estudio hidrologico huanchag-sillamarcamarca panao

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE PACHITEAPANAO

ESTUDIO HIDROLÓGICO A NIVEL DE PERFIL DEL.PROYECTO : “MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO”

ESTUDIO HIDROLÓGICO A NIVEL DE PERFIL

PROYECTO: “MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO”

1. INTRODUCCIÓN

Sabemos que un proyecto que se encuentra relacionado con el agua proveniente de

escorrentías superficiales en épocas invernales es necesario realizar el estudio hidrológico,

con la finalidad de cumplir con los objetivos ampliando y mejorarando la infraestructura de

la Red Vial Regional, buscando la integración de las provincias y distritos que aun no

cuentan con este servicio, así como también, lograr su desarrollo integrándolos a la vida

socio-económica de la provincia; para cumplir con estos objetivos es que La Municipalidad

Provincial de Pachitea contrata los servicios de consultaría para la elabora de presente

Expediente Técnico: “MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO”

La finalidad del Estudio indicado es efectuar el mejoramiento del camino vecinal, y

determinar las necesidades de obras de arte necesarias para que la carretera tenga las

comodidades necesarias para el tránsito en cualquier época del año.

Las soluciones que se adoptarán son de tipo simple teniendo como objetivo dar soluciones a

los problemas de transitabilidad, seguridad a la vía con las obras de arte tales como

alcantarillas, badenes, muros, etc.

La temperatura varía, en promedio anual, entre 07º C y 18º C en el estrato inferior (de los

2874.63 a 3221.83m.s.n.m.)

Políticamente el estudio se encuentra dentro de la jurisdicción del Distrito de Panao,

provincia de Pachitea del departamento de Huánuco el cual permitirá unir los

pueblos de Huanchag Grande, Sillamarcamarca, Yanapa, Hilla Chico, Huayraj,

Piruro, Tipsa, Condorhuaca, dentro de la provincia de Pachitea,que se cuentan con

recursos hídricos provenientes de manantiales y riachuelos de las partes altas, con

escasa vegetación en algunos tramos, Una de las fuentes principales de agua en las

1



micro cuencas que es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella

y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las

quebradas que conforman la red de drenaje de la micro cuenca en estudio

En las partes altas de la micro cuenca existen vegetación densa que es favorable,

también existen quebradas que permiten de alguna manera retener las aguas

pluviales, y que se regula mediante las filtraciones constantes que de alguna manera

mantienen un caudal base en época de invierno.

Este tipo de análisis trata principalmente de las características referentes a las

precipitaciones que afectan el área de estudio de la carretera del eje pricipal , donde

asociado a las estructuras como: pontones, alcantarillas, badenes y cunetas, será de

mucha importancia para el mantenimiento de la carretera propuesto en el proyecto..

El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrologia (SENAMHI), cuenta con datos

pluviométricos en estaciones circundantes a la obra proyectada, gracias a ello se ha

podido generar datos en el punto de la Rehabilitación y mejoramiento de la carretera,

previo análisis hidrológico y luego su diseño hidráulico, donde es necesario la

exactitud de predicción de las escorrentías máximas para determinados intervalos de

ocurrencia y así tener un adecuado dimensionamiento de las obras de arte que

complementa el eje de la carretera para el control del agua de precipitación que cae,

en la plataforma y los taludes de corte, que será contemplara, tal como se especifica

las normas peruanas, a base de cunetas que corresponde a épocas lluviosas,

alcantarillas con la finalidad de evitar el efecto de remanso de las aguas donde para

su diseño se tomara en cuenta el volumen de aguas máximo estimado, así mismo

como otras obras de arte que se contemplará en el Proyecto.

2



1.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO

Elaboración del Estudio Hidrológico a nivel de Perfil del Proyecto “MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO” en los diferentes Tramos conectados a los pueblos beneficiarios.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Calcular los caudales máximas en el tramo del eje vial contemplado en el proyecto

para la construcción de las obras de arte proyectados, que han sido identificados las

zonas o sectores desprovistos de sistemas de drenaje o protección y que pudieran

requerirlos para la operación segura y eficiente de la vía bajo las condiciones

actuales y futuras previsibles en el área del proyecto.

Calcular el volumen de los caudales máximos en cada una de las obras de arte dentro

de la zona del trayecto de la carretera en mejoramiento y/o rehabilitación, caudal

para su diseño para períodos de retorno de 25 años.

Interpretación de los resultados para dar las conclusiones y recomendaciones

pertinentes.

2.0. UBICACIÓN DEL PROYECTO

2.1. UBICACIÓN EL PROYECTO

El proyecto se encuentra localizado en:

Localidad : Varios Distrito : Panao Provincia : Pachitea Departamento : Huánuco Región : Huánuco

2.2. ETAPAS DE DESARROLLO DEL ESTUDIO

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El estudio es realizado en tres etapas sucesivas que comprendieron desde la fase de

recopilación de información hasta el procesamiento y elaboración del Expediente a nivel de

perfil.

Etapa de preacampó

Comprendo la recopilación y ordenamiento de la información disponible referida a planos,

estudios y proyectos, uso actual del agua, información metereologica, etc.

En esta etapa se procedió a la delimitación de las micro cuencas y a la elaboración del plano

base la micro cuenca fue delimitada a escala 1 /25000

Los materiales utilizados han sido obtenidos del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y son

los siguientes:

Carta Nacional del Instituto Geográfico Nacional, a escala 1/100,000 hoja 201-

Pachitea.

Planos topográficos a Escala 1/25000.

Servicio Nacional de Metereologia e Hidrologia (SENAMHI)

Guía Explicativa del Mapa Ecológico del Perú, ONERN-1996

Etapa de campo

Las actividades realizadas durante la etapa de campo abarcaron principalmente las

siguientes labores:

Reconocimiento de la zona (Propuesto para la construcción de la carretera y

áreas aledañas).

Recopilación de información metereológica complementaria

Reconocimiento de fuentes de agua, Quebradas manantiales aledañas al área

de influencia del camino vecinal para su construcción.

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Etapa de Gabinete

En esta etapa se efectuará el procesamiento de los datos obtenidos en campo, así como

también de los datos obtenidos de entidades como el SENAMHI, IGN, etc. Para la

elaboración del presente informe.

3. DIAGNOSTICO DEL RECURSO HÍDRICO

3.1. Inventario y evaluación de las fuentes de agua

Tal como nos muestra el Mapa Hidrológico adjunto, en el trazo de la vía encontramos las

Micro cuencas que viene a ser la intersección de varias quebradas siendo las más

importantes dos de ellas que es originada por las quebradas que pertenecen al área del

proyecto donde se encuentra el pontón proyectado y un badén de la carretera en

mejoramiento y/o rehabilitación.

Aguas debajo de estas quebradas que conforman el sistema de drenaje de las Micro cuencas

continua recibiendo el aporte de precipitaciones en épocas pluviales que se tabuló por las

huellas dejadas, que con el estudio hidrológico se verán los resultados

Aguas subterráneas, pozos y manantiales

En las partes altas de la micro cuenca, existen quebradas, que permiten que las filtraciones

formen los llamados ojos de agua que de alguna manera mantienen un caudal base en

pequeñas cantidades. No se ha observado la presencia de explotación de agua subterránea.

3.2. Precipitación

Estimación de la precipitación promedio

En las Micro cuenca estudiadas y en las cuencas vecinas no se cuentan con registros de

caudales que permitan determinar directamente la escorrentía de las Micro cuencas de

drenaje, ni registros de precipitación. Esta situación conduce a estimar este parámetro en

base a la precipitación que cae en áreas vecinas. Por este motivo los registros de

precipitación son analizados para probar su bondad y consistencia.

5



El propósito es contar con registros confiables de información para luego proceder, de ser

necesario, a extender datos en las Micro cuencas de estudio. Para ello la información fue

sometida a un análisis de consistencia a fin de contar con series homogéneas, completas y

de un periodo suficiente que permita el análisis posterior de la variable.

