Canalización de la Quebrada Auri y del drenaje pluvial

MEMORIA DESCRIPTIVA

Antecedentes

•  INTRODUCCION

Expediente Técnico "CANALIZACION DE LA QUEBRADA
AURI Y DEL DRENAJE PLUVIAL DEL SECTOR ASOCIACION DE VIVIENDAS
JOSE CARLOS MARIATEGUI " EN EL CENTRO POBLADO DE CASTILLO GRANDE,
el mismo que fue realizado en común acuerdo de los
pobladores y ejecutado con recursos propios, para luego financiar
su ejecución a través de la Municipalidad
Provincial de Leoncio Prado.

A través del presente proyecto se
pretende completar el desarrollo de la localidad en la zona este
de Tingo Maria, dándoles infraestructura que garanticen el
desarrollo sostenido de los pobladores hasta recuperar un nivel
aceptable que de seguridad a las familias que conforman la
población.

La problemática de esta parte de la
población es que debido a las precipitaciones pluviales
muy intensas y permanentes en la temporada de invierno y parte
del verano se producen inundaciones de las viviendas
aledañas al cauce de la cuenca sobre LA ZONA,
tornándose intransitable y dañando las
construcciones existentes. Producto del arrastre de residuos se
genera también olores nauseabundo siendo un grave riesgo
con peligro de focos infecciosos.

•  OBJETIVOS

Objetivo General

• El Objetivo del presente proyecto es
  mejorar las condiciones de vida de los pobladores del SECTOR
  EN ESTUDIO.

Objetivos específicos

• Construcción de una
  infraestructura para la canalización de las aguas
  provenientes del drenaje pluvial.

• Mejorar el ornato de esta parte de la ciudad, puesto
  que con el funcionamiento del sistema de drenaje las aguas
  provenientes de las precipitaciones pluviales ya no
  discurrirán por las calles más bien por un
  canal y que será evacuado al rió de cauce
  natural.

• Mitigar el riesgo de generación de
  enfermedades infecto contagioso

UBICACION

El CPM CASTILLO GRANDE y los habitantes del, pobladores
de la zona este de Tingo Maria; políticamente quedan
definidos de la siguiente manera:

DISTRITO : Rupa Rupa

PROVINCIA : Leoncio Prado

DEPARTAMENTO : Huanuco

La capital de la provincia, Tingo Maria, se ubica entre
las coordenadas:

Geográficas:

09º17´49" de latitud sur

76º00´06" de latitud oeste

Altitud de 660 m.s.n.m

UTM:

Norte = 8972158.829

Este = 389988.537

Altitud de 660 m.s.n.m.

Limites:

Por el Norte, con el departamento de San
Martín

Por el Este, con el departamento de Loreto

Por Sur, con el departamento de Huanuco

Por el Oeste. Con las provincias de
Marañón y Huamalies

La ruta más importante a la zona del proyecto es
la vía que une la carretera Central con la carretera
Marginal de la Selva, teniéndose el siguiente kilometraje
entre las ciudades más importantes:

TABLA 1

•  POBLACION

Se cuenta con aproximado de 400 habitantes, agrupados en
50 familias, que tienen con principal actividad el comercio
informal y empleados públicos.

DESCRIPCION DE LA OBRA "CANALIZACION"

Se programa la construcción de la
canalización de la quebrada Auri y obras de arte para el
drenaje pluvial convencional, consistente en un canal de
sección trapezoidal de concreto ciclópeo y los
pases de calles y peatonales será de concreto
armado.

•  METODOLOGIA DE DISEÑO

Para el dimensionamiento de la sección de canal
se ha considerado lo siguiente:

• No profundizar en exceso para no elevar el
  costo

• La velocidad de diseño no supere el
  máximo permisible el cual permita el control de la
  sedimentación.

• Reducir al mínimo el movimiento de
  tierras.

• La selección del trazo de la rasante del
  fondo del canal es lógico, de acuerdo a la pendiente
  del terreno.

• Capacidad de captar el volumen de agua en una lluvia
  de intensidad promedio.

