Drenaje Superficial MANZANAS

DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL DE MANZANAS

MODELAMIENTOS PROBALISTICOS Y CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO

A) REGISTRO DE INTENCIDADES MAXIMAS (mm/h)

Estación Weberbawer

Latitud :07°10'(S) Departamento : Cajamarca : 07°10'(S)Longitud :78°30'(W) Provincia : Cajamarca : 78°30'(W)Altitud :2536.00 m.s.n.m

Año 5 min 10 min 30 min 60 min 120 min1973 101.00 71.00 24.00 14.00 11.001974 73.00 58.00 34.00 18.00 19.001975 90.00 50.00 24.00 16.00 10.001976 68.00 63.00 37.00 19.00 9.001977 65.00 53.00 37.00 21.00 11.001978 26.00 24.00 21.00 12.00 6.001979 60.00 60.00 38.00 23.00 14.001980 73.00 60.10 33.80 21.10 9.301981 67.20 54.80 29.10 15.50 13.001982 88.30 75.20 37.20 23.10 13.301983 75.30 50.40 31.40 23.70 14.001984 112.80 71.80 27.60 15.50 9.801985 59.30 54.40 25.60 15.70 8.101986 84.60 65.40 30.10 15.60 8.201987 76.00 49.20 21.60 13.20 8.001988 70.40 52.80 23.00 13.80 7.901989 73.60 47.80 28.00 16.00 9.601990 111.60 75.00 37.90 23.00 12.001991 83.00 73.00 41.00 26.00 14.001992 56.00 39.00 19.00 10.00 5.001993 58.00 51.00 28.00 18.00 10.001994 91.50 64.20 36.20 19.00 12.901995 71.10 56.30 28.70 16.70 9.301996 81.30 60.20 32.40 17.90 11.101997 82.20 68.10 35.00 17.90 8.901998 92.00 66.30 40.60 27.10 13.501999 70.80 38.30 13.80 9.90 6.402000 46.80 31.95 17.20 10.14 5.08

Desv. Est. 18.50 12.81 7.36 4.67 3.16Promedio 75.28 56.58 29.72 17.57 10.33

Fuente SENAMHI

B) MODELAMIENTO PROBABILISTICO ( Ecuacion de Gumbel )DETERMINACION DE LOS PARAMETROS DE LA ECUACION DE GUMBEL

mIntensidades Maximas Ordenadas (mm/h)

5 min 10 min 30 min 60 min 120 min1 112.80 75.20 41.00 27.10 19.002 111.60 75.00 40.60 26.00 14.003 101.00 73.00 38.00 23.70 14.004 92.00 71.80 37.90 23.10 14.005 91.50 71.00 37.20 23.00 13.506 90.00 68.10 37.00 23.00 13.307 88.30 66.30 37.00 21.10 13.008 84.60 65.40 36.20 21.00 12.909 83.00 64.20 35.00 19.00 12.00

10 82.20 63.00 34.00 19.00 11.1011 81.30 60.20 33.80 18.00 11.0012 76.00 60.10 32.40 18.00 11.0013 75.30 60.00 31.40 17.90 10.0014 73.60 58.00 30.10 17.90 10.0015 73.00 56.30 29.10 16.70 9.8016 73.00 54.80 28.70 16.00 9.6017 71.10 54.40 28.00 16.00 9.3018 70.80 53.00 28.00 15.70 9.3019 70.40 52.80 27.60 15.60 9.0020 68.00 51.00 25.60 15.50 8.9021 67.20 50.40 24.00 15.50 8.2022 65.00 50.00 24.00 14.00 8.1023 60.00 49.20 23.00 13.80 8.0024 59.30 47.80 21.60 13.20 7.9025 58.00 39.00 21.00 12.00 6.4026 56.00 38.30 19.00 10.14 6.0027 46.80 31.95 17.20 10.00 5.0828 26.00 24.00 13.80 9.90 5.00

Desv. Est. 18.50 12.81 7.36 4.67 3.16Promedio 75.28 56.58 29.72 17.57 10.33

α 0.0693 0.1001 0.1741 0.2748 0.4052

β 66.95 50.82 26.41 15.47 8.91

C) MODELAMIENTO PROBABILISTICO ( Ecuacion de Gumbel )PROBABILIDADES DE WEIBUL Y GUMBEL

m

Prob. Weibul Probabilidada de GumbelP(x>X) F ( x> X ) = exp(-exp(-α(x-β)))

