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angelmarijose
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INDICE
Introduccin.. Pg. 2Localizacin del Proyecto.Pg. 2Recopilacin y Anlisis de Informacin...................Pg. 3Hidrologa.....................Pg. 3Cartografa...................Pg. 6Parmetros Climatolgicos...................Pg. 6Precipitacin Anual.....................Pg. 6Distribucin temporal de la precipitacin.......Pg. 8Precipitacin Mxima en 24 horas...................Pg. 11Parmetros Estadsticos.....................Pg. 14Ajustes de Bondad.....................Pg. 15Determinacin de la Curvas I-D-F................Pg. 20Mtodo Racional..................Pg. 27Tiempo de concentracin..................Pg. 28Grupos de suelo..................Pg. 29Geologa Regional...................Pg. 30Umbral de escorrenta....................Pg. 31Aplicacin del mtodo racional.....................Pg. 32Modelacin Hidrulica HEC- RAS.................Pg. 33Resultados del Modelo...................Pg. 34Conclusiones....................Pg. 35
1.1 INTRODUCCIN
El presente estudio busca determinar el caudal mximo de una tormenta para un periodo de retorno de 100 aos, de una de las quebradas ubicada en el lugar llamado Filo del Hambre, con el objeto de transitarlo y establecer el caudal promedio de tributacin que pueda suministrar la zona de estudio.
1.2 LOCALIZACIN DEL PROYECTO
El proyecto se encuentra en el departamento de Caquet, a unos 3.84 Km de vuelo, al occidente de Florencia
El objetivo consiste en caracterizar geolgica y morfolgicamente la zona donde se proyectara la ubicacin de una bocatoma de fondo con sus respectivos componentes, que suministrara el agua a la vereda Capitolio, 3.86 kilometraos al sur oriente, con una poblacin promedio de 150 habitantes
1.3 RECOPILACION Y ANALISIS DE INFORMACION
1.3.1 HIDROLOGIA
La zona aledaa al proyecto cuenta con la informacin disponible en el Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales, IDEAM, como son las precipitaciones registradas por la siguiente estacin:
Estacin: 44035020 APTO G ARTUNDUAGA
En el Cuadro No 1 denominado Estacion Hidrometeorolgica se presenta un resumen de la informacin ms relevante al proyecto, y en la Figura No 1 denominada Localizacin del Proyecto, se muestra la ubicacin de la bocatoma proyectada.
Cuadro N 1
Estacion Hidrometereologica
NoCdigoEstacinCorrienteDeptoMunicipioCoordenadasElevacin(msnm)EntidadTipo
Latitud NLongitud W
144035020Aeropuerto ArtunduagaHachaCaquetaFlorencia0135 N7533 W244IDEAMCO
Figura N 1
Localizacin del Proyecto
Figura N 2
Cartografa del Proyecto
1.3.2 Cartografa
La informacin cartogrfica sobre la cuenca est contenida en la plancha1:25.000 del Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, IGAC. 413 II -A
1.4 PARAMETROS CLIMATOLOGICOS1.4.1 Precipitacin AnualSe tomo para el estudio los datos correspondientes a la estacin deL Aeropuerto Gustavo Artunduaga, ubicado aguas abajo a unos dos y medio kilmetros (2.5 Km) de la zona de inters, al mirar la cuenca podemos observar que los afluentes que convergen en el punto de inters, se alimentan por la escorrenta superficial gernerada en esta zona.
La precipitacin media anual en la zona es de 3731.59 milmetros anuales en la estacin del AGA. En el Cuadro No.2 denominado Estacin Apto G Artunduaga Mensuales de Precipitacin, se presentan los registros de esta estacin, la cual hay que considerarla como representativa de las condiciones en la zona de estudio or su ubicacin estrategica.
Como parmetro de comparacin verificamos la precipitacin con los datos del Estudio Nacional del Agua 2010, Figura 2.3, en la que se establece que la zona de ubicacin de la estacin Apto G Artunduaga, presenta una escorrenta promedio anual entre 3000 y 4000 mm.
32
Cuadro N 2Estacin Apto G Artunduaga Totales Mensuales de Precipitacin
1.4.2 Distribucin temporal de la precipitacinLa informacin mensual de la estacin Apto G. Artunduaga, la cual se presenta en el Cuadro No 3, denominado Precipitacin Media Mensual, elaborado a partir de la informacin del IDEAM, muestra claramente un rgimen bimodal, con un bimestre ms hmedo en Junio - Julio y otro bimestre lluvioso en Marzo - Abril. En la figura No. 3 denominada Distribucin de precipitacin - Estacin: Apto G. Artunduaga, se muestra la variacin durante el ao expresada como porcentaje del total de lluvia en el ao. Muy asociado con la distribucin de las lluvias mensuales se encuentra el parmetro de nmero de das con lluvia, el cual muestra un comportamiento anual similar. En el Cuadro No 4 denominado Estacin Apto G. Artunduaga Nmero de das mensuales de precipitacin, se muestran los valores para la estacin Apto G. Artunduaga, los cuales indican un total de 246 das con lluvia al ao en promedio.
