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Estudio Hidrológico de Cuenca. Embalse para el Control de Crecientes (página 3)

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Partes: 1, 2, 3

A continuación se muestra el esquema de las subcuencas.

Hidrograma en Intersección del Canal "Oeste" y Canal "Las Calaveras"

Fecha

Hora

Entrada(m3/s)

Salida(m3/s)

05-feb-03

1800

67,522

67,522

04-feb-03

600

0

0

05-feb-03

1900

69,071

69,071

04-feb-03

700

0

0

05-feb-03

2000

70,463

70,463

04-feb-03

800

0,225

0,225

05-feb-03

2100

71,739

71,739

04-feb-03

900

0,513

0,513

05-feb-03

2200

72,895

72,895

04-feb-03

1000

0,88

0,88

05-feb-03

2300

73,71

73,71

04-feb-03

1100

1,399

1,399

05-feb-03

2400

74,382

74,382

04-feb-03

1200

2,006

2,006

06-feb-03

100

74,937

74,937

04-feb-03

1300

2,901

2,901

06-feb-03

200

75,401

75,401

04-feb-03

1400

3,953

3,953

06-feb-03

300

75,688

75,688

04-feb-03

1500

5,119

5,119

06-feb-03

400

75,693

75,693

04-feb-03

1600

6,382

6,382

06-feb-03

500

75,556

75,556

04-feb-03

1700

7,794

7,794

06-feb-03

600

75,271

75,271

04-feb-03

1800

9,387

9,387

06-feb-03

700

74,905

74,905

04-feb-03

1900

11,073

11,073

06-feb-03

800

74,42

74,42

04-feb-03

2000

12,908

12,908

06-feb-03

900

73,829

73,829

04-feb-03

2100

14,82

14,82

06-feb-03

1000

73,182

73,182

04-feb-03

2200

16,873

16,873

06-feb-03

1100

72,506

72,506

04-feb-03

2300

19,149

19,149

06-feb-03

1200

71,879

71,879

04-feb-03

2400

21,536

21,536

06-feb-03

1300

71,089

71,089

05-feb-03

100

24,028

24,028

06-feb-03

1400

70,179

70,179

05-feb-03

200

26,538

26,538

06-feb-03

1500

69,222

69,222

05-feb-03

300

29,188

29,188

06-feb-03

1600

68,205

68,205

05-feb-03

400

31,987

31,987

06-feb-03

1700

67,172

67,172

05-feb-03

500

34,781

34,781

06-feb-03

1800

66,071

66,071

05-feb-03

600

37,574

37,574

06-feb-03

1900

64,913

64,913

05-feb-03

700

40,349

40,349

06-feb-03

2000

63,73

63,73

05-feb-03

800

43,168

43,168

06-feb-03

2100

62,569

62,569

05-feb-03

900

46,006

46,006

06-feb-03

2200

61,412

61,412

05-feb-03

1000

48,844

48,844

06-feb-03

2300

60,211

60,211

05-feb-03

1100

51,607

51,607

06-feb-03

2400

58,998

58,998

05-feb-03

1200

54,292

54,292

07-feb-03

100

57,768

57,768

05-feb-03

1300

56,811

56,811

07-feb-03

200

56,533

56,533

05-feb-03

1400

59,218

59,218

07-feb-03

300

55,299

55,299

05-feb-03

1500

61,521

61,521

07-feb-03

400

53,962

53,962

05-feb-03

1600

63,738

63,738

07-feb-03

500

52,594

52,594

05-feb-03

1700

65,827

65,827

07-feb-03

600

51,191

51,191

Hidrograma Intersección Canal "Las Calaveras" y Ruta Nº34

Fecha

Hora (hs)

Entrada (m3/s)

Salida (m3/s)

