Download - Drenaje Urbano Huancaro- Cusco
UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE ING. CIVIL
DRENAJE:
DRENAJE URBANO MANAHUAÑUNCA HUANCARO
(CUSCO).
ALUMNO:
UAP DRENAJE
HENRRY MORALES QUINTANILLA 2010229644
CORREO :
DOCENTE:
Ing. GORKI F. ASCUE SALAS
CUSCO – PERÚ
2013
PRESENTACION
Mediante la presente hago llegar a Ud. Mis más sinceros saludos, e indicar que en el
documento adjunto nuestro el trabajo encargado sobre DRENAJE URBANO en el
sector de Manahuañunca-Huancaro (cusco),con el fin de mostrar en forma escrita lo
recopilado.
Como UD. Comprenderá parte de nuestro proceso de formación profesional es la
investigación por parte nuestra y así poder lograr un mejor conocimiento o ampliar el
conocimiento adquirido en las sesiones de clases que UD. imparte.
Sin otro particular, me despido cordialmente.
Atentamente:
Su alumno.
UAP DRENAJE
INTRODUCCION
La rama de hidráulica es tan amplia pero a la vez muy importante de conocimiento
para la ingeniería civil, con el desarrollo de los pueblos y de las naciones, la
población crece indiscriminadamente, y en cuanto también sus ansias y anhelos de
una mejor vida, para ello con ese desarrollo las comunidades mejoran sus
infraestructuras y dentro de ese desarrollo están las obras de drenaje urbano, por
ende es de sumo interés nuestro aprender sobre el diseño, y ejecución de estos
sistemas de drenaje, para poder desempeñarnos como ingenieros y ayudar de ese
modo a la formación de nuevas ciudades, y al desarrollo del país en general.
UAP DRENAJE
DRENAJE URBANO
EL drenaje pluvial urbano es de gran importancia para el desarrollo normal de
la vida cotidiana de la gente que habita un lugar determinado en una ciudad, y
su finalidad es evitar al máximo los daños a personas y propiedades que las
lluvias pueden ocasionar. Garantizar el normal desenvolvimiento de la vida
diaria.Para poder cumplir con su finalidad, es que se debe implementar un
sistema de drenaje que permita que las aguas pluviales o provenientes de la
lluvia, puedan discurrir por las calles, hasta llegar a un cauce natural o
Artificial. Para que esto pueda darse, es necesario realizar un buen estudio de
la cantidad de agua que puede escurrir en una zona determinada, para que
así se pueda hacer un buen diseño de la capacidad hidráulica de las calles,
de este modo que satisfagan las condiciones antes expuestas y descritas..
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
- Hacer el cálculo del sistema de drenaje urbano en este caso
aplicando el global mapper para la pequeña cuenca .
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Aprender los conocimientos básicos sobre las obras de drenaje urbano
- Adquirir criterio básicos sobre la ubicación de estas obras
- Obtener criterios lógicos de diseño en drenajes.
MARCO TEORICO
GESTIÓN DEL DRENAJE URBANO
Las acciones que se desarrollan para enfrentar los problemas de drenaje de
las aguas lluvias en los sectores urbanos requieren una gran coherencia y
Continuidad debido a la intervención de múltiples agentes y a la interacción
que presentan las acciones que se pueden plantear. El propio escurrimiento
UAP DRENAJE
de las aguas sobre la superficie urbana hace que en cada sector se sufran las
consecuencias de lo que ocurre aguas arriba, y genere a su vez obligaciones
y efectos hacia aguas abajo.
Parece importante entonces establecer ciertas normas mínimas para
compatibilizar los diferentes desarrollos dentro de un esquema general
coherente. Un plan de gestión de aguas lluvias en sectores urbanos debieran
considerar los siguientes aspectos básicos:
La definición de un sistema de drenaje general que considere los cauces
naturales y la forma en que ellos se incorporan en la urbanización así como la
materialización de un sistema de drenaje artificial, o de colectores de aguas
lluvias urbanos que complemente la red natural. La obligación de respetar el
sistema de drenaje natural incluso en sus etapas iniciales, estableciendo para
cualquier sector que se urbaniza claramente la forma en que se drenan los
excesos en caso de ocurrir, hasta llegar a los cauces naturales o artificiales
establecidos.