• El caudal de agua promedio que desemboca de la
  cuenca.

ESTUDIO HIDROLOGICO

•  INTRODUCCION

El objetivo del estudio hidrológico está
orientado a la determinación de los caudales de las
avenidas de las quebradas correspondientes al área del
micro cuenca comprometida con el diseño del CANAL DE
DRENAJE.

La quebrada que a continuación se indica con su
respectivo caudal es la principal fuente de información
utilizado para el diseño de la
canalización:

• Quebrada Q = 17.80 Lt /seg

La singularidad de las cuencas de las quebradas de la
selva en lo referente al relieve y los suelos sobre el cual se
desarrollan, aunados a las condiciones ecológicas y
meteorológicas que presentan, son aspectos de
trascendental importancia que inciden en una adecuada
evaluación de los recursos; en ese sentido, la
determinación probabilística de los eventos
extraordinarios, como el caso de las Avenidas, requiere n de una
confiable y suficiente información para el
análisis.

La selva peruana paradójicamente es la
región del país que adolece de la mayor carencia de
información, expresada en una muy escasa e imprecisa
cartografía a consecuencia de la abundante
vegetación que presenta, así como la casi
inexistencia información hidrológica debido a la
baja densidad de observatorios hidrometeoro lógico en tan
vasta superficie hidrográfica; estos aspectos sé
traducen como una limitación para el análisis
estadísticos de los eventos históricos. Dentro de
esta coyuntura, metodología adoptada en el estudio se
sustenta principalmente en criterios de regionalización
con transferencia de información de áreas afines a
la del estudio.

•  QUEBRADA EN ESTUDIO

De igual manera se ubico la quebrada
según sus coordenadas UTM y altura desde el inicio al
final de la quebrada en estudio:

A continuación su ubicación y
altura.

Quebrada

Inicio UTM 8976383N 0391899E (667.00
m.s.n.m)

Final UTM 8979632N 0390994E (665.00
m.s.n.m)

La quebrada – cuenca referida desemboca
respectivamente.

Las condiciones locales diagnosticadas in situ,
presentan evidencias que los significativos flujos de avenidas en
la parte baja de la quebrada a su paso arrastra lodo, malezas y
troncos las cuales desembocan al canal existente en la avenida
amazonas el cual no es suficiente por no contar con una
sección que permita la evacuación de las aguas y
los arrastres.

PARAMETROS FISIOGRAFICOS

La compleja función hidrológica de una
quebrada depende de sus características físicas y
climáticas que ejercen efectos determinantes en su
comportamiento, dichas características influirán en
el reparto de la escorrentía superficial a lo largo de los
cursos de agua, siendo la responsable del comportamiento y
magnitud de las avenidas que se presentan en la
quebrada.

2.3.1 AREAS DE LA CUENCA
(A)

Se ha determinado y medido la superficie de
la cuenca desde el punto de captación,
obteniéndose:

Quebrada Área (Km2) 0.050

2.3.2 PERIMETRO DE LA CUENCA
(P)

El perímetro o contorno de la cuenca
es:

Quebrada Área (Km2)
0.90

2.3.3 ANCHO MEDIO DE LA CUENCA
(W)

El resultado de dividir el área de
la cuenca, entre la longitud del curso mas largo que contenga la
misma. Su relación es:

W = A / L,

Donde:

W: Ancho medio de la cuenca en
Km.

A: Área de la cuenca, en
km2

L: Longitud del curso mas largo, en
Km

Quebrada W (Km2) 0.10

2.3.4 COEFICIENTE DE
COMPACIDAD

El coeficiente de compacidad nos indica la
relación que existe entre el perímetro de la cuenca
y de un circulo de área similar al de la cuenca en
estudio.

Sí el valor Kc. Es igual a la unidad
indicada que la cuenca tiene forma circular, la que permite mayor
oportunidad de crecientes, ya que los tiempos de
concentración serán iguales para todos los puntos,
sí por el contrario el valor Kc. Supera la unidad se trata
de una cuenca que tiene a ser alargada.