07-Feb-03

3

57.185

57.185

04-Feb-03

6

0

0

07-Feb-03

4

55.807

55.807

04-Feb-03

7

0

0

07-Feb-03

5

54.397

54.397

04-Feb-03

8

0.422

0.422

07-Feb-03

6

52.952

52.952

04-Feb-03

9

1.207

1.207

07-Feb-03

7

51.48

51.48

04-Feb-03

10

2.338

2.338

07-Feb-03

8

49.971

49.971

04-Feb-03

11

3.989

3.989

07-Feb-03

9

48.369

48.369

04-Feb-03

12

6.162

6.162

07-Feb-03

10

46.735

46.735

04-Feb-03

13

9.084

9.084

07-Feb-03

11

45.065

45.065

04-Feb-03

14

12.398

12.398

07-Feb-03

12

43.377

43.377

04-Feb-03

15

15.798

15.798

07-Feb-03

13

41.715

41.715

04-Feb-03

16

19.076

19.076

07-Feb-03

14

40.105

40.105

04-Feb-03

17

22.132

22.132

07-Feb-03

15

38.527

38.527

04-Feb-03

18

24.99

24.99

07-Feb-03

16

36.983

36.983

04-Feb-03

19

27.463

27.463

07-Feb-03

17

35.468

35.468

04-Feb-03

20

29.544

29.544

07-Feb-03

18

34.062

34.062

04-Feb-03

21

31.267

31.267

07-Feb-03

19

32.778

32.778

04-Feb-03

22

32.706

32.706

07-Feb-03

20

31.558

31.558

04-Feb-03

23

33.978

33.978

07-Feb-03

21

30.401

30.401

04-Feb-03

24

35.063

35.063

07-Feb-03

22

29.283

29.283

05-Feb-03

1

36.18

36.18

07-Feb-03

23

28.241

28.241

05-Feb-03

2

37.389

37.389

07-Feb-03

24

27.262

27.262

05-Feb-03

3

38.807

38.807

08-Feb-03

1

26.319

26.319

05-Feb-03

4

40.489

40.489

08-Feb-03

2

25.4

25.4

05-Feb-03

5

42.314

42.314

08-Feb-03

3

24.498

24.498

05-Feb-03

6

44.251

44.251

08-Feb-03

4

23.659

23.659

05-Feb-03

7

46.335

46.335

08-Feb-03

5

22.853

22.853

05-Feb-03

8

48.563

48.563

08-Feb-03

6

22.073

22.073

05-Feb-03

9

50.929

50.929

08-Feb-03

7

21.311

21.311

05-Feb-03

10

53.38

53.38

08-Feb-03

8

20.56

20.56

05-Feb-03

11

55.824

55.824

08-Feb-03

9

19.897

19.897

05-Feb-03

12

58.242

58.242

08-Feb-03

10

19.266

19.266

05-Feb-03

13

60.535

60.535

08-Feb-03

11

18.667

18.667

05-Feb-03

14

62.76

62.76

08-Feb-03

12

18.091

18.091

05-Feb-03

15

64.917

64.917

08-Feb-03

13

17.525

17.525

05-Feb-03

16

67.019

67.019

08-Feb-03

14

16.982

16.982

05-Feb-03

17

69.014

69.014

08-Feb-03

15

16.451

16.451

05-Feb-03

18

70.635

70.635

08-Feb-03

16

15.93

15.93

05-Feb-03

19

72.124

72.124

08-Feb-03

17

15.41

15.41

05-Feb-03

20

73.467

73.467

08-Feb-03

18

14.902

14.902

05-Feb-03

21

74.698

74.698

08-Feb-03

19

14.42

14.42

05-Feb-03

22

75.819

75.819

08-Feb-03

20

13.95

13.95

05-Feb-03

23

76.605

76.605

08-Feb-03

21

13.492

13.492

05-Feb-03

24

77.253

77.253

08-Feb-03

22

13.044

13.044

06-Feb-03

1

77.78

77.78

08-Feb-03

23

12.604

12.604

06-Feb-03

2

78.219

78.219

08-Feb-03

24

12.174

