudades más importantes:

TABLA 1

•  POBLACION

Se cuenta con aproximado de 400 habitantes, agrupados en 50 familias, que tienen con principal actividad el comercio informal y empleados públicos.

DESCRIPCION DE LA OBRA "CANALIZACION"

Se programa la construcción de la canalización de la quebrada Auri y obras de arte para el drenaje pluvial convencional, consistente en un canal de sección trapezoidal de concreto ciclópeo y los pases de calles y peatonales será de concreto armado.

•  METODOLOGIA DE DISEÑO

Para el dimensionamiento de la sección de canal se ha considerado lo siguiente:

• No profundizar en exceso para no elevar el costo

• La velocidad de diseño no supere el máximo permisible el cual permita el control de la sedimentación.

• Reducir al mínimo el movimiento de tierras.

• La selección del trazo de la rasante del fondo del canal es lógico, de acuerdo a la pendiente del terreno.

• Capacidad de captar el volumen de agua en una lluvia de intensidad promedio.

• El caudal de agua promedio que desemboca de la cuenca.

ESTUDIO HIDROLOGICO

•  INTRODUCCION

El objetivo del estudio hidrológico está orientado a la determinación de los caudales de las avenidas de las quebradas correspondientes al área del micro cuenca comprometida con el diseño del CANAL DE DRENAJE.

La quebrada que a continuación se indica con su respectivo caudal es la principal fuente de información utilizado para el diseño de la canalización:

• Quebrada Q = 17.80 Lt /seg

La singularidad de las cuencas de las quebradas de la selva en lo referente al relieve y los suelos sobre el cual se desarrollan, aunados a las condiciones ecológicas y meteorológicas que presentan, son aspectos de trascendental importancia que inciden en una adecuada evaluación de los recursos; en ese sentido, la determinación probabilística de los eventos extraordinarios, como el caso de las Avenidas, requiere n de una confiable y suficiente información para el análisis.

La selva peruana paradójicamente es la región del país que adolece de la mayor carencia de información, expresada en una muy escasa e imprecisa cartografía a consecuencia de la abundante vegetación que presenta, así como la casi inexistencia información hidrológica debido a la baja densidad de observatorios hidrometeoro lógico en tan vasta superficie hidrográfica; estos aspectos sé traducen como una limitación para el análisis estadísticos de los eventos históricos. Dentro de esta coyuntura, metodología adoptada en el estudio se sustenta principalmente en criterios de regionalización con transferencia de información de áreas afines a la del estudio.

•  QUEBRADA EN ESTUDIO

De igual manera se ubico la quebrada según sus coordenadas UTM y altura desde el inicio al final de la quebrada en estudio:

A continuación su ubicación y altura.

Quebrada

Inicio UTM 8976383N 0391899E (667.00 m.s.n.m)

Final UTM 8979632N 0390994E (665.00 m.s.n.m)

La quebrada – cuenca referida desemboca respectivamente.

Las condiciones locales diagnosticadas in situ, presentan evidencias que los significativos flujos de avenidas en la parte baja de la quebrada a su paso arrastra lodo, malezas y troncos las cuales desembocan al canal existente en la avenida amazonas el cual no es suficiente por no contar con una sección que permita la evacuación de las aguas y los arrastres.

PARAMETROS FISIOGRAFICOS

La compleja función hidrológica de una quebrada depende de sus características físicas y climáticas que ejercen efectos determinantes en su comportamiento, dichas características influirán en el reparto de la escorrentía superficial a lo largo de los cursos de agua, siendo la responsable del comportamiento y magnitud de las avenidas que se presentan en la quebrada.

2.3.1 AREAS DE LA CUENCA (A)

Se ha determinado y medido la superficie de la cuenca desde el punto de captación, obteniéndose:

Quebrada Área (Km2) 0.050

2.3.2 PERIMETRO DE LA CUENCA (P)

El perímetro o contorno de la cuenca es:

Quebrada Área (Km2) 0.90

2.3.3 ANCHO MEDIO DE LA CUENCA (W)

El resultado de dividir el área de la cuenca, entre la longitud del curso mas largo que contenga la misma. Su relación es:

W = A / L,

Donde:

W: Ancho medio de la cuenca en Km.

