Anexo N°01 Hidrología

Calculo de caudales de escurrimiento

Los caudales de escurrimiento serán calculados por
lo menos según:

• El Método Racional, aplicable hasta áreas de drenaje no mayores a 13 Km2.

• Técnicas de hidrogramas unitarios podrán ser empleados para áreas mayores a 0.5 Km2 y definitivamente para áreas mayores a 13 Km2.

• Metodologías más complejas como las que emplean técnicas de transito del flujo dentro de los ductos y canalizaciones de la red de drenaje, técnicas de simulación u otras, podrán ser empleadas a discreción del diseñador.

Método racional

Para áreas urbanas, donde el área de drenaje está compuesta de subáreas o subcuencas de diferentes características, el caudal pico proporcionado por el método racional viene expresado por la siguiente forma:

• Q es el caudal pico m3/s, I la intensidad de la lluvia de diseño en mm/hora, Aj es el área de drenaje de la j-ésima de las subcuencas en Km2 , y Cj es el coeficiente de escorrentía para la j-ésima subcuencas, y m es el número de subcuencas drenadas por un alcantarillado.

• Las subcuencas están definidas por las entradas o sumideros a los ductos y/o canalizaciones del sistema de drenaje.

• La cuenca está definida por la entrega final de las aguas a un depósito natural o artificial, de agua (corriente estable de agua, lago, laguna, reservorio, etc).

Coeficiente de Escorrentía

• La selección del valor del coeficiente de escorrentía deberá sustentarse en considerar los efectos de:

• Características de la superficie.

• Tipo de área urbana.

• Intensidad de la lluvia (teniendo en cuenta su tiempo de retomo). – Pendiente del terreno.

Condición futura dentro del horizonte de vida del proyecto.

• El diseñador puede tomar en cuenta otros efectos que considere apreciables: proximidad del nivel freático, porosidad del subsuelo, almacenamiento por depresiones del terreno, etc.

• Las tablas 1a, 1b, 1c pueden usarse para la determinación de los coeficientes de escorrentía.

• El coeficiente de escorrentía para el caso de áreas de drenaje con condiciones heterogéneas será estimado como un promedio ponderado de los diferentes coeficientes correspondientes a cada tipo de cubierta (techos, pavimentos, áreas verdes, etc.), donde el factor de ponderación es la fracción del área de cada tipo al área total.

Intensidad de la Lluvia

• La intensidad de la lluvia de diseño para un determinado punto del sistema de drenaje es la intensidad promedio de una lluvia cuya duración es igual al tiempo de concentración del área que se drena hasta ese punto, y cuyo periodo de retorno es igual al del diseño de la obra de drenaje.

• Es decir que para determinarla usando la curva intensidad – duración – frecuencia (IDF) aplicable a la zona urbana del estudio, se usa una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca, y la frecuencia igual al recíproco del periodo de retorno del diseño de la obra de drenaje.

• En correspondencia a las partes en que discurre el flujo, enunciadas en el párrafo anterior, el tiempo de concentración a lo largo de una ruta hasta un punto del sistema de drenaje es la suma de:

• El tiempo de ingreso al sistema de ductos y canalizaciones, t0.

• El tiempo del flujo dentro de alcantarillas y canalizaciones desde la entrada hasta el punto, tf.

• Siendo el tiempo de concentración a lo largo de una ruta hasta el punto de interés es la suma de:

• EL tiempo de flujo tf, está dado por la ecuación

• Li = Longitud del i-ésimo conducción (ducto o canal) a lo largo de la trayectoria del flujo.

• Vi = Velocidad del flujo en el ducto o canalización.

Área de drenaje

• Debe determinarse el tamaño y la forma de la cuenca o subcuenca bajo consideración utilizando mapas topográficos actualizados. Los intervalos entre las curvas de nivel deben ser lo suficiente para poder distinguir la dirección del flujo superficial.

Periodo de retorno

• El sistema menor de drenaje deberá ser diseñado para un periodo de retorno entre 2 y 10 años. El periodo de retorno está en función de la importancia económica de la urbanización, correspondiendo 2 años a pueblos pequeños.

Información Pluviométrica

• Cuando el estudio hidrológico requiera la determinación de las curvas intensidad-duración-frecuencia (IDF)representativas del lugar del estudio, se procederá.

Métodos que usan técnicas de hidrogramas UNI

Hietograma de Diseño

• En sitios donde no se disponga de información que permita establecer la distribución temporal de la precipitación durante la tormenta (hietograma), el hietograma podrá ser obtenido en base a técnicas simples como la distribución triangular de la precipitación o la técnica de bloques alternantes.

La distribución triangular viene dado por las expresiones:

h= 2P/T, altura h del pico del hietograma, donde P es la precipitación total.

r= ta/Td, coeficiente de avance de la tormenta igual al tiempo al pico, t a, entre la duración total.

t b =Td – ta = (1 – r) Td, tiempo de recesión.

Precipitación Efectiva

• Se recomienda realizar la separación de la precipitación efectiva de la total utilizando el método de la Curva.

• Número (CN); pero pueden usarse otros métodos que el diseñador crea justificable.

Descarga de Diseño

• Determinado el hietograma de diseño y la precipitación efectiva se pueden seguir los procedimientos generales de hidrología urbana establecidos por las técnicas de hidrogramas unitarios y que son descritas en las referencias de la especialidad, con el fin de determinar las descargas de diseño.

Nota:

• Plano ( 0 – 5% ) Pendiente
• Ondulado ( 5 – 10%) Pendiente
• Pronunciado >10% Pendiente

Fórmula IILA Modificada i (t,T) = a x (1 + K x Log T) x (t + b) n-1

Para t<3 horas

Donde:

• i = intensidad de la lluvia (mm/hora)

• a = parámetro de intensidad (mm)

• K = parámetro de frecuencia (adimensional)

• b = parámetro (hora)

• n = parámetro de duración (adimensional)

• t = duración (hora)

• P24 = g x (1 + K x logT).

• a = (1/ tg )n x g.

• Donde:

• P24 = Máxima Precipitación en 24 horas.

• T = tiempo de retorno.

• tg = duración de la lluvia diaria, asumido en promedio de 15,2 para Perú.

• K = K’g

• b = 0,5 horas (Costa, centro y sur).

• 0,4 horas (Sierra).

• 0,2 horas (Costa norte y Selva).

• g = Parámetro para determinar P24. COD-610