Reemplazando:

Quebrada Kc 1.14

Este resultado nos indica que las quebradas
presentan diferentes formas apreciándose mayormente formas
alargadas, donde su aumento de caudal será gradual a su
respuesta hidrológica a las fuertes
precipitaciones.

• FACTOR DE FORMA (Ef)

El comportamiento de la tendencia mayor o
menor de las avenidas extraordinarias en las cuencas es
representado por la relacion entre el ancho medio de la cuenca y
la longitud del curso de agua mas largo.

Los valores que se aproximen a la unidad
reflejan la mayor tendencia de cuenca a la presencia de avenidas
extraordinarias de gran magnitud

Su relación

Estos valores indican que las quebradas de
prolongación cayumba, al producirse fuertes
precipitaciones, el incremento de las aguas seria
gradual.

• DENSIDAD DE DRENAJE (Dd)

Es la relación entre la longitud total de los
cursos de agua perennes e intermitentes de una cuenca ( curso
principal y tributario) y el área de la misma.Este
parámetro nos indica la capacidad que tiene la cuenca para
drenar las aguas de escorrentía. Su relación
es:

Reemplazando valores:

Quebrada Ff

Jr. Cayumba 10.00

• PENDIENTE DEL CURSO PRINCIPAL (S)

Es un factor que incluye en la velocidad del
escurrimiento superficial, determinado por lo tanto el tiempo que
el agua de lluvia demora en escurrir en los lechos fluviales que
forman la red de drenaje. La pendiente del curso principal se
determina considerando el desnivel entre el punto mas alto de la
quebrada y él mas bajo dividido por la longitud de dicho
tramo.

Realizando la evaluación correspondiente
tenemos:

Quebrada S (%) 0.01

• CLIMATOLOGIA

El clima de las quebradas en estudio se caracteriza por
presentar un clima lluvioso cálido
húmedo.

• Temperatura

Esta región presenta una temperatura
máxima de 24.85° C y mínima de 23.50°
C.

La temperatura media anual en la zona varia con la
altitud, Así pues presenta una temperatura media anual de
24.24° C.

La información climatologica se ha efectuado en
base a los datos metereologico de las estaciones
siguientes:

• Precipitaciones

Para conocer la distribución espacial de la
precipitación en la cuenca se ha elaborado la
correlación entre la precipitación total anual vs
altitud de la estaciones vecinas.

• Caudal Medio Multianual

No se dispone de estaciones de aforo de la cuenca, sin
embargo se cuenta con información de ríos vecinos y
estaciones cercanas al área de estudio, por lo tanto para
evaluar la disponibilidad de agua que se presenta la quebrada se
han aplicado el siguiente procedimiento.

•  DETERMINACION DEL GASTO DE DISEÑO A
  TRAVES DEL METODO RACIONAL

Consistente en calcular la
escorrentía máxima en base a las intensidades de
precipitaciones, siendo la expresión para calcular el
caudal de diseño de formula siguiente:

Q = 16.67CIA

Donde:

Q = Caudal de diseño
(m3/seg)

I = Intensidad de la lluvia
(m/min)

C = Coeficiente de escurrimiento
(adm)

A = Area (Km2)

• Coeficiente de Escorrentía.

El agua de la lluvia que se precipita sobre la tierra,
una parte discurre por la superficie de los terrenos. El
coeficiente de escorrentía es la relación que
existe entre el caudal que discurre y el caudal total
precipitado.

Los coeficientes son variables según la
estructura del suelo por donde transportara las aguas de
lluvias.

En el cuadro siguiente se presentan los diferentes
valores Ce, según el tipo de suelos y/o
material.

Reemplazando datos en las formulas
mencionadas tenemos:

Quebrada Caudal máximo
(M3/seg) 0.065

Caudal de diseño

Q=max instant=Qmax diario
(1+2.66/A0.30)

Donde:

Qmaxinst : caudal máximo instantáneo (
m3/seg )

Qmax . Diario: caudal máximo diario
(m3/seg)

A : Área de la cuenca en Km2

Por lo tanto el caudal de diseño con un periodo
de retorno de 100 años.