1-m/(N+1) 5 min 10 min 30 min 60 min 120 min1 0.9655 0.9592 0.9167 0.9242 0.9600 0.98342 0.9310 0.9557 0.9150 0.9190 0.9462 0.88063 0.8966 0.9099 0.8972 0.8756 0.9012 0.88064 0.8621 0.8384 0.8849 0.8736 0.8845 0.88065 0.8276 0.8332 0.8759 0.8584 0.8815 0.85586 0.7931 0.8168 0.8376 0.8538 0.8815 0.84467 0.7586 0.7963 0.8088 0.8538 0.8085 0.82648 0.7241 0.7451 0.7928 0.8338 0.8037 0.81999 0.6897 0.7198 0.7696 0.7994 0.6848 0.7513

10 0.6552 0.7064 0.7443 0.7660 0.6848 0.662411 0.6207 0.6908 0.6765 0.7588 0.6075 0.651212 0.5862 0.5862 0.6739 0.7031 0.6075 0.651213 0.5517 0.5708 0.6712 0.6576 0.5992 0.525614 0.5172 0.5322 0.6144 0.5911 0.5992 0.525615 0.4828 0.5181 0.5613 0.5349 0.4905 0.497916 0.4483 0.5181 0.5112 0.5113 0.4217 0.469417 0.4138 0.4723 0.4973 0.4687 0.4217 0.425718 0.3793 0.4649 0.4477 0.4687 0.3915 0.425719 0.3448 0.4550 0.4405 0.4438 0.3814 0.381220 0.3103 0.3946 0.3746 0.3163 0.3713 0.366321 0.2759 0.3742 0.3525 0.2186 0.3713 0.263522 0.2414 0.3183 0.3378 0.2186 0.2240 0.249323 0.2069 0.1981 0.3086 0.1637 0.2059 0.235424 0.1724 0.1828 0.2586 0.0993 0.1551 0.221725 0.1379 0.1557 0.0382 0.0770 0.0749 0.062926 0.1034 0.1181 0.0301 0.0265 0.0133 0.038727 0.0690 0.0176 0.0013 0.0069 0.0112 0.008928 0.0345 0.0000 0.0000 0.0001 0.0099 0.0076

D) MODELAMIENTO PROBABILISTICO PRUEBA DE SMIRNOV-KOLMOGOROV

m

Desviacion absoluta |P( x > x) - F ( x> X )|

5 min 10 min 30 min 60 min 120 min1 0.0063 0.0489 0.0413 0.0056 0.01792 0.0247 0.0160 0.0120 0.0152 0.05043 0.0133 0.0007 0.0209 0.0046 0.01604 0.0236 0.0228 0.0115 0.0225 0.01855 0.0057 0.0483 0.0308 0.0539 0.02826 0.0236 0.0445 0.0607 0.0884 0.05157 0.0377 0.0502 0.0952 0.0499 0.06788 0.0209 0.0687 0.1097 0.0796 0.09589 0.0301 0.0800 0.1097 0.0048 0.0616

10 0.0512 0.0892 0.1108 0.0297 0.007311 0.0701 0.0558 0.1381 0.0131 0.030612 0.0000 0.0877 0.1169 0.0213 0.065013 0.0191 0.1195 0.1059 0.0474 0.026114 0.0149 0.0972 0.0739 0.0819 0.008415 0.0354 0.0785 0.0521 0.0077 0.015116 0.0698 0.0629 0.0630 0.0266 0.021117 0.0585 0.0835 0.0549 0.0079 0.011918 0.0856 0.0684 0.0894 0.0122 0.046419 0.1102 0.0957 0.0989 0.0366 0.036320 0.0842 0.0643 0.0060 0.0610 0.055921 0.0984 0.0767 0.0573 0.0955 0.012422 0.0769 0.0964 0.0228 0.0174 0.007923 0.0088 0.1017 0.0432 0.0010 0.028524 0.0104 0.0861 0.0731 0.0174 0.049325 0.0178 0.0997 0.0609 0.0631 0.075026 0.0147 0.0733 0.0770 0.0902 0.0648

máx 0.1102 0.1195 0.1381 0.0902 0.0958

= 0.246 (Este resultado se obtiene de interpolar en Tabla Nº 4.2, para un tamaño de muestra igual a 28 y α= 5% )

como < , tanto pa 5' , 10' , 30' , 60' ,120'Entonces el ajuste es bueno para el nivel de significacion seleccionado ( = 5 % )