A: Área de la cuenca, en km2

L: Longitud del curso mas largo, en Km

Quebrada W (Km2) 0.10

2.3.4 COEFICIENTE DE COMPACIDAD

El coeficiente de compacidad nos indica la relación que existe entre el perímetro de la cuenca y de un circulo de área similar al de la cuenca en estudio.

Sí el valor Kc. Es igual a la unidad indicada que la cuenca tiene forma circular, la que permite mayor oportunidad de crecientes, ya que los tiempos de concentración serán iguales para todos los puntos, sí por el contrario el valor Kc. Supera la unidad se trata de una cuenca que tiene a ser alargada.

Reemplazando:

Quebrada Kc 1.14

Este resultado nos indica que las quebradas presentan diferentes formas apreciándose mayormente formas alargadas, donde su aumento de caudal será gradual a su respuesta hidrológica a las fuertes precipitaciones.

• FACTOR DE FORMA (Ef)

El comportamiento de la tendencia mayor o menor de las avenidas extraordinarias en las cuencas es representado por la relacion entre el ancho medio de la cuenca y la longitud del curso de agua mas largo.

Los valores que se aproximen a la unidad reflejan la mayor tendencia de cuenca a la presencia de avenidas extraordinarias de gran magnitud

Su relación

Estos valores indican que las quebradas de prolongación cayumba, al producirse fuertes precipitaciones, el incremento de las aguas seria gradual.

• DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

Es la relación entre la longitud total de los cursos de agua perennes e intermitentes de una cuenca ( curso principal y tributario) y el área de la misma.Este parámetro nos indica la capacidad que tiene la cuenca para drenar las aguas de escorrentía. Su relación es:

Reemplazando valores:

Quebrada Ff

Jr. Cayumba 10.00

• PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL (S)

Es un factor que incluye en la velocidad del escurrimiento superficial, determinado por lo tanto el tiempo que el agua de lluvia demora en escurrir en los lechos fluviales que forman la red de drenaje. La pendiente del curso principal se determina considerando el desnivel entre el punto mas alto de la quebrada y él mas bajo dividido por la longitud de dicho tramo.

Realizando la evaluación correspondiente tenemos:

Quebrada S (%) 0.01

• CLIMATOLOGIA

El clima de las quebradas en estudio se caracteriza por presentar un clima lluvioso cálido húmedo.

• Temperatura

Esta región presenta una temperatura máxima de 24.85° C y mínima de 23.50° C.

La temperatura media anual en la zona varia con la altitud, Así pues presenta una temperatura media anual de 24.24° C.

La información climatologica se ha efectuado en base a los datos metereologico de las estaciones siguientes:

• Precipitaciones

Para conocer la distribución espacial de la precipitación en la cuenca se ha elaborado la correlación entre la precipitación total anual vs altitud de la estaciones vecinas.

• Caudal Medio Multianual

No se dispone de estaciones de aforo de la cuenca, sin embargo se cuenta con información de ríos vecinos y estaciones cercanas al área de estudio, por lo tanto para evaluar la disponibilidad de agua que se presenta la quebrada se han aplicado el siguiente procedimiento.

•  DETERMINACION DEL GASTO DE DISEÑO A TRAVES DEL METODO RACIONAL

Consistente en calcular la escorrentía máxima en base a las intensidades de precipitaciones, siendo la expresión para calcular el caudal de diseño de formula siguiente:

Q = 16.67CIA

Donde:

Q = Caudal de diseño (m3/seg)

I = Intensidad de la lluvia (m/min)

C = Coeficiente de escurrimiento (adm)

A = Area (Km2)

• Coeficiente de Escorrentía.

El agua de la lluvia que se precipita sobre la tierra, una parte discurre por la superficie de los terrenos. El coeficiente de escorrentía es la relación que existe entre el caudal que discurre y el caudal total precipitado.