Quebrada

Caudal máximo Pr=100 Años (
M3/seg) 0.49

Conclusiones y
recomendaciones

• CONCLUCIONES

• El caudal de diseño del jirón Iquitos
  es determinado para el diseño de los drenes en las
  parte baja de cada micro cuenca recolectora.

• Se ha juntado el aporte de la cuenca a los
  aportantes de las calles aledañas tales como el
  jirón Iquitos, y el jirón Padre Abad, quienes
  definen el caudal de diseño definitivo del canal,
  generalizado un colector de drenaje.

• La evacuación de las aguas circulantes por el
  canal de drenaje será en el canal de tierra existente
  en la Av. Iquitos cuadra 4 misma q. Auri, el cual debe de ser
  limpiado para lograr el objetivo del diseño del
  canal.

• La sección del canal se ha determinado
  rectangular el cual permitirá constructivamente optar
  por construir tapas de concreto que servirá de
  protección al canal, así como también
  servirá de vereda por contar con espacio reducido para
  la construcción de una vereda alterna.

• En el presente Expediente no se considera la
  utilización de maquinarias para la excavación,
  debiendo aprovechar la mano de obra y dar trabajo al personal
  de zona

• El canal de drenaje pluvial existente debe demolerse
  y dar paso a una nueva ESTRUCTURA DE DRENAJE por encontrarse
  en mal estado.

• RECOMENDACIONES

• Habiéndose observado que la evacuación
  del sistema de desague de aguas servidas lo efectúan
  en el canal de drenaje fluvial existente en mal estado; debe
  de tomarse acciones inmediatas para poder realizar la
  construcción del sistema de desague de aguas servidas,
  ya que pueden generar epidemias.

• Es indiferente la construcción en verano o
  invierno porque el proyecto se encuentra en zona con buena
  pendiente donde escurre rápidamente hacia las zonas
  bajas

• Para el relleno que se requiera en las paredes de la
  estructura (canal), es necesario la selección de las
  mismas y compactarlas adecuadamente de acuerdo a las
  especificaciones técnicas.

• Al realizar la prueba de escurrimiento de los drenes
  estas no deben rebasar los bordes indicados en los
  diseños.

• Una vez construido el canal debe de programarse la
  limpieza y mantener y mantener libre de material sedimentado
  para el correcto funcionamiento y evitar rebose de las
  aguas.

• No debe de existir conexiones de desague de aguas
  servidas al canal de drenaje pluvial.

3.3. PRESUPUESTO DE LA OBRA

El presupuesto del presente proyecto asciende a la suma
de S/. 236,278.89 (Docientos treintaiseis mil doscientos
setenta y ocho con 89/100 Nuevos Soles), dicho presupuesto
consta con el aporte de la Municipalidad Provincial de Leoncio
Prado "MPLP", en vista de que la Municipalidad de CPM "Castillo
Grande no cuenta con el presupuesto necesario para este
año 2011, a continuación se pasa a detallar dichos
aportes:

3.4. PLAZO DE EJECUCIÓN DE LA
OBRA

El plazo de ejecución de la obra es de 60
días calendarios.

3.5. MODALIDAD DE EJECUCION:

La modalidad de ejecución se recomienda por
Administración Directa.

3.6. FINANCIAMIENTO

El financiamiento será con recursos provenientes
de FONCOMUN.

Anexos

ANEXO Nº 1

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO QUEBRADA AURI
SECTOR CRITICO "ASOCIACION DE VIVIENDA JOSE CARLOS MARIATEGUI /
CASTLLO GRANDE

Grafico de Velocidad del cause
principal

Grafico del Perfil del cause
principal

4.1 ANALISIS DE RIESGO

Sabiendo que la fórmula para hallar
el riesgo es la siguiente:

Riesgo = amenaza (vulnerabilidad (0 – 1) *
cantidad

ESPECIFICACIONES TECNICAS.