Δ0

Δ

Δ Δ0α

E) SIMULACION DE DATOS PARA CALCULAR LA VARIABLE DE DISEÑO

N

J %

Tr Datos Simulados

5 10 30 60 120

α 0.0693 0.1001 0.1741 0.2748 0.4052

β 66.951 50.82 26.41 15.47 8.91

10

25.00 35.26 118.15 86.25 46.78 28.38 17.6730.00 28.54 115.05 84.11 45.55 27.60 17.1435.00 23.72 112.33 82.22 44.47 26.91 16.6740.00 20.08 109.87 80.52 43.49 26.29 16.2550.00 14.93 105.46 77.47 41.73 25.18 15.5060.00 11.42 101.44 74.69 40.13 24.16 14.8170.00 8.82 97.50 71.96 38.56 23.17 14.1380.00 6.73 93.31 69.06 36.90 22.11 13.42

F) DISEÑO DE LA TUBERIA

Comprende las siguentes áreas: Estación turisticas, cite koriwasi, Centro artesanal vivencial costumbrista

1) CALCULO DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

Donde: L: Longitud del tramo en estudio 0.26 kmS: Pendiente del tramo en estudio 0.008

Tc = 0.27 hrs

F.1) SECTOR 01

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

10.00

30.00

50.00

70.00

90.00

110.00

130.00

f(x) = 317.416531870116 x^-0.603233461027525R² = 0.993085349999337

CURVA DE INTENSIDADES

Duracion (min)

Inte

nsid

ades

(m

m/h

)

Xmax=β−1α∗Ln(−Ln(1−

1Tr

))

Tr=1

1−(1−J )1 /N

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75

2) CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO

Doden :C = 0.25 Coeficiente de escorrentia, correspondiente para parques y campos

0.0380 km² (Área de parcela)

Tc = 0.27 hrs = 16.21 minutos

59.15 mm/h

entonces :

= 0.16 m³/seg

3) CALCULO DE DIAMETRO DE ALCANTARILLA

Se utilizará una tubería no llena es decir al 75% de su capacidad , el cálculo del diámetro se deducirá a partir de las fórmula de MANNING,

…(1)

…(2)

…(3)

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D

2.0944 Dn = 0.01 (Para tubería PVC)

Fórmulas de Manning

…(4) y …(5)

Reemplazando los datos en las ecuacuones (4) y (5) se tiene:

44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)

Idiseño : Intensidad de diseño mm/h

ATotal :

Idiseño = 317.42TC-0.6032

Idiseño =

Qmax=Qliquido

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

Qmax=C∗I diseño∗ATotal

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

D8 /3 S1/2

D8 /3 S1/2

Despejando la ecuación (7), Obtendremos el diámetro de la alcantarilla:

Datos:Q = 0.16 m³/segS = 0.005

0.38 m = 15 plg

Comprende las siguentes áreas: Familia Díaz Aliaga, Reserva, Centro de Gestión y Servicio Empresarial



Tc = 0.21 hrs





68.53 mm/h

entonces :

= 0.07 m³/seg

3) CALCULO DE DIAMETRO DE ALCANTARILLASe utilizará una tubería no llena es decir al 75% de su capacidad , el cálculo del diámetro se deducirá a partir de las fórmula de MANNING,

…(1)

…(2)

…(3)

D75%=

F.2) SECTOR 02

Idiseño : Intensidad de diseño mm/hATotal :

Idiseño = 317.42TC-0.6032

Idiseño =

Qmax=Qliquido


0.75D

D

RR/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75

Datos:4.18880.6319 D²0.3017 D2.0944 D

n = 0.01 (Para tubería PVC)


…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.07 m³/segS = 0.005

0.28 m = 11 plg

Comprende las siguentes áreas: Poder Judicial, Reserva.