Las estaciones mas cercanas y representativas de la lluvia que ocurre en la región donde se

encuentra la Micro cuenca en estudio, son las estaciones de Molinos, por las mismas

direcciones que se movilizan los vientos a nivel microrregional dentro del área del proyecto.

a) Determinación de registros Faltantes

Se utilizaron datos de la estación de Molinos por ser la más próxima y sus características

similares a las micro cuencas en estudio, además que cuenta con distintos periodos de

registro.

En algunos casos fue necesario completar períodos faltantes para lo cual se recurrió a

análisis de regresión a nivel anual entre las estaciones indicadas. Luego los valores

mensuales fueron determinados mediante una repartición porcentual tomados como base el

promedio mensual y el valor anual determinado.

De esta manera se cuenta con 10 años de registro continuo para el periodo 1994-2000, que

permite caracterizar a nivel de perfil su comportamiento en las Micro cuencas, haciendo

posible la generación de caudales.

b) Análisis Gráfico

Este primer análisis se realizó en base a los datos de precipitación registrados en las

estaciones anteriormente indicadas. Se confeccionaron histogramas de precipitación total

mensual para un periodo común de análisis (1966-1986), con el fin de comparar el

comportamiento del parámetro. Los histogramas se muestran en los gráficos Nº 1 y Nº 2 del

anexo Recurso Hídrico, correspondiente a las estaciones, molinos y Corpac-Huánuco.

Se realizó un análisis visual por estación para detectar saltos y valores extremos

pronunciados que no podrían ser de ocurrencia en un periodo determinado, después de

realizado el análisis de doble masa..

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En esta evaluación se observó buena correspondencia entre los histogramas de los datos

tomados para el proyecto del eje de la vía en mejoramiento y rehabilitación.

c) Análisis Estadístico

Para estimar las características regionales de la precipitación se tomó como base el periodo

de registro de las estaciones Molinos, , cuyas ubicaciones, espacial y altitudinal permiten

tener una apreciación del comportamiento de la precipitación.

Para verificar la relación existente entre la precipitación y la altitud, se procedió a efectuar

al análisis de regresión entre estas dos variables. El análisis muestra la afinidad hidrológica

entre las estaciones mencionadas, con la altitud. En el cuadro Nº 4, se muestra los datos de

altitud versus precipitación total anual, utilizados para el cálculo de los parámetros. En el

gráfico Nº 4, del anexo recurso hídrico, se muestra la relación precipitación vs. Altitud.

Del análisis de regresión efectuado entre la altitud y la precipitación, se tiene la siguiente

ecuación (ver cuadro Nº 4):

P = 2.09 * ALTITUD – 5123.7

R2 = 0.9017

Donde:

ALT - Altitud de la estación en msnm.

P - Precipitación total anual (mm/año)

R - Coeficiente de correlación.

Tomando como base a la relación existente entre la altitud y la precipitación media anual, se

determinaron los valores de precipitación anual que permitieron estimar la precipitación

media en la microcuenca. De acuerdo a la altitud media calculada para el tramo del proyecto

de la carretera, que le corresponde un valor de precipitación de 770.04 mm, anuales en

promedio (ver cuadro Nº 7).

7



ESTACIÓN MOLINOS

PRECIPITACIONES MAXIMA EN 24 HORAS

Latitud: 09°55’ S LONGITUD: 76°03’ w altitud: 2600 msnm.

Cuadro No 03

Años Enero Feb. Marzo. Abr. May. Jun. Jul. Agosto Set. Oct. Nov. Dic.

1967 25.10 44.00 49.00 17.30 23.20 7.60 0.00 0.00 14.40 9.90 18.00 15.301968 45.00 47.90 62.40 33.00 18.50 6.90 6.30 8.50 15.00 18.30 24.00 11.201969 23.30 39.00 55.50 32.00 9.30 5.70 2.50 1.20 12.50 11.20 13.00 24.501970 23.90 41.50 57.70 12.50 11.00 7.20 2.00 3.90 8.80 19.80 10.50 12.601971 38.00 35.00 45.10 22.00 14.50 8.40 6.00 5.40 9.00 17.00 15.00 14.801972 28.00 51.00 63.30 18.90 14.00 10.40 12.40 6.40 8.00 14.30 19.20 22.001973 50.40 30.10 46.80 26.00 15.00 5.60 8.70 7.60 12.00 14.00 22.40 26.501974 21.40 45.00 64.60 29.60 11.01 7.02 4.30 11.20 10.19 16.30 17.00 17.701975 29.90 63.70 74.50 19.60 17.00 11.10 7.60 3.60 12.60 17.80 20.00 22.701976 34.70 57.70 68.70 10.30 24.80 0.00 7.00 5.00 15.10 22.50 30.70 12.40MEDIA 30.84 43.65 57.05 23.38 13.48 7.03 4.82 4.78 10.75 17.11 19.09 18.70

Fuente: servicio nacional de meteorología – senamhi.

Px = 145.02 mm PRECIPITACIONES PROMEDIOS MENSUALES.

PROMEDIOS DE LA ESTACION MOLINOS

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

Meses del Año

Prec

ipita

cion

es (m

m)

Promedio

3.3. CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA

La zona en la cual se desarrollara el camino vecinal posee una topografía muy diferente

a lo largo del camino y se puede dividir en dos tipos con características propias.

El presente proyecto a la culminación de las obras deberá alcanzar las siguientes metas:

8



Mejoramiento de carreteras en los siguientes tramos.

- Tramo I: HUANCHAG GRANDE - SILLAMARCA. Km. 0+000 a 05+430.56

- Tramo II: YANAPA – MONTE .KM: 0+000 a 02+027.14

- Tramo III: YANAPA – HILLA CHICO km: 0+000 a 02+357.27

- Tramo IV: SILLA MARCAMARCA - HUAYRAJ km: 0+000 a 01+985.55

- Tramo V : SILLA MARCAMARCA - PIRURO km: 0+000 a 03+906.32

- Tramo VI: PIRURO - TIPSA km: 0+000 a 06+602.81

- Tramo VII: TIPSA - CONDORHUACA km: 0+000 a 03+452.11

- Con un total de 25+761.76 KM.

Afirmado del total de la vía, haciendo un total de 25+761.76 Km de longitud de carretera.

Construcción de cunetas de 0.75 x 0.30, Según su pendiente longitudinal, pudiera ser de tierra y/o concreto.

Construcción de obras de Arte:

TIPO

Alcantarillas tipo TMC D=36”


En este tramos del proyecto existen varias quebradas con pendientes fuertes y

livianas, se calculan sus caudales de diseño para las obras de arte proyectado en el

estudio a nivel de perfil.

Estas Micro cuencas presentan características hidrológicas muy similares, con

pendientes de ligeramente empinadas. Esto hace que el agua de lluvia tenga una gran

influencia sobre la carretera, pero, al mismo tiempo las características topográficas

del área facilitan el flujo natural del agua superficial.

Por otro lado, las fuertes pendientes originan una notable velocidad en el flujo

natural del agua, lo que disminuye sensiblemente la capacidad de absorción por

parte del terreno natural.

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Estas condiciones, mientras facilitan, como ya se dijo, el drenaje natural del agua

superficial, también disminuyen el volumen de agua de infiltración y, por lo tanto,

reducen los problemas de presencia de agua subterránea en la carretera.

Todo lo expuesto muestra que, si por un lado las particulares condiciones

topográficas de la zona originan problemas hidrológicamente considerables, por otro

lado las condiciones topográficas y geológicas del área travesada por el camino

vecinal contribuyen grandemente a resolverlas.

Precipitación Máxima en 24 Horas

Para la estimación de las precipitaciones máximas probables a lo largo de la vía, se

consideró suficiente uniformizar la totalidad de la vía bajo influencia de la Estación

Metereológica más cercana, que es la Estación de Molinos, cuyas características son las

siguientes:

ESTACIÓN METEREOLÓGICA : Panao-Molinos

PARÁMETRO : Precipitación Máxima en 24 horas.