El compromiso para cualquier sector que se urbanice de no generar mayores
Volúmenes de escorrentía ni mayores caudales máximos que los que se
generaban en el sector previamente a la urbanización. Para lograr este último
aspecto es necesario recurrir a técnicas alternativas y complementarias del
tipo de las que se proponen en esta guía. A continuación se presentan los
detalles de este plan, considerando los enfoques y criterios
generales, una tipificación de las obras que pueden formar parte de este plan
general, las ventajas e inconvenientes que pueden aparecer en su
materialización, los efectos que se persiguen con las acciones propuestas, y
comentarios para conseguir una participación eficiente en obras de uso
múltiple.
Entre los problemas que genera la urbanización en relación a las aguas
lluvias se destacan el incremento del volumen de escorrentía y el aumento de
los caudales máximos a evacuar debido a la impermeabilización del suelo. La
solución tradicional basada exclusivamente en redes de colectores de aguas
lluvias Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores
Urbanos
UAP DRENAJE
Incrementa ambos fenómenos. Además, debido a que los colectores deben
proporcionar un estándar de protección adecuado, su diseño es tal que su
Funcionamiento a plena capacidad en condiciones de diseño es eventual,
encareciendo la solución de los problemas generados por las aguas lluvias en
las zonas urbanas. En casos en que las áreas urbanas se expanden hacia
aguas arriba de los sectores que ya cuentan con un sistema de drenaje, estos
van quedando obsoletos o son incapaces de operar con los mayores
caudales que se generan en las nuevas zonas impermeabilizadas por la
expansión de la urbanización. Así hoy en día se admite que la reducción de
los volúmenes necesarios a evacuar por las redes de drenaje y su
redistribución temporal presenta numerosas ventajas.
Ello supone recuperar la capacidad de infiltración y la de amortiguación de
crecidas que el sector tenía antes de ser urbanizado, haciéndose cargo de las
consecuencias de la impermeabilización del terreno.
El problema de las aguas lluvias en zonas urbanas tradicionalmente se ha
enfrentado de manera de drenar y evacuar rápidamente los posibles excesos
conduciéndolos mediante redes de colectores hacia el cauce natural más
cercano. Recientemente se han planteado algunas observaciones
ambientales a este esquema debido a los impactos que esta práctica produce
en el sistema natural de drenaje hacia aguas abajo de los lugares de
descarga, fundamentalmente en relación al incremento de los riesgos de
inundación y el aumento de erosión y sedimentación en los cauces.
Adicionalmente también se cuestiona que el enfoque tradicional afecta el
balance hídrico natural, causa efectos de choque por la descarga concentrada
de contaminantes, o contribuye al mal funcionamiento de unidades de
tratamiento en el caso de sistemas que reciben flujos contaminados de aguas
servidas y aguas lluvias. En respuesta a estos problemas algunas
comunidades han propuesto un tratamiento distinto basado en la disposición
local, más cerca de las fuentes de las aguas lluvias.
TIPIFICACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS
Las soluciones alternativas a la evacuación directa ponen en juego
almacenamiento temporal para restituir los volúmenes con gastos menores
una vez que pasan los períodos críticos, o mediante la disminución de los
UAP DRENAJE
volúmenes de escurrimiento por medio de la infiltración en el suelo. Con el
objeto de visualizar el tipo de soluciones concreta que se proponen para ello,
así como tener un panorama de las alternativas disponibles frente a
situaciones reales, se hace a continuación una exposición general de las
obras y acciones disponibles, resumiendo sus principales características.
Para presentarlas de manera ordenada y sistemática, Los aspectos de diseño
relevantes tienen que ver con la pendiente de las superficies, los elementos
de evacuación y su ubicación en relación al sector. Pueden presentar
problemas de filtraciones y aumento de las exigencias estructurales. Resultan
ventajosos en techos que ya han sido diseñados para soportar nieve.
