Download - bocatoma chalsahua MOQUEGUA
ESTUDIO HIDROLOGICO
PROYECTO: MEJORAMIENTO DEL CANAL "CHALSAGUA"
CALCULO DEL CAUDAL DE MAXIMA AVENIDA: QDA.
A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE
Para aplicar el siguiente método debe realizarse los siguientes trabajos de campo:
1- Selección de varios tramos del río
2- Levantamiento topográfico de las secciones tranversales seleccionadas ( 3 secciones mínimas )
3- Determinación de la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas dejadas por las
aguas de máximas avenidas
4- Elegir un valor de coeficiente de rugosidad ( n ) el más óptimo.
5- Aplicar cálculos en la formula de Manning.
Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / n
A: área de la sección humeda (m2)
R: área de la sección humeda / perimetro mojado
S: pendiente de la superficie del fondo de cauce
n: rugosidad del cauce del río.
La siguiente tabla nos muestra los distinto valores de "n" que se adoptaran:
SEGUN COWAN:
Condiciones del río:
material del cauce: A terroso
B rocoso
C gravoso fino
D gravoso grueso
material del cauce adoptado: D = 0.028
Debido a la falta de información hidrometereológica en determinadas zonas que justifiquen el diseño hidráulico de las estructuras proyectadas se plantean métodos de cálculo empíricos en base a observaciones y parámetros determinados de acuerdo a las características geomorfológicas y de cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto.
Con la finalidad de dimensionar el muro de encauzamiento y la estructura de la Bocatoma se calcularán los caudales instantáneos, por medio del método empírico: "Método de la Sección y la Pendiente", basado en las observaciones de las huellas o marcas de agua dejadas sobre el cauce del río por las aguas de máximas avenidas.
Grado de irregularidad: A ninguna
B leve
C regular
D severo
Grado de irregularidad adoptado B = 0.005
Secciones Variables A leve
B regular
C severo
Variación de la seccción adopta B = 0.005
Efecto de A despreciables
las obstrucciones: B menor
C apreciable
D severo
Efecto de las obstrucciones ado B = 0.01
Vegetación: A ninguna
B poco
C regular
D alta
Vegetación adoptada: A = 0
Grado de sinuosidad: A Insignificante
B regular
C considerable
Grado de sinuosidad adoptado: B = 1.15
VALOR DE RUGOSIDAD " n " ADOPTADO SEGÚN COWAN 0.055
SEGUN SCOBEY:
Condiciones del río:
n = 0.025
Cauce de tierra natural limpios con buen alineamiento con o sin algo de vegetación en los taludes y
gravillas dispersas en los taludes
n = 0.030
Cauce de piedra fragmentada y erosionada de sección variable con algo de vegetación en los bordes y
considerable pendiente (ríos de ceja de selva )
n = 0.035
Cauce de grava y gravilla con variación considerable de la sección transversal con algo de vegetación
en los taludes y baja pendiente (ceja de selva )
n = 0.040-0.050
Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y limpio, de sección transversal variable con o sin
vegetacion en los taludes (ríos de sierra y ceja de selva )
n = 0.060-0.075
Cauce con gran crecimiento de maleza, de sección obstruida por la vegetación externa y acuática de
lineamiento y sección irregular (ríos de la selva )
VALOR DE RUGOSIDAD " n " SEGÚN SCOBEY 0.045
Seleccionando el menor "n" de estos dos criter 0.045
CALCULO DEL CAUDAL DEL RIO POR LA FORMULA DE MANNING
A : Area de la sección del río en la avenida 9.21 m2
P : perimetro mojado de la avenida 19.79 m
S : pendiente de la superficie del fondo 0.058 m/m
n : rugosidad del cauce del río. 0.045
Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / n
Qmax. = 29.60 m³/s
DISEÑO DE LA BOCATOMA
1.- Consideraciones generales en el diseño de la Bocatoma:
mediante el método empírico de la Sección y Pendiente con el cual se realizarán el dimensionamientolas estructuras que componen la Bocatoma.Debido a la pendiente fuerte de la quebrada se diseñará la bocatoma para un resalto del tipobarrido, dado que no se consigue la sumergencia por el tipo de flujo supercrítico aguas abajo
2.- Cálculo de las Caraterísticas del RíoDatos de entrada:
Q = 29.600 m3/s Caudal Máxima Avenida calculadon = 0.045 Rugosidad de ríoS = 0.1000 Pendiente promedio del lecho de quebrada
Lo = 9.800 m Ancho de cauce de Quebrada
#NAME? m Tirante normalA= #NAME? m2 AreaP = #NAME? m Perímetro mojadoR= #NAME? Radio hidraulicoV= #NAME? m/s Velocidad
hv= #NAME? m Altura de velocidad
2.- Dimensionamiento de la Ventana de Captación
Qc= 0.160 m3/s caudal de captación canal ChalsaguaL= 0.500 m ancho ventana de captación asumido
0.050 m altura libre
a) Sí trabaja como orificio ahogado
Cd= 0.650 m Coeficiente de descargah= #NAME? m altura ventana de captación
a) Debido a la falta de información hidrometereológica en la zona, el caudal de diseño se ha determinado
dn =
hL=
21
321SAR
nQ
Ldc hh
HgHACQ 2
;2..