Precipitación Mensual

LATITUD : 09º 58’ “S”

LONGITUD : 76º 24’ “W”

ALTITUD : 2600msnm

DEPARTAMENTO : Huánuco

PROVINCIA : Huánuco

DISTRITO : Panao

Los registros obtenidos de la Estación de Molinos, son las referentes a las

precipitaciones máximas en 24 horas y las precipitaciones totales mensuales, las mismas

que se indican más adelante, como se tomaron los datos de las precipitaciones

10



mensuales de la estación Molinos con la finalidad de obtener el modelo

correspondiente..

3.4. ANÁLISIS HIDROLÓGICO

3.4.1. DESCRIPCIÓN

La zona del Proyecto es cruzada por medianas y pequeñas quebradas de régimen

irregular, las que tienen en general pendientes, donde presentan caudales que oscilan

entre 4.5 l/seg a 62.5 l/seg. En las quebradas pequeñas, los cuales se incrementan en

épocas de lluvias, y puedan incrementarse en mayor escala debido a los cambios

climáticos de eventos extremos.

El análisis hidrológico ha consistido en individualizar las micro cuencas que

circundan sobre el eje de la carretera proyectada en toda su longitud que tienen

influencia sobre esta, por lo que se refiere al flujo de agua que tales microcuencas

vierten sobre el trazo del proyecto, y para el cual el Proyecto debe disponer de las

obras de drenaje necesarias para que los puntos de cruce puedan desaguar

adecuadamente el volumen de escorrentía que llega hasta ellos.

Para esto ha sido necesario también tomar conocimiento de los diferentes tipos de

terreno que circundan el Trazo del eje del Proyecto para la carretera, del uso que estos

tienen y de su capacidad de absorción, con la finalidad de calcular el volumen de agua

superficial y subterránea que escurren en las quebradas de las micro cuencas que

cruzan el eje de la carretera en mejoramiento y/o rehabilitación.

Los caudales obtenidos permitirán proyectar el sistema de drenaje superficial y

subterráneo para la captación, control y evacuación de las aguas.

3.4.2. INVENTARIO Y EVALUACIÓN DE LAS FUENTES DE AGUA

11



Tal como nos muestra el Mapa Hidrológico adjunto, en el trazo de la vía

encontramos las Micro cuencas que viene a ser la intersección de pequeñas

quebradas semiplanos por encontrarse en la cumbre del cerro, que pertenecen a la

Cuenca del Pachitea.

La red hidrográfica de la Micro cuenca antes mencionada pertenece a la cuenca del

Pachitea que se encuentran en la Vertiente del Atlántico que nacen en la parte alta,

4000 m.s.n.m

Aguas debajo de estos riachuelos pequeños existentes en épocas de avenidas que

desaparecen en épocas de sequía las quebradas que conforman el sistema de drenaje

de la Micro cuenca continúa recibiendo el aporte en pequeñas cantidades de

manantiales existentes.

Las Micro cuenca en estudio tienen un desarrollo longitudinal, tiene una pendiente

promedio de 10.25 %. En general la pendiente es casi uniforme en todo su recorrido

sin cambios bruscos importantes.

Las quebradas que se aprecian en el Mapa Hidrológico son parte importante del área

de zona del Proyecto, presentando caudales de escorrentía para un período de

retorno de 25 años, en los siete tramos expuestos.

3.4.3. RÍACUELOS Y QUEBRADAS

La fuente principal de agua en las Micro cuencas son las precipitaciones pluviales que

ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía durante la época lluviosa y que fluye

por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de la Micro cuenca.

En las pequeñas quebradas de los diferentes tramos existentes en la parte alta, se

presentan manantiales que alimentan a estas en forma permanente con caudales que

oscilan entre los 0.5 l/seg hasta los 2 l/seg.que los pobladores de la zona lo utilizan

para su consumo.

12



3.4.4. PRECIPITACIÓN

3.4.4.1. ESTIMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN PROMEDIO

En las Micro cuencas estudiadas y en las cuencas vecinas no se cuentan con

registros de caudales que permitan determinar directamente la escorrentía de la

Micro cuenca de drenaje, ni registros de precipitación. Esta situación conduce a

estimar este parámetro en base a la precipitación que cae en sub cuencas vecinas.

Por este motivo los registros de precipitación son analizados para probar su bondad

y consistencia.

El propósito es contar con registros confiables de información para luego proceder,

de ser necesario, a extender datos en las Micro cuencas de estudio. Para ello la

información fue sometida a un análisis de consistencia a fin de contar con series

homogéneas, completas y de un periodo suficiente que permita el análisis posterior

de la variable.

Las estaciones mas cercanas y representativas de la lluvia que ocurre en la región

donde se encuentra la Micro cuenca en estudio, son la estación de Molinos (Panao),

por encontrarse dentro de la región climática y área con semejanza geomorfológica.

3.4.4.2. PRECIPITACIÓN MÁXIMA

Se cuenta con registros de precipitación máxima de la estación de Molinos. Ver

Cuadro Nº 2.

La intensidad máxima horaria se ha estimado a partir de la precipitación máxima en

24 horas y la precipitación máxima mensual para el mismo periodo de retorno,

registrada en la estación de Molinos.

La intensidad en forma general puede ser representada por la siguiente relación:

i = k * dn

Donde: i = intensidad en mm/hora

d = duración de la lluvia

13



3.4.1.1 HIDROLOGÍA ESTADÍSTICA

El análisis de frecuencias referido a precipitaciones máximas diarias, tiene la

finalidad de estimar precipitaciones máximas para diferentes períodos de

retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticas, los cuales pueden

ser discretos o continuos, cuya estimación de parámetros se ha realizado

mediante el Método de Momentos.

Los métodos probabilísticas que mejor se ajustan a valores extremos máximos,

utilizados en la formulación del presente Estudio son:

Distribución Log Normal de 2 y 3 parámetros Distribución Valor Extremo Tipo I o Ley de Gumbel Distribución Log – Pearson Tipo III

DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL DE 2 PARAMETROS

La función de distribución de probabilidad es:

(1)

Donde y son los parámetros de la distribución.

Si la variable x de la ecuación (1) se reemplaza por una función y = f(x), tal que y = log(x), la función puede normalizarse, transformándose en una ley de probabilidades denominada log – normal, N(Y, Sy). Los valores originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados a y = log x, de tal manera que:

(2)

Donde es la media de los datos de la muestra transformada.

14



(3)

Donde es la desviación estándar de los datos de la muestra transformada.Asimismo; se tiene las siguientes relaciones:

(4)

(5)

Donde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra transformada. (Monsalve, 1999).expone que tipo de coeficiente se debe utilizar.

El análisis para la distribución Log Normal de 2 parámetros de la Estación Molinos calculado con el apoyo de la del programa Smada.

Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.

El análisis para la distribución Log Normal de la Estación Molinos

Distribution Analysis: Log Normal de 2 parametros Distribution

Distribution Analysis: 2 Parameter Log Normal

Datos Precipitación Máx. 24 horas Est.Molinos

Distribution Analysis: 2 Parameter Log Normal------------------Summary of Data -----------------------

First Moment (mean) = 57.3308 Second Moment = 8.231e01

Skew = 2.517e-01-Estación Molinos (PANAO)---------------------------------------------------------

Point Weibull Actual Predicted Standard Number Probability Value Value Deviation

15



--------------------------------------------------------- 1 0.0714 44.8000 44.9696 3.0470 2 0.1429 45.1000 47.8738 2.7051 3 0.2143 49.0000 49.9988 2.5246 4 0.2857 50.4000 51.8068 2.4291 5 0.3571 52.7000 53.4615 2.3943 6 0.4286 55.5000 55.0485 2.4105 7 0.5000 56.6000 56.6262 2.4737 8 0.5714 57.7000 58.2490 2.5841 9 0.6429 62.4000 59.9781 2.7461 10 0.7143 63.3000 61.8938 2.9700 11 0.7857 64.6000 64.1318 3.2784 12 0.8571 68.7000 66.9786 3.7241 13 0.9286 74.5000 71.3042 4.4777-------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------- Exceedence Return Calculated Standard Probability Period Value Deviation

--------------------------------------------------------- 0.9950 200.0 84.9140 7.1282 0.9900 100.0 81.6472 6.4700 0.9800 50.0 78.2209 5.7912 0.9600 25.0 74.5795 5.0876 0.9000 10.0 69.2727 4.1147 0.8000 5.0 64.6384 3.3538 0.6670 3.0 60.5996 2.8141 0.5000 2.0 56.6262 2.4737

---------------------------------------------------------

Actual Data

Distribution

2 Parameter Log Normal

Weibull Probability

Value

0

20

40

60

80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

16



El análisis para la distribución Log Normal de 3 parámetros de la

Estación Molinos calculado con el apoyo de la del programa Smada.

Distribution Analysis: 3 Parameter Log Normal------------------Summary of Data -----------------------

First Moment (mean) = 57.3308

Second Moment = 8.231e01 Skew = 2.517e-01

--------------------------------------------------------- Point Weibull Actual Predicted Standard

Number Probability Value Value Deviation--------------------------------------------------------- 1 0.0714 44.8000 44.5043 3.3630 2 0.1429 45.1000 47.7351 2.8704 3 0.2143 49.0000 50.0413 2.7172 4 0.2857 50.4000 51.9673 2.6728 5 0.3571 52.7000 53.7027 2.6719 6 0.4286 55.5000 55.3436 2.6907 7 0.5000 56.6000 56.9531 2.7209 8 0.5714 57.7000 58.5868 2.7622 9 0.6429 62.4000 60.3042 2.8217 10 0.7143 63.3000 62.1800 2.9169 11 0.7857 64.6000 64.3373 3.0878 12 0.8571 68.7000 67.0311 3.4358 13 0.9286 74.5000 71.0236 4.3105-------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------- Exceedence Return Calculated Standard Probability Period Value Deviation

--------------------------------------------------------- 0.9950 200.0 82.8965 9.5906 0.9900 100.0 80.1332 8.0294 0.9800 50.0 77.1787 6.5730 0.9600 25.0 73.9716 5.2582 0.9000 10.0 69.1631 3.8453 0.8000 5.0 64.8207 3.1380 0.6670 3.0 60.9158 2.8485 0.5000 2.0 56.9531 2.7209

---------------------------------------------------------

17



Actual Data

Distribution

3 Parameter Log Normal

Weibull Probability

Value

0

20

40

60

80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

El análisis para la distribución Gumbel Tipo I de la Estación Molinos calculado con el apoyo de la del programa Smada.

DISTRIBUCIÓN GUMBEL

La distribución de Valores Tipo I conocida como Distribución Gumbel o Doble Exponencial, tiene como función de distribución de probabilidades la siguiente expresión:

(6)

Siendo:

(7)

(8)

Donde:: Parámetro de concentración.: Parámetro de localización.

Según Ven Te Chow, la distribución puede expresarse de la siguiente forma:

18



(9)

Donde:

: Valor con una probabilidad dada.

: Media de la serie.

: Factor de frecuencia.

El análisis para la Distribución Gumbel de la Estación Molinos que se presenta:

Con el apoyo del programa Smada.Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 3, 5,

10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.

Distribution Analysis: Gumbel Extremal Type IDistribution Analysis: Gumbel Tipo I

Datos de Precipitación Máxima de 24 horasEstacion Molinos

Distribution Analysis: Gumbel Extremal Type I------------------Summary of Data -----------------------


Skew = 2.517e-01---------------------------------------------------------


--------------------------------------------------------- 1 0.0714 44.8000 43.8499 3.0968 2 0.1429 45.1000 46.6302 2.5748 3 0.2143 49.0000 48.7623 2.2726 4 0.2857 50.4000 50.6486 2.1100 5 0.3571 52.7000 52.4386 2.0693 6 0.4286 55.5000 54.2169 2.1450 7 0.5000 56.6000 56.0493 2.3321 8 0.5714 57.7000 58.0019 2.6268 9 0.6429 62.4000 60.1583 3.0324 10 0.7143 63.3000 62.6441 3.5677 11 0.7857 64.6000 65.6831 4.2825 12 0.8571 68.7000 69.7668 5.3027 13 0.9286 74.5000 76.4499 7.0466

19



-------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------- Exceedence Return Calculated Standard Probability Period Value Deviation

--------------------------------------------------------- 0.9950 200.0 101.0285 13.7101 0.9900 100.0 94.6807 11.9726 0.9800 50.0 88.3096 10.2367 0.9600 25.0 81.8911 8.5009 0.9000 10.0 73.2392 6.2009 0.8000 5.0 66.3917 4.4557 0.6670 3.0 60.9534 3.1972 0.5000 2.0 56.0493 2.3321

---------------------------------------------------------

Actual Data

Distribution

Gumbel Extremal Type I

Weibull Probability

Value

0

20

40

60

80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON TIPO III

Esta distribución es una de las series derivadas por Pearson.La función de distribución de probabilidades es:

(10)

Asimismo; se tiene las siguientes relaciones adicionales:

μ = αβ + (11)

(12)

20



(13)

Siendo el sesgo.

El análisis para la Distribución Log Pearson III de la Estación Molinos y las precipitaciones correspondientes a diferentes periodos de retorno se presentan en los Cuadros Nº 09 y 10 respectivamente.

Con las precipitaciones correspondientes a periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50, 100, y 200 años se muestran a continuación.

El análisis para la distribución Log Pearson tipo III de la Estación Molinos calculado con el apoyo de la del programa Smada.

Datos de Precipitación Máxima de 24 horasDistribution Analysis: Log Pearson Type III

Estacion Molinos

Distribution Analysis: Log Pearson Type III------------------Summary of Data -----------------------


Skew = 2.517e-01---------------------------------------------------------


--------------------------------------------------------- 1 0.0714 44.8000 44.2249 3.0574 2 0.1429 45.1000 47.2359 2.7340 3 0.2143 49.0000 49.4647 2.6627 4 0.2857 50.4000 51.3779 2.6789 5 0.3571 52.7000 53.1426 2.7336 6 0.4286 55.5000 54.8472 2.8088 7 0.5000 56.6000 56.5538 2.8989 8 0.5714 57.7000 58.3214 3.0064 9 0.6429 62.4000 60.2184 3.1416 10 0.7143 63.3000 62.3365 3.3285 11 0.7857 64.6000 64.8327 3.6210 12 0.8571 68.7000 68.0416 4.1594 13 0.9286 74.5000 72.9893 5.4506-------------------------------------------------------------------------- Predictions -------------------------- Exceedence Return Calculated Standard

21



Probability Period Value Deviation---------------------------------------------------------

0.9950 200.0 89.1137 13.8413 0.9900 100.0 85.1669 11.2234 0.9800 50.0 81.0789 8.8855 0.9600 25.0 76.7928 6.8623 0.9000 10.0 70.6549 4.7663 0.8000 5.0 65.4010 3.7016 0.6670 3.0 60.9037 3.1972 0.5000 2.0 56.5538 2.8989

---------------------------------------------------------

Actual Data

Distribution

Log Pearson Type III

Weibull Probability

Value

0

20

40

60

80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

PRUEBAS DE BONDAD DEL AJUSTE

En la teoría estadística, las pruebas de bondad del ajuste más conocidas son la y la Kolmogorov – Smirnov. A continuación se describen brevemente.

El análisis de la prueba de ajuste según Kolmogorov - Smirnov para la

Estación Pluviométricas Estación de Molinos, utilizada en el presente

Estudio se muestra a continuación.

De la Estación Molinos observamos:

Con apoyo del programa Hidroesta fueron calculados los ∆máx.

* Distribución Gumbel teórico=0.0512 < tab= 0.3772

Se dice que se ajusta a la distribución Gumbel Tipo I

22



* Distribución Log Normal 2 parámetros teórico=0.0367 < tab= 0.3772

Se dice que se ajusta a la distribución Log Normal de 2 Parámetros.

* Distribución Log Normal 3 parámetros teórico=0.0462 < tab= 0.3772

Se dice que se ajusta a la distribución Log Normal de 3 Paràmetros.

* Distribución Log Pearson Tipo III, teórico=0.0624 < tab.= 0.3400

Se dice que no se ajusta a la distribución Log Pearson tipo III

Por lo tanto:0.03670.04620.05120.3772

Teóricotab

Se aceptan las tres Distribuciones, menos la de Log Pearson tipo III

Podemos concluir que los datos se ajustan mejor a una Distribución Log

Normal de 2 parámetros por tener el menor Teórica=0.0367, comparado

con los demás distribuciones.

Para la formulación del presente Estudio, se ha elegido los resultados de la

Distribución Log Normal de 2 parámetros, dado que según la prueba de

bondad Kolmogorov – Smirnov dicha distribución de probabilidades se

ajusta satisfactoriamente a los datos de la muestra de las precipitaciones

máximas de 24 horas de la estación Molinos.

Por dicho resultado se elige con mejor y menor error cuadrática la distribución

Log Normal de 2 parámetros.

3.4.2 Precipitación Máxima en 24 Horas y Tiempos de Duración de Hasta 1 Hora

Siendo en su mayoría, áreas pequeñas las que aportan la escorrentía a

evacuar con el drenaje en carreteras. los tiempos de concentración serían

menores a 24 horas; luego entonces se requiere disponer de

23



precipitaciones máximas menores a 24 horas, y transformadas a

intensidades de lluvia, lo que se consigue con las Curvas Intensidad –

Duración y Frecuencia (Curvas IDF).

3.4.3 Intensidades de Precipitación para Duraciones de Hasta 1 Hora, Curvas IDF

Efectuada la descomposición de la PM24hr, en periodos de duración de t

horas, P.R. (1 hr < t < 24 hr), en donde no hubiera Pluviógrafos. se puede

aproximar el cálculo de la intensidad de precipitación. dividiendo la PM

para valores menores de 24 hr (de hasta de 1 hr), entre su duración. para

diferentes P.R.

3.4.4 Precipitación Máxima para Tiempos de Duración Menores de 1 Hora

El procedimiento para obtener las curvas IDF de las series Molinos,

consistió en la aplicación de la fórmula de Bell, tomando para ello como

base, la precipitación de 1 hora de duración (t = 60 minutos) y período de

retorno, P R.: t = 10 años PTt, Molinos).

3.4.5 Intensidades de Precipitación para Tiempos (le Duración Menores y mayores a 1 Hora

A continuación, las PPY1 para duraciones menores de 1 hora (del ítem 5.3

4.4), fueron convertidas a intensidades de precipitación (referidas a 1

hora), con una regla de 3 simple (precipitación a convertir. multiplicada

por 60 minutos. entre su duración en minutos).

Cálculo de la Curva Intensidad - Duración - FrecuenciaLos valores observados de precipitación máxima en 24 horas, fueron ajustados a la distribución teóricaLog Normal de 2 parámetros para hacer uso de ella se realizo el análisis de mejor ajuste de los datos

comparándolas con las otras distribuciones teóricas Log Normal de 3 parámetros, Log Pearson Tipo III y

Gumbel, dando en la aplicación del Ajuste del error cuadrático mínimo para dicha distribución (Log Normal de 2 parámetros)

24



2 0.5003 0.6675 0.800

10 0.90025 0.96050 0.980

100 0.990200 0.995 84.91

Estaciòn Molinos

64.6369.2774.5778.22 5.79

Cálculo según Log Normal de 2 Paràmetros

Precipitación máxima en 24 horas (mm)

Años Probabilidad Valor Calculado Desviación Estandar

2.4756.6260.59

6.477.12

81.64

5.08

2.813.574.11

Las estaciones de lluvia ubicadas en la zona, no cuentan con estaciones pluviográficas que permitanObtener las intensidades máximas. Sin embargo estas pueden ser calculadas a partir de las lluviasmáximas en base al modelo de Dick y Pescke.

Donde:Pd = Precipitación total (mm)d = Duración en minutosP24h = Precipitación máxima en 24 horas (mm)

Las curvas de intensidad - duración - frecuencia, se han calculado indirectamente, mediante:

Donde:

25



I = Intensidad máxima (mm/min)K, m, n =Factores característicos de la zona de estudioT = Periodo de retorno en añost = Duración de la precipitación equivalente al tiempo de concentración (min)

Lluvias máximas Calculadas en el Tramo de la carretera (Estación Molinos)

15 30 60 120 180 240200 84.91 27.126 32.259 38.362 45.621 50.488 54.253100 81.64 26.082 31.016 36.885 43.864 48.543 52.16350 78.22 24.989 29.717 35.340 42.026 46.510 49.97825 74.57 23.823 28.330 33.691 40.065 44.340 47.64610 69.27 22.130 26.317 31.296 37.218 41.188 44.260

5 64.63 20.647 24.554 29.200 34.725 38.429 41.2953 60.59 19.357 23.019 27.375 32.554 36.027 38.7142 56.62 18.088 21.511 25.581 30.421 33.666 36.177

Duración en MinutosP. Max. 24 horasT (años)

Cuadro No 3.1 Intensidades máximas (mm/h)Intensidades máximas (mm/h)

T (años) P. Max. 24 horas Duración en Minutos

15 30 60 120 180 240200 84.910 40.1676 34.4864 30.1844 29.3761 28.6876 28.5493100 81.640 35.5053 34.2461 29.5287 29.3396 28.5757 28.5430

50 78.220 31.3841 33.9862 28.8873 29.2998 28.4642 28.536125 74.570 27.7412 33.6984 28.2598 29.2555 28.3531 28.528410 69.270 23.5664 33.2590 27.4512 29.1872 28.2070 28.5165

5 64.630 20.8310 32.8511 26.8549 29.1232 28.0969 28.50543 60.590 19.0204 32.4758 26.4237 29.0637 28.0161 28.49502 56.620 17.6960 32.0864 26.0864 29.0013 27.9521 28.4841

Donde:

I = Intensidad máxima (mm/min)K = 75.440m = 0.162n = 0.535

26



Cuadro No 3.2

Duración (t)

(minutos)

Período de Retorno (T) en años

2 5 10 25 50 100 2005 35.680 41.389 46.308 53.718 60.102 67.244 75.235

10 24.625 28.565 31.960 37.074 41.480 46.409 51.92415 19.823 22.995 25.727 29.844 33.391 37.359 41.79820 16.995 19.714 22.057 25.587 28.628 32.030 35.83630 13.681 15.870 17.756 20.597 23.045 25.783 28.84840 11.729 13.606 15.223 17.659 19.758 22.105 24.73250 10.409 12.075 13.510 15.672 17.534 19.618 21.94960 9.442 10.953 12.254 14.215 15.905 17.795 19.90970 8.694 10.086 11.284 13.090 14.646 16.386 18.33380 8.095 9.390 10.506 12.188 13.636 15.256 17.06990 7.601 8.817 9.865 11.443 12.803 14.325 16.027100 7.184 8.334 9.324 10.816 12.101 13.539 15.148110 6.827 7.919 8.860 10.278 11.500 12.866 14.395120 6.516 7.559 8.457 9.811 10.977 12.281 13.741

Tales intensidades en mm/hr, y al 75% de su valor (para 5, 10, 20, 30 hasta

los 120 minutos, en los P.R. elegidos) se emplearon en el cálculo de los

caudales máximos de diseño para el sistema de drenaje previsto en el proyecto

del Mejoramiento de la carretera en mejoramiento y/o rehabilitación de los tres

tramos Long. 25+761.760 Km. Total, Cuyo gráfico de la IDF es, para ello se

redondearon al inmediato superior é inferior, tener presente para su respectiva

evaluación del estudio, ya que se ha trabajado de acuerdo a lo normado en

cuanto se refiere a la hidrología.

Gráfica 3.2

27



4.0.0 ESTIMACIÓN DE LOS CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO

Para el dimensionamiento hidráulico de las estructuras de drenaje superficial, transversal

(alcantarillas, Badenes y pontones) proyectados en una longitudinal de 25+761.76 en

los siete tramos indicados (cunetas), del mejoramiento y rehabilitación de la carretera MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA

DE PACHITEA, HUÁNUCO” , se estimaron los Caudales Máximos de Diseño, en base a la

Precipitación Máxima en 24 Horas (PM24hr), y su transformación en

intensidades máximas horarias (Curvas IDF) de la estación de Molinos con datos de

precipitación máxima de 24 horas.

Al respecto, se asume la serie Molinos " como representativa de las condiciones

28



de pluviosidad típica de la sierra que corresponde al tramo en estudio.

Los caudales máximos de diseño para las estructuras de cruce. Comparativamente, se

obtuvieron el método Racional donde se exponen dichos métodos y a la vez, se hacen los

cálculos correspondientes: los resultados obtenidos, tienen un carácter preliminar,

como primeros valores que definen el orden de magnitud de las estructuras de cruce.

En las micro cuencas se aplicaron el presente Método Racional por que sus áreas no

sobrepasan los 10 km2, y que éste método puede ser utilizado en éstos casos donde

recomiendan varios autores donde la relación de caudales máximos y áreas

aportantes, planteada por Remenieras.

4.1.0 Obtención de los Caudales Máximos de Diseño por el Método Racional A.- El Método Racional

El Método Racional (M.R.). y todos los métodos empíricos derivados de él, se usan "para

diseñar drenes de tormenta, alcantarillas y otras estructuras conductoras de aguas de

escurrimiento de pequeñas áreas" (Linsley) pero "pueden involucrar grandes errores. ya que

el proceso de escurrimiento, es muy complejo como para resumirlo en una fórmula de tipo

directo, en la que solo intervienen el área de la cuenca y un coeficiente de

escurrimiento" (Villón).

El tiempo necesario para llegar a este equilibrio es el tiempo de concentración, Tc, y para

pequeñas áreas impermeables o permeables, se puede considerar que si la lluvia persiste con

un ritmo uniforme durante un período como mínimo de una duración de Tc, el máximo del

escurrimiento será igual al ritmo de la lluvia.

Esta es la base de la fórmula del Método Racional, M.R.:

Q=C I A

Donde

Q es el ritmo máximo del escurrimiento (L3/T),

C es un coeficiente de escurrimiento (se

29



obtiene de tablas o se calcula), e

I es la intensidad de la lluvia (L/T).

Donde Linsley se basa en la pendiente, tipo de superficie, forma de la cuenca y

precisión exigida; que debe usarse con cautela para áreas mayores de 100 acres (1

acre = 4.047 m2), y nunca debe utilizarse para áreas mayores de 1,300 Has. todo

ello se ha tenido presente para su elaboración del presente estudio.

Villon, refiere que el método racional puede ser aplicado a pequeñas cuencas de

drenaje agrícola, aproximadamente si no exceden a los 1,300 Has.

En el sistema métrico decimal, el método Racional tiene la siguiente expresión.

Q = C * I * A / 3,6

Donde:

Q= Escurrimiento o Caudal máximo (m 3/s)

C= Coeficiente de escurrimiento de 0,1 a 1,0 de acuerdo con las

características propias de la cuenca y/o micro cuenca.

I = Intensidad de la lluvia para una frecuencia ó período de retorno

dado (mm/hr)

A = Área de la cuenca (Km2) o en (Has)

A1.- Secuencia de aplicación del Método Racional

Para aplicar el M.R., es necesario determinar cada uno de los factores que

intervienen en la fórmula, y para lograrlo, se siguen los siguientes pasos:

1º Se determina el coeficiente de escorrentía, C.

2° Se determina el tiempo de concentración (Tc) de la subcuenca que

aporta escurrimiento, desde las nacientes, hasta la intersección con la

carretera (punto l).

30



Según Kirpich, 1940 (NORMA S..110), la expresión es:

Tc = 0,01947 * L0,77 * S – 0,385

Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos.

L = Longitud del canal desde aguas arriba hasta la salida en M.

S = Pendiente promedio de la cuenca, m/m.

El tiempo de concentración, Tc, según Kirpich – california, 1942 (Norma

S.110 y Villón), sería:

Tc = 0,01952 * ((L3 / H) 0,385)

Donde: Tc = Tiempo de Concentración, en minutos.

L = Máxima longitud de recorrido, en metros.

H = Diferencia de elevación entre Hs y Hi (del punto 2°), en metros

3° Se obtiene la intensidad máxima de la lluvia, Cuadro N' 3.2 y Gráfico N°

3.2 (al 75% de su valor).

La intensidad máxima de la lluvia (de diseño) tiene una duración igual al

tiempo de concentración, y para un período de retorno dado de 50 años., donde

la frecuencia ó periodo de retorno seleccionado como adecuado para la

elección de las obras proyectadas.

4° Se obtiene el área de la micro cuenca aportante (en ha).

5° Con esta información se calcula el escurrimiento o caudal de diseño

máximo.

A2.- Cálculo del Escurrimiento por el Método Racional para las

Quebradas: MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG

GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ,

SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA,

31



HUÁNUCO” una Long. Total de 25+761.76 Km, en los siete tramos

ramificados.

1º El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C.

Para las quebradas de las micro cuencas que cruzan el Mejoramiento

del camino Vecinal del tramo de Panao Long. 25+761.76 Km., con una

vegetación escasa considerada como “Quebrada” y una textura “Franco

arcillo limosa franco limosa", y con una pendiente promedio de S (%) = 8.4, se

ha considerado C igual 0.42

2° El tiempo de Concentración, Tc.

Para las micro cuencas que cruzan el eje del Camino vecinal del proyecto Long.

25+761.76 Km, se cuenta con los siguientes parámetros geomorfológicos donde:

L = longitud son variables en cada uno de las micro cuencas.S (%) = pendiente de igual manera variables en (m/m)

Reemplazando en la fórmula de Kirpich, en minutos.

Se tienen Tc = variables como se indican en el cuadro adjunto.Pero se asume que Tc = Td

3° Se tomaron las intensidades de lluvia con Tc=Td = minutos del Cuadro No 3.2 para unPeríodo de retorno de PR = 50 años, como se requiere en el pliego de observaciones.

4° El Área de las micro cuencas aportantes de las quebradas en cada uno donde seencuentran proyectado las obras de arte como el caso se tiene 38 obras de arte con37 Alcantarillas, 01 Badenes.

5° Aplicando la fórmula del método racional para obtener el escurrimiento máximo paralas micro cuencas propuestas se indican en el cuadro adjunto.

32



A. Propuesta de estructuras de cruce en el proyecto del

Mejoramiento y Rehabilitación de la carretera en los siete

tramos.

Obtenidos y seleccionados los caudales de diseño (Método Racional), se

procedió al correspondiente dimensionamiento de las estructuras de cruce para

el presente proyecto, siendo la propuesta la siguiente:

A1 Propuesta de estructuras de cruce de aguas en los tres tramos Long. Total 25+761.76 Km.

De acuerdo al caudal de diseño de la carretera Construcción de obras de Arte: Se considera en todo el tramo lo siguiente.

TIPO



4.2 DRENAJES Y OBRAS DE ARTE

4.2.1. SISTEMA DE DRENAJE ACTUAL

La carretera actual tiene un sistema de drenaje deficiente, compuesta por

alcantarilla en su mayoría de piedra acomodada y complementado con

alcantarilla del tipo TMC en mal estado construido los cuales serán

reemplazados por el presente proyecto para la buena conservación de la vía.

En cuanto al inventario de las obras de arte, existentes con indicaciones de su

estado actual, no existe ninguna en buen estado por lo que es necesario

proyectar en su totalidad. En este cuadro puede notarse que existen una

densidad de 1.08 alcantarillas por Km. siendo necesario incrementar su

número con alcantarillas nuevas.

