estudio hidrologico nuevo laredo jun-15

ESTUDIO HIDROLOGICO PARA EL PROYECTO DE MODERNIZACION DEL PUERTO FRONTERIZO NUEVO LAREDO III.

ESTUDIO HIDROLOGICO PARA EL PROYECTO DE MODERNIZACION DEL PUERTO FRONTERIZO NUEVO LAREDO III.

ESTUDIO HIDROLGICO

PROYECTO

DETERMINAR LA PROBABILIDAD Y CAPACIDAD DE RESPUESTA DE LA CUENCA TRIBUTARIA DEL PUERTO FRONTERIZO NUEVO LAREDO III AL SER AFECTADO POR UNA TORMENTA DESFAVORABLE

Cd. Victoria, Tam., a 30 de junio de 2015

FORMULADO POR:Ing. Ivn Alejandro Garca PortalesCed. Prof. 2991083

I N D I C E

I.-ANTECEDENTES.

II.-OBJETIVO.

III.- UBICACIN

IV.-CLIMATOLOGA.

V- MTODOLOGA DE ANLISIS.

VI.- CARACTERIZACIN DE CUENCAS.

a).- Topografa de la cuenca.

b).- Detalle Urbano de la cuenca.

c).- Recorridos de verificacin.

d).- rea de la Cuneca Tributaria.

e).- Pendiente

VII.- DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LA LLUVIA DE ACUERDO A ISOYETAS DE SCT.

VIII.- CLCULO DEL GASTO DE DISEO.

a).- Estimacin del nmero N del escurrimiento.

b).- Clculo del Tiempo de Concentracin de la lluvia de diseo.

c).- Clculo del Tiempo de Pico.

d).- Clculo de la duracin de la lluvia.

e).- Clculo del gasto instantneo.

IX.- HIDRULICA

X.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.I.- ANTECEDENTES

Debido al desarrollo y crecimiento de la ciudad y la insercin de nuevos polos de desarrollo dentro del permetro urbano, existe una gran demanda de vivienda de calidad, que cuente con todos los servicios y que adems no se vean afectados por inundaciones provocadas por lluvias torrenciales, de la temporada ni de eventos ciclnicos tan comunes en nuestra regin; es ah, donde un estudio hidrolgico detallado permite conocer con antelacin los efectos que pueden incidir en las zonas habitacionales derivados de estos fenmenos; lo anterior nos ayudan a predecir la magnitud de las tormentas y de los caudales que se generan, as como de la localizacin de los puntos con problemas de drenaje pluvial que puede afectar el desarrollo urbano, y nos da adems las herramientas para su correccin a tiempo, antes de que sus efectos puedan ser causa de daos y afectaciones tanto a vidas humanas como al patrimonio familiar.

II.- OBJETIVO

El estudio consiste en determinar la respuesta de las caractersticas hidrolgicas de las cuencas del puerto fronterizo Nuevo Laredo III, al ser afectado por una tormenta desfavorable, aplicando metodologas que deriven en la estimacin de los escurrimientos, transitndolos por el sitio del proyecto, conforme al funcionamiento Hidrolgico e Hidrulico de la cuenca, para conocer si estos inciden desfavorablemente provocando inundaciones, adems de detectar las sitios crticos y plantear obras que solucionen esta problemtica, para ello se plantea:

1.- Conocer las Tormentas ms desfavorables que se presentan en la zona del proyecto y su Perodo de Retorno.

2.- Conocer el gasto y volumen de agua que generan las tormentas ms desfavorables.

3- Determinar el rea hidrulica necesaria para liberar del rea de proyecto el Gasto de Diseo sin afectaciones a terceros.

En General, el estudio Hidrolgico e Hidrulico pretende a travs del conocimiento de los escurrimientos que generan las tormentas ms desfavorables, se pueda conocer el Gasto de Diseo, con lo que nos permitira establecer el rea hidrulica necesaria para su paso por la vialidad en estudio, proponiendo las obras necesarias para que no se provoquen afectaciones dentro del rea de proyecto, as como a terceros por desbordamiento o rebosamiento de su capacidad.

III.- UBICACIN

El puerto fronterizo Nuevo Laredo III se ubica en la ciudad de Nuevo Laredo, Tamps Tamaulipas, en el libramiento al norte de la ciudad, tiene como coordenadas al centroide del proyecto, 2735' 39.9" de latitud Norte y 99 32 39.5"de longitud Oeste, con una elevacin media de 130 msnm.