• Datos generales:

• A (área de la cuenca) = 830 Ha (Arc
  View).

• L (longitud del cauce) = 108 m.

• S (pendiente del cauce)= 0.02 m/m

• Tiempo de concentración.

El Tiempo de Concentración se compone de dos
sumandos:

El Tiempo de escorrentía.- Que es el tiempo que
invierte la última gota de la primera lámina de
lluvia caída que provoca escorrentía, en recorrer
el terreno e introducirse en un imbornal de la red de drenaje
urbano.

El Tiempo de recorrido: que es el tiempo que emplea la
anterior gota de agua en desplazarse desde el mencionado imbornal
hasta la sección de red de drenaje urbano
considerada.

Tc: tiempo de concentración, en horas.

A: área de la cuenca, en kilómetros
cuadrados.

L: longitud del cauce principal, en
kilómetros.

So: diferencia de cotas entre puntos extremos de la
corriente sobre L, en m/m.

La duración de la lluvia se toma generalmente
igual al tiempo de concentración de la cuenca, pues cuando
ésta alcanza esta duración toda el área de
la cuenca está aportando al proceso de
escorrentía.

Se saca un promedio de los dos tiempos de
concentración (Tc) que da como resultado

Tc = 4.975 minutos

• Determinación de la intensidad máxima
  ( I máx )

Los años de registro utilizados fueron de 14
años, tomando solo las precipitaciones mayores de cada
año, la cual se produjo la mayor precipitación en
1993 (187.76 mm)

Precipitación máxima en 24 horas
Estación Tingo Maria

Fuente: Estación Meteorológica
José Abelardo Quiñones – Tingo Maria

Intensidad máxima (I máx)
para un periodo de retorno de 10 años (Fórmula
citada por Vásquez – 2000)

Tabla de valores para el coeficiente de
escorrentía

Puede tener los siguientes valores:

Según la tabla citada, el coeficiente a utilizar
para una zona sin vegetación con un suelo arcillo se
encuentra en un rango de 0.20 a 0.80; tomando en
consideración el relieve del suelo opto por un coeficiente
de escorrentía de 0.30.

4.1.1 AMENAZA

Se procedió a realizar los
cálculos por diferentes métodos empíricos y
directos de los cuales se obtuvo el siguiente cuadro:

También se descartó los métodos que
estaban solo en función del área ya que utilizan
constantes obtenidas de máximas crecientes ocurridas en el
mundo, dando valores de Q demasiado elevados.

Se optó por utilizar el método de Mac Math
ya que nos arroja datos con tiempo de retorno para diseños
de defensa ribereña y el resultado del Q se aproxima a las
secciones medidas en campo.

Cálculo De Las Máximas Avenidas
según Mac Math

Fórmula:

Este caudal representa un valor para una frecuencia de
cada diez años aproximadamente, luego por consideraciones
de diseño éste se recomienda incrementarlo en un
80% más (Terán A., R. 1998)

Q =6.416 m3/seg. para un periodo de
retorno de 10 años

Amenaza = 0.8

FICHA EVALUACION EN EL CAMPO PARA EVALUAR
EL RIESGO.

Evaluación de las amenazas por
inundaciones

Los procesos ascensionales o inundaciones
se describen en términos de su frecuencia. Por
ejemplo, una inundación de 100 años de
período de retorno se refiere a un evento con una
probabilidad de excedencia anual de 1% (es decir:
hay un por ciento de probabilidad que suceda, durante un
año dado, una inundación igual o
todavía más fuerte). Para fines prácticos se
delimitarán, en los mapas indicativos de
amenaza, cuando esto es posible, las zonas afectadas por
fenómenos de por lo menos100 años de
período de retorno.