Los coeficientes son variables según la estructura del suelo por donde transportara las aguas de lluvias.

En el cuadro siguiente se presentan los diferentes valores Ce, según el tipo de suelos y/o material.

Reemplazando datos en las formulas mencionadas tenemos:

Quebrada Caudal máximo (M3/seg) 0.065

Caudal de diseño

Q=max instant=Qmax diario (1+2.66/A0.30)

Donde:

Qmaxinst : caudal máximo instantáneo ( m3/seg )

Qmax . Diario: caudal máximo diario (m3/seg)

A : Área de la cuenca en Km2

Por lo tanto el caudal de diseño con un periodo de retorno de 100 años.

Quebrada

Caudal máximo Pr=100 Años ( M3/seg) 0.49

Conclusiones y recomendaciones

• CONCLUCIONES

• El caudal de diseño del jirón Iquitos es determinado para el diseño de los drenes en las parte baja de cada micro cuenca recolectora.

• Se ha juntado el aporte de la cuenca a los aportantes de las calles aledañas tales como el jirón Iquitos, y el jirón Padre Abad, quienes definen el caudal de diseño definitivo del canal, generalizado un colector de drenaje.

• La evacuación de las aguas circulantes por el canal de drenaje será en el canal de tierra existente en la Av. Iquitos cuadra 4 misma q. Auri, el cual debe de ser limpiado para lograr el objetivo del diseño del canal.

• La sección del canal se ha determinado rectangular el cual permitirá constructivamente optar por construir tapas de concreto que servirá de protección al canal, así como también servirá de vereda por contar con espacio reducido para la construcción de una vereda alterna.

• En el presente Expediente no se considera la utilización de maquinarias para la excavación, debiendo aprovechar la mano de obra y dar trabajo al personal de zona

• El canal de drenaje pluvial existente debe demolerse y dar paso a una nueva ESTRUCTURA DE DRENAJE por encontrarse en mal estado.

• RECOMENDACIONES

• Habiéndose observado que la evacuación del sistema de desague de aguas servidas lo efectúan en el canal de drenaje fluvial existente en mal estado; debe de tomarse acciones inmediatas para poder realizar la construcción del sistema de desague de aguas servidas, ya que pueden generar epidemias.

• Es indiferente la construcción en verano o invierno porque el proyecto se encuentra en zona con buena pendiente donde escurre rápidamente hacia las zonas bajas

• Para el relleno que se requiera en las paredes de la estructura (canal), es necesario la selección de las mismas y compactarlas adecuadamente de acuerdo a las especificaciones técnicas.

• Al realizar la prueba de escurrimiento de los drenes estas no deben rebasar los bordes indicados en los diseños.

• Una vez construido el canal debe de programarse la limpieza y mantener y mantener libre de material sedimentado para el correcto funcionamiento y evitar rebose de las aguas.

• No debe de existir conexiones de desague de aguas servidas al canal de drenaje pluvial.

3.3. PRESUPUESTO DE LA OBRA

El presupuesto del presente proyecto asciende a la suma de S/. 236,278.89 (Docientos treintaiseis mil doscientos setenta y ocho con 89/100 Nuevos Soles), dicho presupuesto consta con el aporte de la Municipalidad Provincial de Leoncio Prado "MPLP", en vista de que la Municipalidad de CPM "Castillo Grande no cuenta con el presupuesto necesario para este año 2011, a continuación se pasa a detallar dichos aportes:

3.4. PLAZO DE EJECUCIÓN DE LA OBRA

El plazo de ejecución de la obra es de 60 días calendarios.

3.5. MODALIDAD DE EJECUCION:

La modalidad de ejecución se recomienda por Administración Directa.

3.6. FINANCIAMIENTO

El financiamiento será con recursos provenientes de FONCOMUN.