Ldc hh
ghLCQ2
2...
b) Sí trabaja como vertedero
h= 0.350 m altura ventana de captación
3.- Altura de barraje
Co= 3846.000 m Cota del lecho del río aguas arriba del barrajeho = 0.250 m altura del umbral del vertedero de captaciónh = 0.350 m altura de la ventana de captación calculado
Cc= 3846.650 m Cota de la cresta del barrajeP= 0.650 m altura del paramento aguas arriba
4.- Dimensionamiento del barraje
a) Descarga sobre el vertedero
Q = 29.600 m3/s Caudal de Máxima AvenidaLo = 9.800 m ancho de la Cresta
P= 0.650 m altura del paramento aguas arribaC= #NAME? Coeficiente de descarga calculado
#NAME? m Carga de diseño sobre el vertedero#NAME?
Hd=P/Hd=
Ha
HeHd
P
Co
P.T.(5)
Ccresta(4)
X
Y5-Y6
Y
R2
(3)
(2)
R1
(1)
(6)
Y5-Y6Tan a a
R3.Sena
R3.Cosa
R3a
C1R3.(1-Cos )a(7)
Línea de Energía
Ldc hh
ghLCQ2
2...
23
.. do HLCQ
32
84.1
L
Qh c
YHdX 85.085.1 .2
Q= #NAME? m3/s Verificación de descargaVo= #NAME? m/s VelocidadHa= #NAME? mHe= #NAME? m
Ecuaciones para el coeficiente de descarga C, Según Gehy (1982) en función de la
b) Perfil de la cresta del vertedero del barraje
Y = #NAME? Ecuación general del perfil;z = 1.50 m Talud aguas abajo del barraje
Punto de Tangencia, P.T.(x,y,Cot x y Cota#NAME? #NAME? #NAME?
Entrada a la cresta del barraje: Valores de las coordenadas para la cresta del barraje:R1= #NAME? m x y CotaR2= #NAME? m 0.000 #NAME? #NAME?
0.282Hd= #NAME? m 0.100 #NAME? #NAME?0.175Hd= #NAME? m 0.200 #NAME? #NAME?
0.300 #NAME? #NAME?0.400 #NAME? #NAME?
#NAME? #NAME? #NAME? P.T.
Curva de Enlace entre el perfil y el solado
a = 33.690 ºR = #NAME? m
relación P/Hd, donde P es la altura del paramento de aguas arriba, y Hd la carga de diseño sobre el vertedero, siendo válido si Hd = He del Cimacio.
X1.85
85.0
85.1
50.0dH
XY
T = #NAME? mTx= #NAME? mTy= #NAME? m
1.50
c) Cálculo del nivel máximo y longitud del colchón disipador
Ho= #NAME? m Nivel máximoBL= 0.200 m Borde libre
Altura Muro= #NAME? m Ho+BL
Por Bernoulli y continuidad entre O y 1:
Datos:Q= 29.600 m3/s Caudal Máxima AvenidaP= 0.650 m3/s altura del paramento aguas arriba
Hd= #NAME? m Carga de diseño sobre el vertederoVo= #NAME? m/s Velocidad en la crestaLo = 9.800 m Ancho de la CrestaCo= 3846.000 m Cota del lecho del río aguas arriba del barraje
R=
1.5H
dR
=1.