Tc = 0.24 hrs




θ = = 4/3∏

AH =RH =PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

F.3) SECTOR 03

Idiseño : Intensidad de diseño mm/hATotal :

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2


RH=14

(1−senθ/θ )D

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75


63.79 mm/hentonces :

= 0.09 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

Datos:4.18880.6319 D²0.3017 D2.0944 D



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:

Q = 0.09 m³/seg

S = 0.008

Idiseño = 317.42TC-0.6032

Idiseño =

Qmax=Qliquido

θ = = 4/3∏

AH =RH =PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

0.29 m = 11 plg

Comprende las siguentes áreas: Centro de Atención al ciudadado


Donde:

L: Longitud del tramo en estudio 0.10 km

S: Pendiente del tramo en estudio 0.005

Tc = 0.14 hrs


Doden :

C = 0.25 Coeficiente de escorrentia, correspondiente para parques y campos



88.45 mm/h

entonces :

= 0.05 m³/seg


Se utilizará una tubería no llena es decir al 75% de su capacidad , el cálculo del diámetro se deducirá a partir

de las fórmula de MANNING,

…(1)

…(2)

…(3)

D75%=

F.4) SECTOR 04


ATotal :

Idiseño = 317.42TC-0.6032

Idiseño =

Qmax=Qliquido


0.75D

D

RR/2

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75

RH=14

(1−senθ/θ )D

Datos:

4.1888

0.6319 D²

0.3017 D

2.0944 D



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.05 m³/segS = 0.005

0.25 m = 10 plg

Comprende las siguentes áreas: Reserva, entre la via auxiliar, alameda los incas y la calle 03



Tc = 0.18 hrs



0.0094 km² (Área de parcela)Tc = 0.18 hrs = 10.52 minutos

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

F.5) SECTOR 05


ATotal :

Idiseño = 317.42TC-0.6032

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)


D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75


= 0.05 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.05 m³/segS = 0.005

0.25 m = 10 plg

Idiseño =

Qmax=Qliquido

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

Comprende las siguentes áreas: el 1º tramo del colector 2 (parte del estacionamiento de la vía auxiliar pronaa)



Tc = 0.13 hrs



0.0071 km² (Área de parcela)Tc = 0.13 hrs = 7.99 minutos


= 0.04 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D

2.0944 D

F.6) SECTOR 06


ATotal :

Idiseño = 317.42TC-0.6032

Idiseño =

Qmax=Qliquido

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =


0.75D

D

RR/2

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

Tc=0.30 [ LS1/4 ]0.75



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.04 m³/segS = 0.01

0.21 m = 8 plg

Comprende las caudales: del sector 01, sector 03


Tc = 0.42 hrs


entonces :

= 0.25 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

F.7) COLECTOR Nº 1

Qmax=Qliquido

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.25 m³/segS = 0.01

0.40 m = 16 plg

Comprende los caudales: del sector 02, sector 04,sector 05, sector 06


entonces :

= 0.55 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

F.8) COLECTOR Nº 2

Qmax=Qliquido

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

0.75D

D

RR/2

RH=14

(1−senθ/θ )D

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D



…(4) y …(5)


44.9832 ………..(6)

V*A = 28.4249 ………..(7)


Datos:Q = 0.55 m³/segS = 0.005

0.62 m = 24 plg

Está alcantarilla es la que drenará a los dos colectores, es decir evacuará los caudales del colector 01 y 02


entonces :

= 0.80 m³/seg



…(1)

…(2)

…(3)

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

F.9) ALCANTARILLA DE TMC

Qmax=Qliquido

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.03518QS1/2 ]3/8

AH=18

(θ−senθ )

PM=12

(θ )D

RH=14

(1−senθ/θ )D

Datos:4.1888

0.6319 D²

0.3017 D

2.0944 Dn = 0.013 (Para tubería TMC)


…(4) y …(5)


34.6025 ………..(6)

V*A = 21.8653 ………..(7)


Datos:Q = 0.80 m³/segS = 0.003

0.86 m = 34 plg

θ = = 4/3∏

AH =

RH =

PM =

V75% = D2/3S1/2

Q75%=

D75%=

V=R2/ 3 S1/ 2

nQ=A ( R

2/ 3 S1 /2

n)

0.75D

D

RR/2

RH=14

(1−senθ/θ )D

D8 /3 S1/2

D75%=[ 0.0457QS1/2 ]3/8

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Drenaje Superficial MANZANAS