Anexos

ANEXO Nº 1

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO QUEBRADA AURI SECTOR CRITICO "ASOCIACION DE VIVIENDA JOSE CARLOS MARIATEGUI / CASTLLO GRANDE

Grafico de Velocidad del cause principal

Grafico del Perfil del cause principal

4.1 ANALISIS DE RIESGO

Sabiendo que la fórmula para hallar el riesgo es la siguiente:

Riesgo = amenaza (vulnerabilidad (0 – 1) * cantidad

ESPECIFICACIONES TECNICAS.

• Datos generales:

• A (área de la cuenca) = 830 Ha (Arc View).

• L (longitud del cauce) = 108 m.

• S (pendiente del cauce)= 0.02 m/m

• Tiempo de concentración.

El Tiempo de Concentración se compone de dos sumandos:

El Tiempo de escorrentía.- Que es el tiempo que invierte la última gota de la primera lámina de lluvia caída que provoca escorrentía, en recorrer el terreno e introducirse en un imbornal de la red de drenaje urbano.

El Tiempo de recorrido: que es el tiempo que emplea la anterior gota de agua en desplazarse desde el mencionado imbornal hasta la sección de red de drenaje urbano considerada.

Tc: tiempo de concentración, en horas.

A: área de la cuenca, en kilómetros cuadrados.

L: longitud del cauce principal, en kilómetros.

So: diferencia de cotas entre puntos extremos de la corriente sobre L, en m/m.

La duración de la lluvia se toma generalmente igual al tiempo de concentración de la cuenca, pues cuando ésta alcanza esta duración toda el área de la cuenca está aportando al proceso de escorrentía.

Se saca un promedio de los dos tiempos de concentración (Tc) que da como resultado

Tc = 4.975 minutos

• Determinación de la intensidad máxima ( I máx )

Los años de registro utilizados fueron de 14 años, tomando solo las precipitaciones mayores de cada año, la cual se produjo la mayor precipitación en 1993 (187.76 mm)

Precipitación máxima en 24 horas Estación Tingo Maria

Fuente: Estación Meteorológica José Abelardo Quiñones – Tingo Maria

Intensidad máxima (I máx) para un periodo de retorno de 10 años (Fórmula citada por Vásquez – 2000)

Tabla de valores para el coeficiente de escorrentía

Puede tener los siguientes valores:

Según la tabla citada, el coeficiente a utilizar para una zona sin vegetación con un suelo arcillo se encuentra en un rango de 0.20 a 0.80; tomando en consideración el relieve del suelo opto por un coeficiente de escorrentía de 0.30.

4.1.1 AMENAZA

Se procedió a realizar los cálculos por diferentes métodos empíricos y directos de los cuales se obtuvo el siguiente cuadro:

También se descartó los métodos que estaban solo en función del área ya que utilizan constantes obtenidas de máximas crecientes ocurridas en el mundo, dando valores de Q demasiado elevados.

Se optó por utilizar el método de Mac Math ya que nos arroja datos con tiempo de retorno para diseños de defensa ribereña y el resultado del Q se aproxima a las secciones medidas en campo.

Cálculo De Las Máximas Avenidas según Mac Math

Fórmula:

Este caudal representa un valor para una frecuencia de cada diez años aproximadamente, luego por consideraciones de diseño éste se recomienda incrementarlo en un 80% más (Terán A., R. 1998)

Q =6.416 m3/seg. para un periodo de retorno de 10 años

Amenaza = 0.8

FICHA EVALUACION EN EL CAMPO PARA EVALUAR EL RIESGO.

Evaluación de las amenazas por inundaciones

Los procesos ascensionales o inundaciones se describen en términos de su frecuencia. Por ejemplo, una inundación de 100 años de período de retorno se refiere a un evento con una probabilidad de excedencia anual de 1% (es decir: hay un por ciento de probabilidad que suceda, durante un año dado, una inundación igual o todavía más fuerte). Para fines prácticos se delimitarán, en los mapas indicativos de amenaza, cuando esto es posible, las zonas afectadas por fenómenos de por lo menos100 años de período de retorno.