4.2.2 SISTEMA DE DRENAJE Y OBRAS DE ARTE PROYECTADAS

El sistema de obras de arte de la nueva carretera comprende 3 clases de

estructuras, pontón, alcantarillas, y cunetas, En base a la evaluación de

33



obras existentes se ha proyectado la construcción de todas y cada una de

ellas por no contar con estas obras de arte que data de la década del 89 lo que

no garantiza una vida útil futura mínima de 10 años, para el tramo en estudio

del mejoramiento del camino vecinal en los tres tramos de un total de

25+761.76 Km.

Alcantarillas, Badenes y Pontones proyectados, EN CADA TRAMO:

En la actualidad no existen alcantarillas por lo que se ha proyectado 37

alcantarillas, que representa una densidad de 1.08 alcantarillas/Km, lo cual es

muy poco, pero debido a que el presupuesto es irrisorio no se puede

presupuestar, ya que esto ocasionaría la elevación del presupuesto total de la

obra ya que lo recomendable para este tipo de vías es de 4 alcantarillas/Km.

Verificado en los tramos.

De las cuales existe 02 pontones siendo 01 pontón proyectado en la progresiva

KM: 00+400 del Tramo Tipsa-Condorhuaca de una longitud de 03+452.11 Km.

34



Tipo de Obra de

ArteUbicación

Area Micro Cuenca (Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)

Tiempo de Concentración

(min)

Intensidad Máxima ( i25 ) en mm/h

Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de Diseño m3/seg SITUACIÓN

Alcantarilla 00+780 12.57 2143.55 649.56 10.34 0.016 14.06 29.84 0.42 0.438 A CunetaAlcantarilla 01+835 9.69 1568.20 475.21 8.76 0.018 10.45 37.08 0.42 0.419 ProyecciónAlcantarilla 04+455 1.78 516.86 156.62 4.4 0.028 3.78 37.08 0.42 0.077 Proyección

Tipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : YANAPA - MONTE 02+027.14Alcantarilla 00+450 13.50 1920.73 582.04 10.78 0.019 12.19 37.08 0.42 0.584 proyecciónAlcantarilla 01+730 10.20 1236.82 374.79 8.95 0.024 7.88 37.08 0.42 0.441 proyección

Tipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : YANAPA - HILLA CHICO 02+357.27BADEN 00+680 5.36 998.73 302.65 9.5 0.031 6.01 37.08 0.42 0.232 Proyección

Alcantarilla 01+205 63.90 3996.33 1211.01 34.23 0.028 18.21 25.58 0.42 1.907 ProyecciónBADEN 01+710 15.78 1593.60 482.91 7.5 0.016 11.30 37.08 0.42 0.682 ProyecciónTipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : SILLA MARCAMARCA - HUAYRAJ 01+985.55Alcantarilla 00+425 2.88 814.42 246.79 8.7 0.035 4.91 37.08 0.42 0.124 ProyecciónAlcantarilla 00+945 25.34 2280.03 690.92 12.34 0.018 14.11 29.84 0.42 0.882 ProyecciónAlcantarilla 01+985 38.25 2605.32 789.49 10.43 0.013 17.56 25.58 0.42 1.142 Proyección

Tipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : SILLA MARCAMARCA - PIRURO 03+906.32Alcantarilla 00+755 10.05 1432.23 434.01 8.67 0.020 9.45 37.08 0.42 0.435 ProyecciónAlcantarilla 01+280 21.46 1924.03 583.04 9.87 0.017 12.64 37.08 0.42 0.929 ProyecciónAlcantarilla 02+035 8.01 1394.42 422.55 9.56 0.023 8.82 37.08 0.42 0.347 ProyecciónAlcantarilla 02+117 11.92 1500.95 454.83 8.24 0.018 10.17 37.08 0.42 0.516 Proyección

Tipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : PIRURO - TIPSA 06+602.81Alcantarilla 00+225 21.60 1894.24 574.01 8.92 0.016 12.90 37.08 0.42 0.934 ProyectadoAlcantarilla 01+490 15.77 1842.74 558.40 9.45 0.017 12.22 37.08 0.42 0.682 Proyectado

BADEN 02+545 19.98 2254.20 683.09 12.43 0.018 13.88 37.08 0.42 0.864 ProyectadoAlcantarilla 02+820 18.45 2016.37 611.02 11.55 0.019 12.56 37.08 0.42 0.798 ProyectadoAlcantarilla 03+068 11.77 1943.40 588.91 9.98 0.017 12.73 37.08 0.42 0.509 ProyectadoAlcantarilla 03+805 19.17 2379.06 720.93 13.43 0.019 14.34 37.08 0.42 0.829 ProyectadoAlcantarilla 03+927 62.67 3583.92 1086.04 23.45 0.022 18.58 25.58 0.42 1.870 ProyectadoPONTON 04+730 617.63 10474.18 3173.99 39.67 0.012 52.36 15.67 0.42 11.291 ExistenteTipo de Obra de

ArteUbicación


Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de Cauce L

(m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )


TRAMO : TIPSA - CONDORHUACA 03+452.11PONTON 00+400 978.06 14214.17 4307.33 54.34 0.013 66.00 13.09 0.42 14.937 Proyectado

Alcantarilla 00+475 37.60 3844.62 1165.03 18.99 0.016 21.85 25.58 0.42 1.122 ProyectadoBADEN 01+500 38.43 4235.62 1283.52 22.54 0.018 22.87 25.58 0.42 1.147 ProyectadoAlcantarilla 01+562 6.60 1220.22 369.77 7.67 0.021 8.23 37.08 0.42 0.286 ProyectadoAlcantarilla 02+628 69.70 3769.31 1142.22 18.67 0.016 21.50 20.59 0.42 1.674 Proyectado

DISEÑO DE CAUDALES MÁXIMOS PARA ALCANTARILLAS "MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAR GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA-HILLACHICO,

Fuente : Elaboración Propia.

SILLAMARCAMARCA-HUAYRAJ,SILLAMARCAMARCA-PIRURO-TIPSA-CONDORHUACA, PROV.PACHITEA

35



En éste cuyo caudal calculado es de 14.937 m3/seg. Cuyas características hidráulicas

es:

Caudal

(m3/s)

Ancho

Solera(m)

Tirante

Hidráulico(m

)

Área

Hidrau.

(m2)

Perímetro

mojado(m)

Velocidad

(m/s)

No de

Froud

14.937 10.00 1.15 11.44 12.28 1.30 0.389

Tipo de Flujo: Sub Crítico

Cunetas

Las obras de drenaje longitudinal están constituidas por cunetas en una

longitud de 25,761.76 m, que la longitud de la vía, conformado por un tipo de

seccione triangular (C1), la cual tendrá una sección de 0.75 m de ancho y 0.50

m de profundidad con talud interno adyacente a la carretera de 2H: 1 V y talud

externo 1H:2V, que puede ser variable de acuerdo a la topografía del terreno

CUNETAS de Concreto y Tierra.TIPO LONGITUD SECCIONC1 25,761.76 TRIANGULARTOTAL25,761.76

CALCULO DE CAUDAL DE DISEÑO PARA CUNETAS:

Q = C*I*A /3,6

Aplicación del Método Racional

La estimación de los caudales máximos de diseño para las cunetas en los tres tramos del

mejoramiento y rehabilitación de la carretera. MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA

CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO,

SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA,

36



PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO” una Long. Total de 25+761.76 Km, en los

siete tramos ramificados.

Método Racional.1º El coeficiente de escurrimiento o escorrentía, C.

Para el sistema de drenaje pluvial del mejoramiento de la carretera, se

estimó un valor para el coeficiente de escorrentía de: C = 0,42.

2º El tiempo de concentración, Tc.

Para la cuenca aportante "promedio" a la cuneta, se tiene de la cartografía

disponible, IGN 1/100 000:

H = 70 m;

L = 400 m.

Reemplazando en la fórmula:

Tc = 0, 01952 *(((L3 / H)0.385))

Tc = 0, 01952 * ((400 3/ 70) 0.385)

Tc = 3.85 min.