En estacionamientos, veredas, paseos, parques y similares. Normalmente se
trata de lugares de uso público, por lo tanto requieren un diseño más
cuidadoso y la consideración del efecto sobre los usuarios. En estos casos la
detención de las aguas lluvias también se logra aumentando la rugosidad de
las superficies, disminuyendo su pendiente o reduciendo la cantidad de
elementos de conducción como cunetas y canaletas. El agua retenida puede
formar charcos que eventualmente se evaporan o infiltran. Por otra parte las
superficies planas pueden provocar un drenaje deficiente y generar
problemas de humedad y suciedad o reducir la vida útil de los pavimentos y
aumentar los costos de manutención
En muchos casos resulta más fácil aumentar la rugosidad de las áreas verdes
mediante plantas, ondulaciones del terreno o pastos adecuados. Las áreas de
estacionamientos pueden combinarse con superficies verdes para reducir la
velocidad del flujo. Almacenamientos localizados. El volumen unitario es alto.
Se trata de obras diseñadas con el propósito especial de almacenar
volúmenes importantes de agua. Se pueden encontrar sobre la superficie del
terreno o bajo ella. En general se trata de lugares especialmente
seleccionados para acumular el agua, la cual es conducida hacia ellos desde
sectores relativamente amplios. Los Aspectos estéticos y de calidad del agua
almacenada pueden seria importantes para una operación correcta. Entre
estos se consideran: Lagunas y estanques de retención. Normalmente el
público considera que la función de retención de aguas lluvias es secundaria,
dándole más importancia a los aspectos paisajísticos y recreacionales.
Pueden ser estanques normalmente secos o lagunas con agua en forma
permanente.
UAP DRENAJE
En este último caso sólo la parte superior se emplea para la regulación de
crecidas de aguas lluvias. Requieren una alimentación continua de agua para
asegurar que mantienen un nivel mínimo permanente, el que puede provenir
de lluvias continuas, de pequeños cauces naturales de la zona o del agua
subterránea. En el caso de estanques normalmente secos en general se
dispone de un pequeño canal en la parte inferior ocupándose la mayor parte
del espacio de almacenamiento con fines recreacionales. Este tipo de
elementos son típicos de sistemas de aguas lluvias de muchas ciudades
modernas, de manera que existe una amplia experiencia sobre su diseño y
operación.
Canales de flujo controlado. Permiten el uso de canalizaciones artificiales o
naturales existentes para el almacenamiento temporal de agua lluvia,
mediante el empleo de elementos de control como compuertas automáticas,
pequeñas barreras, o elementos similares.
INFILTRACIÓN DE AGUAS LLUVIAS.
Conduce a una disminución de los gastos máximos y de los volúmenes a
evacuar. También se considera que disminuyen la carga de contaminantes
que llega a los cauces superficiales al quedar retenidos en el suelo o
atrapados al infiltrarse parte importante de ellos. La respuesta de estos
dispositivos puede variar enormemente dependiendo del grado de saturación
de los suelos involucrados. La capacidad del suelo para absorber aguas
lluvias depende, entre otros factores, de la cubierta vegetal, el tipo y
condiciones del suelo, las características del acuífero en el lugar y la calidad
de las aguas lluvias. Los dispositivos de este tipo también pueden clasificarse
como concentrados o difusos.
ZANJAS DE INFILTRACIÓN
Estas zanjas de infiltración se ubican bajo las veredas, calles, y además
sabemos que hacia estas zanjas se dirige parte importante del escurrimiento
local y en ellas se intenta su infiltración concentrada. Estas zanjas de
infiltración pueden considerar tubos o no y pueden incluir cámaras o no.