Cuando se realiza un análisis detallado de la amenaza por inundación, los límites de las llanuras de inundación de diferentes períodos de retorno (10 años, 50 años, 100 años, etc.) se pueden reflejar en un mapa con el fin de identificar las áreas donde la amenaza es más o menos significativa. Además, la información se suele completar por indicaciones sobre la profundidad del agua y su velocidad. La amenaza por inundación siempre se considerará grande cuando la profundidad del agua puede llegar a tener la altura de una persona o de un piso de edificio (1,50 ó 2,00 m), aunque sea con una probabilidad débil (100 años o más de período de retorno).

Fig. 8: Secuencia de cálculos hidrológicos e hidráulicos partiendo de las precipitaciones

Cálculos hidrológicos e hidráulicos (Fig. 8): Para realizar un estudio detallado para alguna zona de interés definida (a orillas de una quebrada o un río) y aprovechar los datos de precipitación (curvas intensidad-duración-frecuencia) que existen para las diferentes partes del país, el procedimiento más común es empezar por un estudio hidrológico de la cuenca vertiente. Para la probabilidad considerada (por ej. 1% / año) se determinan las precipitaciones más desfavorables (intensidades de precipitación en función del tiempo y del espacio); se estiman luego las abstracciones (parte de la lluvia que no contribuye directamente a la escorrentía, debido a la interceptación, la infiltración etc.) para obtener la precipitación efectiva (se utiliza a menudo el "coeficiente de escorrentía" o losnúmeros de curva SCS). Luego, se aplican modelos precipitación-escorrentía y modelos de tránsito de avenidas (fórmula racional, hidrograma unitario, onda cinemática, etc.) para obtener el hidrograma (caudal en función del tiempo) en la zona de interés. Para esta zona, un cálculo hidráulico (por ej. Con la fórmula de Manning) permite luego determinar las profundidades y velocidades máximas alcanzadas durante el pico de la crecida. Finalmente, las profundidades y velocidades permiten definir las intensidades del fenómeno las cuales, en conjunto con las probabilidades asociadas, permiten a su vez definir el grado de amenaza (ver por ej. Loat y Petraschek, 1997). Detalles de los métodos hidrológicos se pueden consultar en Aparicio (1999) y Chow y otros (1994). Para los cálculos hidráulicos, ver por ej. Chow (1994). Se pueden utilizar software como el WMS o el HEC-1 para los cálculos hidrológicos y programas como el HEC-RAS para los cálculos hidráulicos.

Cuando existe una estación hidrográfica cercana (medición continua de niveles del agua de un río) con por lo menos 20 años de observaciones (lo cual es muy difícil encontrar en Nicaragua) y se dispone además de buenos registros de aforos (relación entre el nivel y el caudal), se puede proceder a un ajuste de distribución de probabilidad de los caudales, y determinar directamente sobre esta base (sin pasar por las precipitaciones) los caudales que corresponden a cierta probabilidad, para luego proceder a los cálculos hidráulicos.

En el caso de fenómenos hidrológicos (inundaciones, crecidas repentinas, flujos de lodo y escombros), se utiliza generalmente el análisis de frecuencia para determinar las intensidades de fenómenos asociadas a diferentes probabilidades o períodos de retorno. Por ejemplo, se puede determinar así los caudales asociados a una probabilidad de excedencia anual de 1% (probabilidad de no-excedencia de 99% ó 0,99) en una estación hidrométrica (estación donde se miden los niveles de agua de un río o una quebrada y se estiman los caudales correspondientes).

Las distribuciones de probabilidad más comunes en hidrología son de tipo Normal, log-normal, Gumbel, log-Gumbel, y Pearson tipo III. Existen papeles de probabilidad en los cuales las observaciones históricas tienden a alinearse a lo largo de una recta cuando el tipo de distribución corresponde al fenómeno analizado. Cuando el tipo de distribución no es apropiado, los resultados del ajuste no deben utilizarse (debe cambiarse el tipo de papel o de distribución).

Para realizar un ajuste de calidad, se necesita por lo menos una serie de 20 máximos anuales observados. La calidad de los datos debe ser analizada previamente.