12.174

06-Feb-03

3

78.485

78.485

09-Feb-03

1

11.749

11.749

06-Feb-03

4

78.468

78.468

09-Feb-03

2

11.326

11.326

06-Feb-03

5

78.309

78.309

09-Feb-03

3

10.904

10.904

06-Feb-03

6

77.992

77.992

09-Feb-03

4

10.516

10.516

06-Feb-03

7

77.591

77.591

09-Feb-03

5

10.157

10.157

06-Feb-03

8

77.071

77.071

09-Feb-03

6

9.816

9.816

06-Feb-03

9

76.442

76.442

09-Feb-03

7

9.492

9.492

06-Feb-03

10

75.752

75.752

09-Feb-03

8

9.179

9.179

06-Feb-03

11

75.028

75.028

09-Feb-03

9

8.878

8.878

06-Feb-03

12

74.357

74.357

09-Feb-03

10

8.591

8.591

06-Feb-03

13

73.526

73.526

09-Feb-03

11

8.311

8.311

06-Feb-03

14

72.578

72.578

09-Feb-03

12

8.033

8.033

06-Feb-03

15

71.585

71.585

09-Feb-03

13

7.756

7.756

06-Feb-03

16

70.53

70.53

09-Feb-03

14

7.502

7.502

06-Feb-03

17

69.458

69.458

09-Feb-03

15

7.257

7.257

06-Feb-03

18

68.322

68.322

09-Feb-03

16

7.022

7.022

06-Feb-03

19

67.129

67.129

09-Feb-03

17

6.795

6.795

06-Feb-03

20

65.906

65.906

09-Feb-03

18

6.571

6.571

06-Feb-03

21

64.702

64.702

09-Feb-03

19

6.356

6.356

06-Feb-03

22

63.504

63.504

09-Feb-03

20

6.144

6.144

06-Feb-03

23

62.262

62.262

09-Feb-03

21

5.935

5.935

06-Feb-03

24

61.008

61.008

09-Feb-03

22

5.726

5.726

07-Feb-03

1

59.737

59.737

09-Feb-03

23

5.521

5.521

07-Feb-03

2

58.461

58.461

09-Feb-03

24

5.334

5.334

El resultado obtenido es el que representa más la realidad, debido a que se tienen en cuenta un mayor número de factores que intervienen; por el cual desde ahora se utilizará el hidrograma último.

SEGUNDA PARTE

Introducción

La segunda parte del trabajo es el estudio preeliminar de una presa para la atenuación de crecida del Canal "Las Calaveras"; dado a que la oferta hidráulica del puente existente no es suficiente para lluvias que generen grandes caudales.

Para hacer un trabajo completo se debería analizar, si con el hidrograma obtenido anteriormente el puente tiene la capacidad de evacuación de agua suficiente para no generar el corte de la ruta. Si este no fuera el caso, se debería analizar para que recurrencia ocurre este fenómeno. El análisis descrito no es objeto de este trabajo, pero sí lo es el estudio de una presa de atenuación de crecida. Para el análisis se tomará el hidrograma encontrado en la primera parte.

Conceptos teóricos

Los embalses de detención de aguas-lluvias son uno de los medios utilizados para manejar las aguas de las tormentas. Un embalse de este tipo puede variar desde una simple estructura tal como el efecto de remanso aguas arriba de una alcantarilla de carretera hasta un embalse grande con mecanismos de control sofisticados.

La detención es mantener la escorrentía por un período corto antes de devolverla a su curso de agua natural. Los términos de: detención y retención tienden a ser confundidos. La retención es mantener el agua en un sitio de almacenamiento durante un período considerable con propósitos estéticos, de consumo, para agricultura, y otros. Puede que el agua nunca se descargue en un curso de agua natural y por el contrario sea consumida por plantas, evaporación o infiltración en el suelo. Las estructuras de detención generalmente no reducen en forma significativa el volumen total de la escorrentía superficial, sino que simplemente reducen las tasas de caudal pico redistribuyendo el hidrograma de caudal. Sin embargo, existen algunas excepciones: por ejemplo, el volumen de escorrentía superficial reducido de áreas trabajadas con movimientos de suelo y la escorrentía superficial reducida en embalses de detención en suelos granulares. La detención in-situ del agua-lluvia es el almacenamiento de la escorrentía cerca del sitio donde ocurre la precipitación. En algunas aplicaciones, la escorrentía puede conducirse primero pequeñas distancias mediante colectores adyacentes o localizados en el sitio donde se ubica la estructura de detención. La detención in-situ es diferente a la detención aguas abajo, debido a su proximidad al extremo aguas arriba de la cuenca y al uso de estructuras de detención pequeñas en contraste con las presas grandes normalmente asociadas con la detención aguas abajo.

El concepto de detener la escorrentía y liberarla a una tasa regulada es un principio importante en el manejo de aguas-lluvias. Existen varios métodos para la detención de aguas-lluvias, incluyendo el almacenamiento subterráneo, el almacenamiento en embalses y estanques, el almacenamiento en parqueaderos, etc.

Varias consideraciones se hayan involucradas en el diseño para la detención de aguas-lluvias. Estas son:

  1. La selección de un evento de lluvia de diseño.
  2. El volumen de almacenamiento necesario.
  3. La tasa de liberación máxima permitida.
  4. Los requerimientos y oportunidades para el control de contaminación.
  5. Los diseños de las estructuras de salida para la liberación del agua detenida.

Un esquema general de una presa de atenuación de crecida en corte se da a continuación.

Desarrollo

Dado a la simplicidad y rapidez que brinda el modelo HEC-HMS, se utilizará éste para realizar pre-diseño del embalse de una estructura de detención.

De las consideraciones antes mencionadas:

Evento de lluvia de diseño: Se adopta el descrito en la parte 1.

El volumen de almacenamiento: Se obtiene a partir de curvas de nivel.

Los datos a ingresar en el modelo son:

Cota (m)

Elevación (m)

Área (m2)

83.7

0

2100.04

86.9

3.2

14368.7

87.1

3.4

42608.7

87.3

3.6

77369.9

87.5

3.8

93949.23

87.7

4.0

142913.4

87.9

4.2

202267.16

La tasa de liberación máxima permitida: Se considera un orificio de 1.5 metros de diámetro. Sección = 1.767 m2. Coeficiente de descarga = 0.69

El esquema del modelo:

Fecha

Hora

Área (m2)

Elevación (m)

Entrada (m3/s)

Salida (m3/s)

07-Feb-03

1500

13002

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04-Feb-03

600

0

0

0

0

07-Feb-03

1600

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04-Feb-03

700

0

0

0

0

07-Feb-03

1700

13202

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04-Feb-03

800

1

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0

07-Feb-03

1800

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04-Feb-03

900

4

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0

07-Feb-03

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04-Feb-03

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0

07-Feb-03

2000

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04-Feb-03

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07-Feb-03

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07-Feb-03

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04-Feb-03

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07-Feb-03

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04-Feb-03

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07-Feb-03

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04-Feb-03

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08-Feb-03

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04-Feb-03

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0

08-Feb-03

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04-Feb-03

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0

08-Feb-03

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04-Feb-03

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0

08-Feb-03

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08-Feb-03

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04-Feb-03

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04-Feb-03

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08-Feb-03

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04-Feb-03

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08-Feb-03

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04-Feb-03

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04-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

1600

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

2200

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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08-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

400

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05-Feb-03

1900

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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05-Feb-03

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09-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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09-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

1500

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06-Feb-03

600

6773

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09-Feb-03

1600

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09-Feb-03

1700

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

1000

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09-Feb-03

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06-Feb-03

1100

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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09-Feb-03

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06-Feb-03

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06-Feb-03

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06-Feb-03

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10-Feb-03

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06-Feb-03

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06-Feb-03

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10-Feb-03

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06-Feb-03

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06-Feb-03

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06-Feb-03

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10-Feb-03

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06-Feb-03

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10-Feb-03

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06-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

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07-Feb-03

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10-Feb-03

1900

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07-Feb-03

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10-Feb-03

2000

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07-Feb-03

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10-Feb-03

2100

14072

3.6832

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07-Feb-03

1200

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10-Feb-03

2200

14048

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2.4888

9.2104

07-Feb-03

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12779

3.6613

41.7153

9.1766

10-Feb-03

2300

14024

3.6824

2.409

9.2097

07-Feb-03

1400

12893

3.6633

40.1054

9.1797

10-Feb-03

2400

13999

3.682

2.3321

9.2091

Si ampliamos el rango de tiempo, para poder analizar la descarga del embalse; por ejemplo analizamos desde el 04/02/03 al 02/03/03 obtenemos la siguiente gráfica:

La máxima altura que alcanza el embalse es de 3.699 mts el día 9 de febrero (ver en tablas anteriores). Luego, a partir de las curvas de nivel se obtiene la extensión que tendrá la estructura de cierre.

La cota que alcanzaría el agua es = 83.75 mts + 3.699mts = 87.45 mts.

(Nota: Se debería tener en cuenta también una altura adicional por los efectos del oleaje y una revancha. Las dimensiones están en función del material que se piensa utilizar para la construcción. Lo dicho excede el alcance de esta monografía).

Otro Caso

Si ahora analizamos el comportamiento del reservorio para un orificio de 2 metros de diámetro, y un coeficiente de descarga de 0.69; encontramos:

De esta forma podemos ir encontrando distintos modelos, con distintas alternativas para un determinado problema; y optar por el más conveniente. Evidentemente antes de tomar cualquier decisión se debe realizar un análisis de beneficios vs. costos de algunas posibilidades.

Conclusión

Con el fin de concluir me gustaría aclarar que si bien la monografía se hizo con datos reales, tiene solo por objeto establecer una metodología de trabajo. Bajo ningún concepto los resultados finales deben tomarse como válidos. Sin embargo queda abierta para una futura ampliación, donde evidentemente con una mayor profundidad en las investigaciones y aplicando la misma metodología de trabajo se podría llegar a obtener un proyecto final de la obra de "atenuación de crecidas" ( u obra de detención de aguas).

Agradezco la ayuda del Ing. Marco Boidi de la Secretaría de Obras y Servicios Públicos de la Municipalidad de Rafaela; sin su ayuda no podría haber realizado esta monografía.

BIBLIOGRAFÍA

1)- Chow, V.T., Maidment, D.R., Mays, L.: Hidrologia aplicada. Mc Graw Hill Interamericana S.A. Colombia 1994.

2)-Bolinaga Juan J.: Drenaje Urbano. Caracas 1979

3)-Universidad Nacional de Rosario, Escuela de Ingeniería Civil.: Apuntes Cátedra Hidrología e Hidráulica Aplicada.

4)-Boidi, M; Ferraro, G; Seravalle, G.: Rectificación Parcial Canal Las Calaveras. Secretaría de Obras y Servicios Públicos, Municipalidad de Rafaela, Santa Fe. Diciembre 2003.

5)-Novak, Moffat, Nalluri, Narayanan: Estructuras Hidráulicas. Mc Graw Hill Interamericana S.A. Colombia 2001.

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Autor:

Mauricio TondaEstudiantes de 4to año de Ingeniería Civil Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería Civil Los Anexos no han sido enviados; si está interesado en los anexos o por cualquier consulta conéctese vía mail.

Partes: 1, 2, 3
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