Constituyen un sistema de drenaje semisubterráneo o subterráneo local cuyo
rebase puede pasar a formar parte del escurrimiento superficial o estar
conectado a un sistema de aguas lluvias tradicional. La alimentación de estos
UAP DRENAJE
sistemas con aguas limpias que provienen de techos o superficies
pavimentadas puede mejorar las condiciones de mantención y evitar la
necesidad de interponer elementos de decantación de material particulado
que puede colmatar los filtros.
OBRAS DE DRENAJE.
El objetivo de las obras de drenaje es el de conducir las aguas de escorrentía,
o de flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final.
En su diseño existen tres componentes básicas:
Entrada a la red de drenaje
Conducción,
Entrega al dispositivo final.
Las condiciones de diseño de estas componentes dependen de las
características propias de cada sistema de drenaje.
ENTRADA A LA RED DE DRENAJE.
Canales interceptores.
Los canales interceptores reciben agua por una sola de sus orillas o
márgenes. El caso más común es el de una ladera que vierte sus aguas de
escorrentía sobre un área plana adyacente: el canal interceptor, trazado a lo
largo de la divisoria entre la vertiente inclinada y la zona plana, recibe las
aguas de escorrentía y conserva el área plana libre de estos caudales. Para
el diseño del canal interceptor el caudal se incrementa a lo largo del recorrido,
de manera que las dimensiones del canal aumentan en la dirección hacia
aguas abajo
Canales recolectores.
UAP DRENAJE
Los canales recolectores reciben agua por sus dos márgenes; pueden ser
corrientes naturales o canales artificiales. Los caudales de diseño y las
capacidades de los canales se incrementan a lo largo del recorrido.
Cunetas, sumideros y alcantarillas.
Las cunetas son canales pequeños que se utilizan en combinación con los
sumideros y las alcantarillas en los sistemas de drenaje de vías, aeropuertos,
calles y patios. La localización de los sumideros limita las magnitudes de los
caudales en las cunetas. Las alcantarillas son conductos cerrados,
parcialmente llenos, que reciben los caudales de los sumideros en forma
puntual a lo largo de su recorrido hasta el sitio de entrega del sistema de
alcantarillado.
Estaciones de bombeo.
En casos especiales se utilizan equipos de bombeo para drenar áreas bajas;
las aguas bombeadas se entregan luego a un sistema principal de drenaje en
forma puntual.
CONDUCCIÓN DE LAS AGUAS DE DRENAJE.
Con pocas excepciones las aguas de drenaje se transportan por corrientes
naturales o por canales, que son conductos a superficie libre, abiertos o
cerrados.
Corrientes naturales.
En las corrientes naturales se determina el nivel máximo de flujo para la
creciente de diseño, y se compara con el nivel a cauce lleno. Cuando este
último resulta inferior que el de la creciente se presenta desbordamientos, los
cuales afectarán una zona inundable adyacente cuya amplitud debe
determinarse. Para este objetivo se utilizan procedimientos de hidráulica de
canales naturales, con caudales variables y curvas de remanso.
La capacidad del cauce puede ampliarse mediante la ejecución de dragados.
Para garantizar la estabilidad de las secciones de flujo se diseñan obras de
UAP DRENAJE
encauzamiento y de protección de márgenes. En cada diseño particular se
deben tenerse en cuenta tanto la magnitud de la carga de sedimentos que
transporta la corriente natural como los efectos que las obras pueden causar
aguas arriba y abajo de su localización.
Corrientes Artificiales (Canales)
El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar
al máximo la topografía del terreno con el fin de garantizar la conducción por
gravedad, con un costo mínimo.
Cuando la diferencia de cotas entre los puntos inicial y final del canal es muy
pequeña el diseño resulta en estructuras muy grandes con velocidades bajas
y peligro de sedimentación.
De otro lado, diferencias muy grandes de nivel ocasionan el trazado de
canales de gran pendiente, o requieren del diseño de estructuras de caída
entre tramos de baja pendiente.
Además, dependiendo de la topografía, del tipo de suelo y de las velocidades
de flujo, los canales pueden ser excavados o revestidos.
Tipos de canales
Canales excavados.