Cuando se realiza un análisis
detallado de la amenaza por inundación, los límites
de las llanuras de inundación de diferentes
períodos de retorno (10 años, 50 años, 100
años, etc.) se pueden reflejar en un mapa con
el fin de identificar las áreas donde la amenaza es
más o menos significativa. Además, la
información se suele completar por indicaciones sobre la
profundidad del agua y su velocidad. La amenaza por
inundación siempre se considerará grande cuando la
profundidad del agua puede llegar a tener la altura
de una persona o de un piso de edificio (1,50 ó 2,00 m),
aunque sea con una probabilidad débil (100
años o más de período de
retorno).

Fig. 8: Secuencia de cálculos
hidrológicos e hidráulicos partiendo de las
precipitaciones

Cálculos hidrológicos e hidráulicos
(Fig. 8): Para realizar un estudio detallado para alguna zona de
interés definida (a orillas de una quebrada o un
río) y aprovechar los datos de precipitación
(curvas intensidad-duración-frecuencia) que existen para
las diferentes partes del país, el procedimiento
más común es empezar por un estudio
hidrológico de la cuenca vertiente. Para la probabilidad
considerada (por ej. 1% / año) se determinan las
precipitaciones más desfavorables (intensidades de
precipitación en función del tiempo y del espacio);
se estiman luego las abstracciones (parte de la lluvia que no
contribuye directamente a la escorrentía, debido a la
interceptación, la infiltración etc.) para obtener
la precipitación efectiva (se utiliza a menudo el
"coeficiente de escorrentía" o losnúmeros de curva
SCS). Luego, se aplican modelos
precipitación-escorrentía y modelos de
tránsito de avenidas (fórmula racional, hidrograma
unitario, onda cinemática, etc.) para obtener el
hidrograma (caudal en función del tiempo) en la zona de
interés. Para esta zona, un cálculo
hidráulico (por ej. Con la fórmula de Manning)
permite luego determinar las profundidades y velocidades
máximas alcanzadas durante el pico de la crecida.
Finalmente, las profundidades y velocidades permiten definir las
intensidades del fenómeno las cuales, en conjunto con las
probabilidades asociadas, permiten a su vez definir el grado de
amenaza (ver por ej. Loat y Petraschek, 1997). Detalles de los
métodos hidrológicos se pueden consultar en
Aparicio (1999) y Chow y otros (1994). Para los cálculos
hidráulicos, ver por ej. Chow (1994). Se pueden utilizar
software como el WMS o el HEC-1 para los cálculos
hidrológicos y programas como el HEC-RAS para los
cálculos hidráulicos.

Cuando existe una estación hidrográfica
cercana (medición continua de niveles del agua de un
río) con por lo menos 20 años de observaciones (lo
cual es muy difícil encontrar en Nicaragua) y se dispone
además de buenos registros de aforos (relación
entre el nivel y el caudal), se puede proceder a un ajuste de
distribución de probabilidad de los caudales, y determinar
directamente sobre esta base (sin pasar por las precipitaciones)
los caudales que corresponden a cierta probabilidad, para luego
proceder a los cálculos hidráulicos.

En el caso de fenómenos hidrológicos
(inundaciones, crecidas repentinas, flujos de lodo y escombros),
se utiliza generalmente el análisis de frecuencia para
determinar las intensidades de fenómenos asociadas a
diferentes probabilidades o períodos de retorno. Por
ejemplo, se puede determinar así los caudales asociados a
una probabilidad de excedencia anual de 1% (probabilidad de
no-excedencia de 99% ó 0,99) en una estación
hidrométrica (estación donde se miden los niveles
de agua de un río o una quebrada y se estiman los caudales
correspondientes).

Las distribuciones de probabilidad más comunes en
hidrología son de tipo Normal, log-normal, Gumbel,
log-Gumbel, y Pearson tipo III. Existen papeles de probabilidad
en los cuales las observaciones históricas tienden a
alinearse a lo largo de una recta cuando el tipo de
distribución corresponde al fenómeno analizado.
Cuando el tipo de distribución no es apropiado, los
resultados del ajuste no deben utilizarse (debe cambiarse el tipo
de papel o de distribución).

Para realizar un ajuste de calidad, se necesita por lo
menos una serie de 20 máximos anuales observados. La
calidad de los datos debe ser analizada previamente.