Por condición de la aplicación del Método Racional, el Tc no puede ser

menor de 10 min.

Se asume entonces: aplicación practica en estudios hidrológicos.

Tc = Td = 10 min.

3º Tomar la intensidad de lluvia con Tc =Td = 10 min, del Cuadro N" 3.2 y

Gráfico No 3.2, para un periodo de retorno de P.R. 25 años.es

I = 37.08 mm/hora

37



No se Ajustada al 75%, con la finalidad de tener un margen de seguridad que

se obtiene por los eventos hidrológicos que ocurren en ciertas temporadas del

año.que se produce en la sierra central del Perú.

Imáx = 37.08 mm/hora

Imáx = 27.81 mm/hora

4º El área de la cuenca aportante a las cunetas.

Para el cálculo de la cuenca receptora, se ha asumido que las cunetas, desaguarían en alcantarillas ubicadas en promedio a una distancia entre ellas de 200 m.

El ancho de las zonas aledañas se asume de 70 m, que incluye la superficie de la cuneta; el área resultante sería entonces de 14,000 m2

A = 0,014 km2

5º Aplicando la fórmula del Método Racional para obtener el escurrimiento máximo:

Q = C *I *A/3,6

Q = 0,42 * 27.81 * 0,0140 / 3,6

Q = 0, 045423 m3/s

Q = 45.42 Lt. /seg.

38



Para las obras de arte que se mencionan los caudales máximos para un período

de 25 años de retorno que son tabulados en base al estudio hidrológico con datos de

las precipitaciones promedios mensuales y máximas de 24 horas de la estación de

Molinos para el mejoramiento de la carretera.

C1) Consideraciones para la sección de la cuneta

La sección propuesta Tipo (C1), tiene las siguientes consideraciones: H =

0,40 m; Zd = 1/2, Zi = Variable.

Se tendría una capacidad de conducción suficiente para drenar las aguas

provenientes de las zonas aledañas y los taludes, más los eventos

extraordinarios que se pudieran presentar. Siendo en consecuencia las

dimensiones finales de la cuneta triangular revestida en concreto f ´c = 175

Kg/cm2 las siguientes:

Ancho superficial = 0.75 m.

Profundidad = 0.50 m,

Talud interno = 2.0/1.0 (H/V)

Espesor de revestimiento = 0.10 m.

Juntas = cada 3.0 m.

39



40

CUADRO Nº 4.2MEJORAMIENTO DEL CAMINO VECINAL Long. 25+761.76 Km. HIDROLOGIA Y DRENAJES



5.00. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- El área del Proyecto corresponde al MEJORAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LA CARRETERA, HUANCHAG GRANDE-SILLAMARCAMARCA, YANAPA- HILLA CHICO, SILLAMARCAMARCA- HUAYRAJ, SILLAMARCAMARCA- PIRURO- TIPSA- CONDORHUACA, PROVINCIA DE PACHITEA, HUÁNUCO” en los siguientes tramos:

Mejoramiento y Rehabilitación de la carretera en los siguientes tramos.

- Tramo I: HUANCHAG GRANDE - SILLAMARCA. Km. 0+000 a 05+430.56

- Tramo II: YANAPA – MONTE .KM: 0+000 a 02+027.14

- Tramo III: YANAPA – HILLA CHICO km: 0+000 a 02+357.27

- Tramo IV: SILLA MARCAMARCA - HUAYRAJ km: 0+000 a 01+985.55

- Tramo V : SILLA MARCAMARCA - PIRURO km: 0+000 a 03+906.32

- Tramo VI: PIRURO - TIPSA km: 0+000 a 06+602.81

- Tramo VII: TIPSA - CONDORHUACA km: 0+000 a 03+452.11

Con un total de 25+761.76 KM.

2.- El sistema de drenaje longitudinal y transversal deberá ser cuidadosamente diseñado y

posteriormente construido para formar parte de la carreta en sus tramos respectivos de los

tres tramos, cuyo caudal máximo para las cunetas es de Q= 45.42 lts/seg.

3.- Los caudales máximos para las alcantarillas, badenes y pontón proyectado en los siete

tramos se indica:

41



Tipo de Obra de

Arte Ubicación Area Micro Cuenca

(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

Alcantarilla 00+780 12.57 2143.55 649.56 10.34 0.016 14.06 29.84 0.42 0.438 A Cuneta Alcantarilla 01+835 9.69 1568.20 475.21 8.76 0.018 10.45 37.08 0.42 0.419 Proyección Alcantarilla 04+455 1.78 516.86 156.62 4.4 0.028 3.78 37.08 0.42 0.077 Proyección

Tipo de Obra de


(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

TRAMO : YANAPA - MONTE 02+027.14 Alcantarilla 00+450 13.50 1920.73 582.04 10.78 0.019 12.19 37.08 0.42 0.584 proyección Alcantarilla 01+730 10.20 1236.82 374.79 8.95 0.024 7.88 37.08 0.42 0.441 proyección

Tipo de Obra de


(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

TRAMO : YANAPA - HILLA CHICO 02+357.27 BADEN 00+680 5.36 998.73 302.65 9.5 0.031 6.01 37.08 0.42 0.232 Proyección

Alcantarilla 01+205 63.90 3996.33 1211.01 34.23 0.028 18.21 25.58 0.42 1.907 Proyección BADEN 01+710 15.78 1593.60 482.91 7.5 0.016 11.30 37.08 0.42 0.682 Proyección

Tipo de Obra de


(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

TRAMO : SILLA MARCAMARCA - HUAYRAJ 01+985.55

Alcantarilla 00+425 2.88 814.42 246.79 8.7 0.035 4.91 37.08 0.42 0.124 Proyección Alcantarilla 00+945 25.34 2280.03 690.92 12.34 0.018 14.11 29.84 0.42 0.882 Proyección Alcantarilla 01+985 38.25 2605.32 789.49 10.43 0.013 17.56 25.58 0.42 1.142 Proyección

Tipo de Obra de


(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

TRAMO : SILLA MARCAMARCA - PIRURO 03+906.32 Alcantarilla 00+755 10.05 1432.23 434.01 8.67 0.020 9.45 37.08 0.42 0.435 Proyección Alcantarilla 01+280 21.46 1924.03 583.04 9.87 0.017 12.64 37.08 0.42 0.929 Proyección Alcantarilla 02+035 8.01 1394.42 422.55 9.56 0.023 8.82 37.08 0.42 0.347 Proyección Alcantarilla 02+117 11.92 1500.95 454.83 8.24 0.018 10.17 37.08 0.42 0.516 Proyección

Tipo de Obra de


(Has)

Perímetro Micro

Cuenca (m)

Longitud de

Cauce L (m)

Desnivel H (m)

Pendiente S (m/m)


(min)


Coeficiente de

escorrentia ( c )

Caudal de

Diseño m3/seg

SITUACIÓN

3.-Régimen Hidrológico, recopilando información de los lugareños se supo las señales de

ocurrencia de avenidas en los meses de máximas avenidas (épocas Invernales).

4.- Para la generación de las precipitaciones en el área de estudio de la carretera, fueron

tomados con las estaciones de Molinos (Panao) solamente.

42



5.- Con los datos tomados se calcularon las intensidades máximas, y la generación de

caudales máximos con diferentes períodos de retorno con sus respectivas ecuaciones,

mediante métodos más apropiados que presentan las ecuaciones empíricos.

Recomendación

1.- Considerar la implementación como parte del proyecto de una estación hidrométrica a

fin de generar reportes de caudales diarios que permitan cubrir el vacío existente de la falta

de datos hidrológicos para obras de prevención y mitigación de eventos extremos en la

zona.

2.- Para estudios de Factibilidad se recomienda tomar estaciones que presentan datos

históricos mayores a 20 años ya que esto presentan resultados mas consistente que las

obtenidas.

43



ANEXOS

44

estudio hidrologico huanchag-sillamarcamarca panao

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