5Hd
aaTy
Tx T
1
aa
hfEEo 1
g
Vh f 2
1.02
1
fo
do hg
VdC
g
VHPC
22
21
11
2
3845.800 m Cota aguas abajo del ríor= 0.000 m Altura en la que se debe profundizar el colchón o Poza
3845.800 m Cota de la Poza de disipación#NAME? m Tirante al pie del barraje, conjugado menor#NAME? m/s Velocidad al pie del barraje#NAME? Número de Froude
#NAME? m Tirante conjugado mayor
#NAME?
El resalto es barrido y la longitud del resalto es igual a la longitud del colchón o cuenco amortiguador.
Longitud del colchón disipador:
Según Schoklitsch:
#NAME? m
Según Safranez:
#NAME? m
Según U.S. Bureau Of Reclamation:
#NAME? m
Según Silvester:
#NAME? m
Valor Promedio:
#NAME? m Valor usado en el diseño
5.- Control de la filtración - Método de Lane
Cn=
C1=d1=V1=F1=
d2=
Ld=
Ld=
Ld=
Ld=
Ld=
1
2
3
4
))(65( 12 ddLd
2.4 dLd
11..6 FdLd
g
dV 12
1211
2
2
4
d +
2
d- = d
01.111 )1(75.9 FdLd
Longitudes:
Lv= #NAME? m Longitud de contactos verticales o que hacen un ángulo mayor de 45º con la horizontal.
#NAME? m Longitud de contactos horizontales o que hacen un ángulo menor de 45º con la horizontal.
#NAME? m longitud total de la fundación de recorrido del agua
C= 4.000 Coeficiente de Lane que depende del terreno, Ver Tabla 01Z= #NAME? m Diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y
uña terminal de la poza de disipación.Lw= #NAME? m Longitud del camino de percolación
#NAME?
Tabla 01 Valores del coeficiente C para los métodos de Bligh y Lane
Lecho del Cauce Tamaño de grano C C(en mm) (Bligh) (Lane)
Arena fina y limo 0.005 á 0.01 18 8.5Arena fina 0.1 á 0.25 15 7.0Arena gruesa 0.5 á 1.0 12 6.0Gravas y arena 9 4.0Bolonería, gravas y arena 4 - 6 3.0Arcilla 6 - 7 1.6 - 3
6.- Longitud de Escollera (Le)
Le = Lt - LcDonde:
Db: altura comprendida entre la cota de la cresta y cota de salida aguas abajoq: Caudal por metro lineal de vertedero
LH=
LP=
VH
p LL
L 3
q*DbC67.0Lt
Dr: altura comprendida entre la cota de la cresta y el nivel de aguas abajoC:Coeficiente de Bligh, Ver Tabla 01DrC60.0Lc
DISEÑO FINAL DE CAPTACION: 0+245 KM
R1= #NAME?
R2= #NAME?
#NAME? Y= #NAME?
3846.650 #NAME? Hd= ###
###0.50
0.35 0.65#NAME?
a 34º
0.253846.000
#NAM
E? ### 3845.8 0.30 dn= ###
Z= 1.5 d2= ###
### R=
0.20 3845.800 0.00
### d1= #NAME?
0.30 ###
### 0.30 0.50
#NAME? ### ### 0.30 ###
CURVA DEL CIMACIO
X 0.000 #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME?Y #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME? #NAME?
X1.85
XX
Nivel Máximo de aguaNivel Máximo de agua
Nivel Mínimo de aguaNivel Mínimo de agua
Proyección Muro de encauzamienton de Muro encauzamiento
Proyección Muro de encauzamienton de Muro encauzamiento
R2R2
R1R1
YYP.T.P.T.
ZZ11
Barraje
Zampeado
Ventana de captación
Escollera
t't'
tt
Solado