Reporte fotogrfico

El puerto cuenta con superficies pavimentadas con concreto hidrulico y pendientes del 2% hacia reas verdes por medio de pasos y alcantarillas pluviales.

Actualmente cuenta con dos pozos de absorcin ubicados en el rea verde continua a la vialidad de exportacin.

Estos pozos de absorcin reciben parte de los escurrimientos pluviales de la vialidad de exportacin y la explanada del andn de exportaciones.La vialidad de acceso en el tramo correspondiente a este estudio hodrologico cuenta con 2 puentes alcantarilla en los km. 1+162 y 1+635 respectivamente.

KM. 1+162

KM. 1+635

IV.- CLIMATOLOGA

Se caracteriza por ser el ms seco y extremoso del estado, con grandes oscilaciones en la temperatura de que vara desde los 14 C bajo cero en invierno, hasta los 40 C sobre cero en verano; su precipitacin pluvial media anual es de 520.4 mm y los vientos predominantes provienen del sur..

Los registros pluviomtricos del Observatorio Meteorolgico de Nuevo Laredo, nos indican que la precipitacin media anual de la Ciudad es de 520.4 mm con mxima acumulada anual de 1,091.0 mm y mnima acumulada anual de 42.3 mm, con base a un periodo de registro de 35 aos (1980 al 2014), la precipitacin mxima anual en 24 h es de 155.5 mm registrada en septiembre de 2004.

Su orografa es semi-plana y no registra alturas ni depresiones de importancia.

En cuento a su Hidrografa cuenta con un solo ro, el Bravo o Grande del Norte; le sirve de lnea divisoria entre Mxico y los Estados Unidos de Norteamrica tiene adems dos derramaderos naturales, el arroyo del Coyote, al sur de las Alanzana, al oeste arroyos de menor importancia son: el Laguito, el Estero Reventado, el Abandonado, la Sandra, el Ortillo, el Carrizo. Aguas negras, El Gobierno, el Ramireo y la Cedena.

V.- METODOLOGA DE ANLISIS.

La metodologa utilizada consiste en la estimacin del Gasto Instantneo que puede generar una tormenta desfavorable, para ello se procede a caracterizar la cuenca, definiendo su topografa, rea general de la cuenca tributaria, longitud y pendiente, a fin de obtener los parmetros hidrolgicos necesarios para la estimacin del Tiempo de Concentracin de la tormenta, el Tiempo de Pico del Hidrograma y la Duracin. De igual manera se procede a obtener informacin pluviomtrica necesaria de la zona ya que en este caso no se cuenta con informacin hidromtrica, una vez que se cuenta con esta informacin, se le aplican funciones de Distribucin de la Probabilidad, que nos definan el Periodo de Retorno que le aplica conforme a las recomendaciones del Instituto de Ingeniera de la UNAM y la CONAGUA, posteriormente mediante el Modelo de Lluvia-Escurrimiento se obtiene Gasto de Diseo para el proyecto o estudio en cuestin, conociendo el gasto y su hidrograma, se procede a determinar la capacidad hidrulica necesaria para desalojar las aguas pluviales que puedan generan las lluvias ms desfavorables, sin que estas causen afectaciones a terceros.ANEXO 1. DATOS DE PRECIPITACION MENSUAL. (mm)

ANEXO 2. DATOS DE PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HRS. (mm)

VI.- CARACTERIZACIN DE CUENCAS.

Como primer paso de esta actividad y con la informacin topogrfica del proyecto, de las cartas de INEGI, el plano de Curvas de Nivel de la zona en estudio y la Herramienta Google Earth, se procedi a delimitar el rea tributaria de la zona de estudio, as como sus caractersticas hidrolgicas e hidrulicas para de esta manera estar en condiciones de estimar el gastos instantneo:

a).- Topografa de la cuenca.

Para conocer el comportamiento hidrulico de la cuenca, se utilizaron cartas topogrficas de INEGI 1:50,000, el plano de Curvas de Nivel de la zona en estudio, as como el Simulados de Cuencas Hidrogrficas SIATL del Instituto Nacional de Geografa y Estadstica INEGI y la herramienta Google Earth, versin profesional, con los que se estuvo en posibilidad de conocer y verificar las elevaciones, escurrideros y las salidas del drenaje pluvial de la zona, as como determinar el rea de aportacin al puerto fronterizo , para conocer la mecnica hidrulica en este.