El diseño de los canales excavados está limitado por las velocidades de flujo,
la carga de sedimentos y las filtraciones hacia terrenos adyacentes a través
del fondo y las orillas. En terrenos erosionables los canales excavados
terminan siendo similares a las corrientes naturales al cabo del tiempo,
porque pierden su geometría inicial por causa de los procesos de agradación,
socavación y ataque contra las márgenes.
Canales revestidos.
Los canales revestidos permiten velocidades altas, disminuyen las filtraciones
y requieren de secciones transversales más reducidas que los anteriores. Sin
embargo, su costo y su duración dependen de la calidad del revestimiento y
del manejo adecuado que se de a las aguas subsuperficiales. Los materiales
de revestimiento pueden ser arcilla, suelo-cemento, ladrillo, losas de concreto
simple o reforzado, piedra pegada, etc.
Dimensionamiento de los canales.
UAP DRENAJE
El dimensionamiento de los canales se hace mediante la aplicación de
fórmulas convencionales de flujo a superficie libre, teniendo en cuenta los
aumentos de caudal en la dirección aguas abajo, las pendientes de los tramos
y los remansos que se generan con los cambios de pendiente y con la
localización de estructuras de caída, o de cruce con obras civiles, por ejemplo
con vías o con otros canales.
Para la relación entre caudal y nivel en secciones dadas del canal se utiliza la
ecuación de Manning, en la forma:
Q = A R 2/3 S1/2 / n
ESTRUCTURAS DE ENTREGA.
Los canales de conducción de un sistema de drenaje pueden descargar en
otros conductos mayores, en corrientes naturales o en almacenamientos
concentrados.
El diseño de las obras de entrega debe tener en cuenta la magnitud de las
fluctuaciones de nivel en los sitios de descarga y la estabilidad del área
adyacente a la misma. Si se trata de descarga a ríos, por ejemplo, la margen
que recibe el caudal de drenaje deberá tener una protección en gaviones o
piedra pegada que evite su deterioro. A su vez, si la parte final de la
conducción queda localizada en una zona inundable, deberán tomarse las
medidas del caso para asegurar la estabilidad de las estructuras de drenaje, y
su óptimo funcionamiento hidráulico.
En general, una obra de entrega debe tratarse como un disipador de energía
que garantiza la llegada controlada del agua a su destino final, y la estabilidad
de las obras de drenaje.
DESCRIPCION DEL TRABAJO.
El informe presenta el estudio de las aguas pluviales que pueden discurrir en
una zona determinada, y algunas obras que encierra todo el sistema de
drenaje pluvial. Se tomo como referencia un plano de la ciudad de Cusco en
Huancaro barrio de Mañahuañunca, proveniente de mi barrio urbano de una
zona de bastante conocida.
UAP DRENAJE
Utilizando el programa Global Mapper delimitamos nuestra área de trabajo,
para luego extraer los datos correspondientes como mostramos a
continuación:
En la figura mostramos el área delimitada para su estudio.Manahuañunca-
Huancaro
UAP DRENAJE
El grafico gracias al global mapper las cuencas delimitadas en dicha zona
Líneas de ríos subterraneos
UAP DRENAJE
Grafico en el eart google exportado del global mapper
Rio subterráneo no visible en campo
Esta parte del lado derecho con líneas azules son los desfogues al rio
UAP DRENAJE
SISTEMA DE DRENAJE
A. Orden de las corrientes de agua
Refleja el grado de ramificación o bifurcación dentro de una cuenca.
Corrientes de 1er orden: Pequeños canales que no tiene tributarios.
Corrientes de 2do orden: Cuando dos corrientes de 1er orden se unen.
Corrientes de 3er orden: Cuando dos corrientes de 2do orden se unen.
Corrientes de orden n+1: Cuando dos corrientes de orden “n” se unen.
Como Vemos en la Figura se desarrolló con el método de SHREVE
Datos:
AREA: 24750 m2 = 0.02475 Km2 (area total)
Intensidad maxima de lluvia I =37mm/hr (Aprox)
Coeficiente de escorrentia: