ESTUDIO:

ESTUDIO HIDROLOGICO PUENTE BELAUNDE TERRY

ESTUDIO HIDROLOGIO E HIDRAULICO DEL PUENTE Belaunde Terry

Julio 2015.

RESUMEN DEL PROYECTO.

El presente Estudio Hidrolgico, corresponde al Proyecto de Servicio de acceso sobre la calle Belande Terry mediante el PUENTE BELAUNDE TERRY con la zona marginal de Huacariz ubicada en el distrito Cajamarca, provincia de Cajamarca, Departamento y Regin Cajamarca, para lo cual; luego de un amplio anlisis de la zona donde se ubica el puente BELAUNDE TERRY, se han considerado variables hidrometereolgicas para establecer las principales caractersticas hidrulicas del Ro CHILCOS el mismo que atraviesa el cuenca de Sur a Norte, tiene un cauce definido y es un afluente del Rio.. , con el nico propsito de cuantificar los parmetros de diseo requeridos para el diseo de las obras de proteccin de los estribos y pilar del puente y encauzamiento del ro aguas arriba y aguas abajo.

El flujo del cauce del Ro CHILCOS, con las crecidas por efecto de las precipitaciones pluviales, produce material de arrastre, con tendencia hacia las zonas laterales del cauce del ro, originando problemas de erosin y socavacin con el consiguiente riesgo de sufrir daos materiales y humanos cuando se presentan mximas avenidas entre los meses de Diciembre a Marzo.

I. INTRODUCCIN.El propsito del estudio es la estimacin del caudal mximo probable en la cuenca en donde se proyecta el puente: BELAUNDE TERRY el cual se ubica en la calle Belaunde Terry, que se encuentra ubicado en el departamento de Cajamarca, con el propsito de precisar la magnitud de la obra a disear.

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer las caractersticas hidrolgicas de la quebrada considerada, se realiz el estudio en las siguientes etapas:

Recopilacin de Informacin: comprende la recoleccin, evaluacin y anlisis de la documentacin existente como cartografa y pluviomtrica en el rea de estudio.Comment by win: Comment by Juan Tacilla: Comment by Juan Tacilla: Trabajos de campo: consiste en un recorrido por la cuenca formada por la quebrada para su evaluacin y observacin de las caractersticas, relieve y aspectos hidrolgicos del mismo. Fase de gabinete: consiste en el procesamiento, anlisis y determinacin de los parmetros de diseo.

I.1. RECOPILACION DE LA INFORMACIONLa informacin que se ha utilizado se refiere a los siguientes aspectos:

CartografaLa cuenca en estudio se ubica en las cartas nacionales del Instituto Geogrfico Nacional (IGN) a escala 1:100,000. Levantamiento por la oficina general de catastro rural a escala 1:25,000.

PluviometraLa escorrenta existente y producida en el rea de estudio, provienen exclusivamente de las precipitaciones pluviales cadas en la zona. Las estaciones pluviomtricas localizadas en la zona de estudio se muestran a continuacin:

Cuadro N 01Estaciones Pluviomtricas

Estacin PluviomtricaUbicacinProvinciaAltitudmsnmPeriodo de registro

Latitud SurLongitud Oeste

Weberbawer0632'51 7838'56.4 Cajamarca25361994-2013

Fuente SENAMHI

HidrometraLa quebrada en estudio no cuenta con estacin de medicin de caudales.

II. INFORMACIN BSICA.II.1. UBICACIN.Polticamente se est enmarcado dentro de la Regin Cajamarca, en el Departamento de Cajamarca, Provincia de Chota, comprendiendo los distritos de La Ramada y Chimban respectivamente. Comment by win: LA RAMADA Y

Ubicacin de la Provincia de Cajamarca

En el presente grfico se presenta la distribucin hdrica del distrito de Cajamarca, donde se aprecian los ros principales de este distrito.

II.2. ACCESIBLIDAD.

La finalidad del presente proyecto tiene por objetivo el mejorar la accesibilidad e integracin de las comunidades y centros poblados ubicados entre Huacariz y Belaunde Terry, con la construccin del puente permitir la integracin de la zona de Huacariz, el cual no tiene un acceso vehicular de comunicacin.

Red vial del departamento de Cajamarca[footnoteRef:1] [1: ]

Geogrficamente el Puente en Mencin se ubica en:Longitud: 78 30 WLatitud: 711 S

II.3. RECOPILACIN DE LA INFORMACIN.

II.3.1. Informacin meteorolgica (estaciones).La informacin utilizada en el presente estudio ha sido obtenida de dos instituciones: el Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI-CAJAMARCA) y en el estudio de Zonificacin Econmica y Ecolgica de la regin de Cajamarca ao 2013; constituyendo el punto de partida de nuestro estudio, adems de exhibir un valor estadstico de primer orden con una antigedad de 27 aos, que permite proyectar los futuros eventos con mayor seguridad.Comment by win: Indicar la fuente secundaria.

a. Estacin meteorolgica de WeberbaguerEsta estacin meteorolgica, instalada en 1988, se encuentra ubicada en el distrito de Cajamarca, Provincia de Cajamarca, departamento de Cajamarca, actualmente no funciona la estacin meteorolgica. Su ubicacin geogrfica es la siguiente:LATITUD 0710' 03 SLONGITUD78 24' 35 WALTITUD 2,536 m.s.n.m.

Cuadro N 03

Fuente SENAMHI[footnoteRef:2] [2: ]

La informacin meteorolgica que presenta dicha estacin es la siguiente: Registros pluviomtricos de precipitacin. Registros de temperatura: media mensual, mxima, media y mnima (C). Registros de vientos: direccin y velocidad de los vientos (m/seg).

II.3. CARACTERSTICAS DE LA CUENCA.

III.2.1. Parmetros fisiogrficosDentro del anlisis hidrolgico se han propuesto muchas formas numricas de describir estos parmetros dentro de una cuenca, las cuales varan en funcin de la morfologa (forma, relieve, red de drenaje, etc.), los tipos de suelos, la capa vegetal, la geologa, las prcticas agrcolas, etc.

Estos elementos fsicos proporcionan la ms conveniente posibilidad de conocer la variacin en el espacio de los elementos del rgimen hidrolgico.

La pendiente y relieve de nuestro valle es muy fuerte y abrupto desde la cabecera de los cerros hasta el piso del valle, en la siguiente imagen se presenta el relieve de la zona de estudio.

PUENTE BELAUNDE TERRY

Vista de Elevacin de la zona de estudio.

Vista de Elevacin de la cuenca en estudio.

La cuenca del ro CHILCOS pertenece a la parte alta del ro Alto Maraon zona IV, perteneciente al sistema amaznico, es uno de los principales ros de la regin, su caracterstica ecolgica predominante son los pastizales en las partes altas y los valles interandinos, donde tambin se cuenta con presencia de instalacin de cultivos en sus valles y laderas.

El proyecto del puente sobre el ro .., se encuentra ubicado en el Distrito de Chimba sirviendo este como acceso de comunicacin ntrelos sectores de .

El rgimen hdrico de este ro sigue la tendencia de la presencia de las lluvias, habiendo una poca de crecidas entre los meses de noviembre a marzo y de vaciante de abril a octubre, las mximas crecidas se dan con mayor probabilidad en los meses de enero a marzo y de alta intensidad, por la naturaleza geomorfolgica de la cuenca de forma alargada atena la presencia de crecidas no muy rpidas y violentas. El rgimen del ro en general es medianamente torrentoso, con la presencia predominante en el fondo de arenas, gravas y piedras de regular tamao, las riberas son escarpadas formando terraceras de fuerte pendiente.

En la siguiente vista fotogrfica se puede apreciar que en temporada de lluvias y en presencia de precipitaciones mximas el rio .. siempre erosiona sus bordes y esto trae como consecuencia la presencia de deslizamientos que origina el represamiento de las aguas por acumulacin de lodos, piedras y rboles.

a. rea de la cuencaSobre una copia del plano topogrfico y usando un planmetro, se determinan las reas comprendidas entre las curvas de nivel y la demarcatoria de la cuenca. La suma de todas estas reas ser igual al rea de la cuenca en proyeccin horizontal. Estas reas tabuladas adecuadamente nos permitirn la fcil determinacin de otros parmetros.

A =875 HAS

IV.1.1. Seccin TransversalDe los planos del levantamiento topogrfico de las zonas de estudio, se obtuvieron secciones transversales desde 100 m aguas arriba hasta 100 metros aguas debajo de las estructuras mayores.

IV.1.2. Seccin TransversalDe los planos del levantamiento topogrfico de las zonas de estudio, se obtuvieron secciones transversales desde 100 m aguas arriba hasta 100 metros aguas debajo de las estructuras mayores.

Ubicacin de secciones trasversales sobre el ro Chilcos.

IV.2. DETERMINACIN DE CAUDALESCon la finalidad de poder plantear una adecuada evaluacin del caudal que puede circular por la zona donde se ubicar el puente BELAUNDE TERRY, se han realizado la evaluacin de los parmetros geomorfolgicos, hidrolgicos e hidrulicos, con los cuales se proceder a analizar los caudales mximos para diferentes periodos de retorno.

a. Mtodo de seccin y pendientePara aplicar el siguiente mtodo debe realizarse los siguientes trabajos de campo: Seleccin de varios tramos del ro Levantamiento topogrfico de las secciones transversales seleccionadas ( 3 secciones mnimas ) Determinacin de la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas dejadas por las aguas de mximas avenidas Elegir un valor de coeficiente de rugosidad (n) el ms ptimo. Aplicar clculos en la frmula de Manning.

Dnde:A:rea de la seccin hmeda (m2)R:rea de la seccin hmeda/ permetro mojado S:Pendiente de la superficie del fondo de cauce n: Rugosidad del cauce del ro.

Clculo del coeficiente de rugosidad.Las siguientes tablas nos muestran los distintos valores de n que se adoptaran:a.1.1. Segn Cowan.Condiciones del ro:

Material del cauce:AterrosoBrocosoCgravoso finoDgravoso gruesoADOPTADO:B=0.025Grado de irregularidad:AningunaBleveCregularDseveroADOPTADOB=0.005Secciones VariablesAleveBregularCseveroADOPTADOA=0.00

Efecto de las obstrucciones:AdespreciablesBmenorCapreciable DseveroADOPTADOC=0.02Vegetacin:AningunaBpocoCregularDaltaADOPTADOC=0.010Grado de sinuosidadAInsignificanteBregularCconsiderableGrado de sinuosidad adoptado:B=1.15Valor de " n " adoptado segn COWAM n = 0.069

a.1.2. Segn Scobey.Condiciones del ro:n = 0.025Cauce de tierra natural limpios con buen alineamiento con o sin algo de vegetacin en los taludes y gravillas dispersas en los taludesn = 0.030Cauce de piedra fragmentada y erosionada de seccin variable con algo de vegetacin en los bordes y considerable pendiente (tpico de los ros de entrada de ceja de selva )n = 0.035Cauce de grava y gravilla con variacin considerable de la seccin transversal con algo de vegetacin en los taludes y baja pendiente.( tpico de los ros de entrada de ceja de selva)n = 0.040-0.050 Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y limpio, de seccin transversal variable con o sin vegetacin en los taludes (tpicos de los ros de la sierra y ceja de selva)n = 0.060-0.075Cauce con gran crecimiento de maleza, de seccin obstruida por la vegetacin externa y acutica de lineamiento y seccin irregular. (tpico de los ros de la selva)Valor de " n " adoptado segn SCOBEY n = 0.045

Seleccionando el menor valor de "n" de estos dos criterios0.045

Resultado obtenido.Aplicando la ecuacin obtenemos los siguientes resultados:Cota de N.A.M.E dejada por las huellas:2721.35 m.s.n.mAa: rea de la seccin del ro en la avenida:25.92 mP : Permetro mojado de la avenida: 32.93 mS : Pendiente de la superficie del fondo de cauce :0.0052n: Rugosidad del cauce del ro.:0.045

Qmax.= 111.97 m/seg

b. Mtodo de la velocidad y el rea.Para aplicar el siguiente mtodo debe realizarse los siguientes trabajos de campo:

Seleccin de 2 tramos del ro Medir la profundidad actual en el centro del ro ( h ) Levantamiento topogrfico de las secciones transversales seleccionadas indicando marcas o huellas dejadas por las aguas de mximas avenidas. Medir la velocidad superficial del agua (Vs) que discurre tomando en cuenta el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una seccin regularmente uniforme, habindose previamente definido la distancia entre ambos puntos. Calcular el rea de la seccin transversal del ro durante la avenida dejadas por las huellas (Aa). El rea se puede calcular usando la regla de Simpson o dibujando la seccin en papel milimetrado. Aplicar clculos en las siguientes formulas:

Donde:Ha:Altura mxima de agua en la avenidaAa:rea de la seccin del ro en la avenidaBa:Ancho mximo del espejo de agua en la avenida.Coeficiente:Coeficiente de amplificacin adoptado

Ba =16.1mCoef. =1.5 Aa25.92 m

Ha = 2.415m

Donde:Va:Velocidad de agua durante la avenidaVs:Velocidad superficial del agua actualHa:Altura mxima de agua en la avenidah:Profundidad actual en el centro del ro

L =18DIF H =1.50S =0.0052R =A/P =4.61n =0.045

Vs=3.89m/sh=1.8mHa=2.1m(deber ser mayor que h )

Va=Vs * Ha / h :Va=4.538m/s

Caudal de avenida: Qmax=Va * Aa=117.63 m/s

b. Mtodo de la frmula racional.Este mtodo no se puede aplicar para nuestro caso, debido a que esta frmula se aplica para reas menores a 500 Ha. Para aplicar el siguiente mtodo emprico debe realizarse el siguiente trabajo de gabinete:

Determinar el rea de influencia de la cuenca en hectreas. Estimar una intensidad de lluvia mxima ( mm/h ) Aplicar clculos con la frmula racional

Dnde:Q:Caudal mximo de escorrenta que provocara una mxima avenida. (m/s)CCoeficiente de escorrentaA:rea de influencia de la cuenca.(ha)( < 500 has )i:intensidad mxima de lluvia (mm/h)

Coeficiente escorrenta (C):ACultivos generales en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)BCultivos generales en topografa inclinada (S=10 a 30 %)CCultivos de pastos en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)DCultivos de pastos en topografa inclinada (S=10 a 30 %)ECultivos de bosques en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)FCultivos de bosques en topografa inclinada (S=10 a 30 %)Greas desnudas en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)Hreas desnudas en topografa inclinada (S=10 a 30 %)

El coeficiente de escorrenta adoptado es (H) F = 0.11

rea de la cuenca adoptada (A)=8750 hasIntensidad mxima de lluvia adoptada (i) =125mm/h

Qmax=334.2 m/s

Calculo del tirante de agua con el caudal mximo:Calculo del tirante a partir de la frmula de Manning:Q=(A)/(n)

Datos de campo para el calculo:N= 0.017A=16.1HR=(16.1H)/(16.1+2H)Q= 334.2S=13%Hcalculado=1.014m

Verificacion =1.014+ 0.5= 1.614 < 2m (altura de huella maxima de campo)

Altura libre o borde libre es: 2m

H Calculada del puente = 1.014m + 2m + 0.5m = 3.5 m

MUESTREO DE TOMA DE DATOS:

III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.III.1. CONCLUSIONES. El puente en estudio se encuentra ubicado en el departamento de Cajamarca, entre las provincias de Cajamarca, dentro de la va BELAUNDE TERRY uniendo estos sectores de hroes del cenepa y Huacariz, a la altura de la cuadra 12 de BELAUNDE TERRY En las siguientes coordenadas.LATITUD 0710' 03 SLONGITUD78 24' 35 WALTITUD 2,720 m.s.n.m. Siendo las principales caractersticas de la cuenca y del ro:

rea de la cuenca:875 HAS

El caudal mximo de diseo calculado es:

Q=334.2 m/s Niveles de agua alcanzado en la ubicacin del puente es:Cota de la avenida mxima 2721.35 m.s.n.m La altura del puente es de 3.5m la calculada La altura calculada es 1.5m que en comparacin a la altura de mxima avenida es de 2.1 m. La altura para coincidir con la calle requerida es de 4.7 m por lo cual se incluye como propuesta el puente con esta altura.III.2. RECOMENDACIONES1. Se recomienda enrocar el contorno del estribo para evitar socavaciones prematuras. Las rocas a utilizar sern de canteras ubicadas cauce arriba del puente y sern de tamao medio 1.00 metros, mximo de 1.50 y mnimo de 0.75 metros.

2. En el proceso de excavacin de estribos en lo posible no demoler las rocas o bolones grandes existentes, stas deben ser utilizados para relleno de estructuras y enrocado que va delante de la pantalla de estribos y aleros.

3. La excavacin y construccin de los estribos necesariamente se desarrollar en la temporada de estiaje (mayo setiembre), asimismo este perodo se aprovechar para cimentar los apoyos temporales para el montaje y lanzamiento de la estructura metlica.

4. Se deber construir espigones provisionales cauce arriba para proteccin de los trabajos en los estribos.

5. En relacin a la defensa riberea mediante el uso de gaviones, propuesta en la etapa del Estudio de Preinversin, indicamos que para las caractersticas topogrficas de la quebrada, el flujo crtico, el arrastre de materiales, no es recomendable plantear este tipo de obras, ya que stas quedaran arrasadas y destrozadas, adems las laderas circundantes son defensas naturales del cauce.