Cuencas principales del puerto fronterizo Nuevo Laredo III.b).- Detalle Urbano de la cuenca.

Para una revisin ms objetiva, as como para verificar los escurrideros del agua de lluvia y sus condiciones actuales, se utilizo el Simulador de Cuencas Hidrogrficas SIATL del Instituto Nacional de Geografa y Estadstica INEGI, as como la herramienta electrnica Google Earth, con la que se pudo establecer posicionamientos de detalle y elevaciones con precisin altimtrica de una unidad, para verificar o corregir las rutas que sigue el escurrimiento de las lluvia a travs de la zona del proyecto, as como los puntos de concentracin y salida de estos.rea Tributaria

c).- Recorridos de verificacin.

Con la informacin as obtenida, se realizaron recorridos de campo para corroborar y/o corregir la informacin recopilada en cartas y planos y la obtenida mediante el Simulados de Cuencas Hidrogrficas SIATL del Instituto Nacional de Geografa y Estadstica INEGI y con le herramienta Google Earth, a fin de contar con mejores elementos a considerar en la elaboracin del estudio, conocer in situ las reas de los escurrimientos pluviales, su desarrollo y puntos de descarga.

d).- rea de la Cuenca

Para el presente estudio se considera la Cuenca No. 1 como la principal por ser esta la que mayor superficie comprende sobre el puerto. Sin embargo se analizan las 3 cuencas con el fin de tener cubierta toda la superficie y as determinar el comportamiento de la zona incluyendo el rea donde se construirn los recintos fiscalizados.

CUENCA:1

Superficie Total de la Cuenca

Por tipo de CoberturaPorcentajeSuperfcie en m2

Urbana73.78%1,374,858.00

Rural26.22%488,596.00

Area Total100.00%1,863,454.00

CUENCA:2



Urbana75.96%3,124,836.00

Rural24.04%989,145.00

Area Total100.00%4,113,981.00

CUENCA:3



Urbana74.63%17,528,567.00

Rural25.37%5,959,478.00

Area Total100.00%23,488,045.00

e).- Pendiente.

Para determinar la pendiente de la cuenca se aplic la metodologa de Taylor-Schwarz, de la que se muestran sus resultados en la siguiente tabla:

PROYECTO:NUEVO LAREDO III

CUENCA :1

CALCULO DE PENDIENTE POR EL MTODO TAYLOR-SCHWARZ

S1, S2, S3, , n=I/Dl=longitud tramoD= desnivel

L=longitud TotalS= Pendiente Taylor Schwarz

nlDS1n(S1n)^1/2l/(S1n)^1/2

mm

1155440.00260.050730629.96680.0026

2530100.01890.13743858.45820.0189

208414S media =0.0107

Longitud del Cauce Prince principal (L)=2,084.00m

rea de la cuenca: (A) =1,863,454.00m2

CUENCA :2




nlDS1n(S1n)^1/2l/(S1n)^1/2

mm

1140560.00430.065321500.01990.0043

2114990.00780.088512982.51370.0078

255415S media =0.0061



CUENCA :3




nlDS1n(S1n)^1/2l/(S1n)^1/2

mm

13590260.00720.085142184.70330.0072

25034190.00380.061481939.44470.0038

862445S media =0.0055



VII.- DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE LA LLUVIA DE ACUERDO A ISOYETAS DE SCT.a) DETERMINACION DE DURACION DE LA TORMENTA CUENCA 1.

De Cormack

tc=63min

tc=1.050hrs.

California Highways and Public Works

L =Longitud del cauce=2.084km

H=Desnivel14.00m

tc=0.802hrs.

Kirpich

L=Longitud del cauce en metros =2,084.00m

S=pendiente media m/m =0.0107

tc=41.21minutos

tc=0.69hr

Tiempo de Concentracin en horas

De CormackCalifornia Highways and Public WorksKirpichTc med

1.0500.800.6870.846

Duracin tormenta:1.840hr

Tiempo Pico:1.428hr

Para un periodo de retorno de 50 aos,

de acuerdo a las isoyetas de sct, tenemos:

Intensidad de lluvia en mm/hr

Para D = 2hr

Conclusin.

Se toma para diseo una intensidad de lluvia de 60mm/hr.

Se resumen los resultados de las cuencas 2 y 3.

Cuenca 2: intensidad de diseo: 50mm/hr

Cuenca 3: intendidad de diseo: 40mm/hr.

ANEXO 3. ISOYETAS DE INTENSIDAD DE LLUVIA

VIII.- CLCULO DEL GASTO INSTANTNEO.

Existe una gran diversidad de mtodos o procedimientos para la estimacin de la avenida mxima o gasto instantneo para el diseo de obras hidrulicas (Gasto de Diseo Qd), pero hasta la fecha no hay unanimidad en cuanto a cual es el mejor mtodo de aplicacin, lo que pone de manifiesto la importancia y complejidad del sistema hidrolgico. Por un lado estn los mtodos empricos, que se basan preferentemente en las caractersticas fsicas de la cuenca y por otro los modelos de lluvia-escurrimiento que se basan en informacin estadstica de lluvia o de medicin sistemtica del escurrimiento o una combinacin de ambos, para nuestro caso, se utilizara el Modelo de Lluvia escurrimiento a travs de los mtodos de los Mtodos Racional, Hidrograma Unitario Triangular y Ven Te Chow para la obtencin del Gasto de Diseo para los Tr de 50 aos.

De los mtodos utilizados y que arriba se mencionan se adopta el valor medio producto de la aplicacin de cada uno de ellos, en virtud de la aproximacin que presentan sus resultados, adems de ser los de mayor tradicin de aplicacin en nuestro pas, ya que se han venido utilizando para el dimensionamiento de la grandes obras hidrulicas, y han demostrado ser congruentes con las caractersticas fisiogrficas de las diversas regiones de la Repblica Mexicana.

a).- Estimacin del Nmero N de Escurrimiento.

Otro de los parmetros importantes es el Nmero de la curva de Escurrimiento N, que involucra una combinacin especfica de suelo, cobertura vegetal y uso del terreno, se denomina COMPLEJO HIDROLOGICO SUELO-VEGETACIN y es un parmetro de la cuenca que afecta el escurrimiento. Pequeas variaciones en ellos con respecto al resto de los factores (clima, suelo, relieve y manejo), ocasionan mayores porcentajes de variacin en las tasas de escurrimiento, as como tambin a la prdida de suelo.

En funcin de las caractersticas del suelo en cuanto a su capacidad de infiltracin, se clasifican en 4 grupos:Grupo A: Altas Velocidades de InfiltracinGrupo B: moderada velocidad de infiltracinGrupo C: Baja Velocidad de InfiltracinGrupo D: Alto Potencial de EscurrimientoTomando en cuenta lo anterior, se estima en valor del Nmero de la Curva de Escurrimiento N, con apoyo de la siguientes tablas, la primera, se utiliza en cuencas con cobertura principalmente natural, y la segunda en cuencas urbanas, la cual muestra el valor relativo de cada complejo hidrolgico para producir escurrimiento directo, de manera que cuanto ms elevado es el valor de N, mayor es el volumen de escurrimiento que se podr esperar de una tormenta ocurrida en la cuenca. Tales nmeros de N, fueron tabulados de 0 a 100 por el cuerpo de Hidrlogos del U.S. Soil Conservation Service (SCS), quien desarrollo esta metodologa, para este caso se considerar el valor de N en condiciones de urbanizacin.

La Obtencin del valor N se realiz considerando la suma del rea tributaria ms la del propio proyecto, toda dentro del permetro urbano:

CUENCA:1

Terreno reaSuperficiePorcentaje

m2%

Vialidad274,971.6014.76%

rea Habitacional1,099,886.4059.02%

rea Verde488,596.0026.22%

Superficie Total1,863,454.00100.00%

CUENCA:2


m2%

Vialidad624,967.2015.19%


rea Verde989,145.0024.04%


CUENCA:3


m2%

Vialidad3,505,713.4014.93%


rea Verde5,959,478.0025.37%


CUENCA:1

USO DEL TERRENOGRUPO HIDROLOGICO DE SUELOSN PARA EL% DELN PARA EL

ABCDGRUPOAREAAREA

VIALIDADES999898999814.76%14.46

AREA HABITACIONAL778590928559.02%50.17

TAMAO PROM. LOTE

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