Cuadro No 3Precipitacin Media Mensual
MESmm%
Enero107.52.86
Febrero189.35.04
Marzo330.98.81
Abril467.312.44
Mayo55814.86
Junio493.513.14
Julio384.810.25
Agosto287.27.65
Septiembre328.78.75
Octubre224.35.97
Noviembre229.66.11
Diciembre154.64.12
TOTAL3755.7100
Figura No. 3
Cuadro No 4Estacin Apto G. Artunduaga Nmero de das mensuales de Precipitacin
1.4.3 Precipitacin Mxima en 24 horas
Se ha recopilado la informacin de lluvias mximas en 24 horas, la cual nos permite identificar la magnitud e intensidad de las tormentas sobre la zona, las que constituyen el fundamento de las crecientes y caudales mximos que se pueden esperar para el presente estudio. Los datos del IDEAM para la estacin Apto G. Artunduaga se presentan en el Cuadro Nos. 5.
En el Cuadro No. 6 se presenta un anlisis estadstico de las lluvias esperadas para diversos perodos de retorno, estimadas usando una distribucin de extremos basada en el promedio y la desviacin tpica de las series de valores mximos anuales.
Cuadro No 5Estacin Apto G. Artunduaga valores mensuales de Precipitacin en 24 Horas
Cuadro No. 6Ajustes Series para Precipitaciones de 24hr
AoPmax 24hLn(Pmax 24h)N OrdenP Weillbul n/(N+1)Tr (Aos)
199367.434.21110.047619051.050
199462.74.13820.09523811.105
1995584.06030.142857141.167
1996714.26340.190476191.235
199768.54.22750.238095241.313
199862.034.12860.285714291.400
199972.034.27770.333333331.500
200048.033.87280.380952381.615
200156.34.03190.428571431.750
200250.63.924100.476190481.909
2003300.535.706110.523809522.100
200446.533.840120.571428572.333
200556.034.026130.619047622.625
200618.532.919140.666666673.000
200756.534.035150.714285713.500
200857.034.044160.761904764.200
200985.034.443170.809523815.250
201081.54.401180.857142867.000
20111104.700190.904761910.500
201252.033.952200.9523809521.000
Media74.0184.159788047N20
Desviacion56.27405140.499950855Yn0.52355
Coefi Asimetria3.743629150.886843712Sn1.06282
Cuadro No. 7Parmetros Estadsticos ESTACION : 23125100 APTO G. ARTUNDUAGA
Periodo de observaciones20.00aos
X promedio74.02mm
56.27mm
Ca3.74
X promedio (Ln(Px 24h))4.16mm
(Ln(Px 24h))0.5mm
Ca (Ln(Px 24h))0.887
Yn (Gumbel corregido)0.5236
Sn (Gumbel corregido)1.0628
Gumbel CorregidoLog NormalLog Pearson III
TrPF(x)YcorregidoPx 24h corregidaZPx 24h UPx 24h
20.50.50.3665-0.147865.70064.060.2258517671.72
50.20.81.49990.9187125.720.8416212397.571.64036558145.46
100.10.92.25041.6248165.451.28155157121.572.82366901262.82
200.050.952.97022.3020203.561.64485363145.794.16352925513.55
500.020.983.90193.1787252.902.05374891178.856.222553541437.64
1000.010.994.60013.8356289.872.32634787204.978.025118243540.25
1.4.4 Ajustes de Bondad
1.4.4.1 Mtodo de Test de Kolmogorov-Smirnov (test K-S) y el Coeficiente de Determinacin (R2)
Cuadro No. 8Ajuste de Bondad
N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteLnXi LnXi /n(LnXi - a)^2/n
11993120.0379.64.377014090.2188507050.009171115-0.2005
21994152.7387.74.47392190.2236960951.000798858-0.11153
31995164.392.134.523200620.2261600311.022967194-0.0765
4199698.6398.634.591375470.2295687741.054036438-0.03968
5199792.13100.84.613138360.2306569181.064052274-0.03074
619981131104.700480370.2350240181.104725783-0.00744
71999125.4112.54.722953220.2361476611.115314357-0.00434
820001101134.727387820.2363693911.117409779-0.00385
92001125.91174.762173930.2381086971.133915029-0.00117
102002162.5120.034.787741710.2393870861.146123535-0.00029
112003112.5125.44.831508630.2415754311.1671737811.43E-08
122004175.5125.94.835487940.2417743971.1690971816.91E-07
132005100.8127.54.848116360.2424058181.1752116142.53E-05
14200687.71304.867534450.2433767231.1846445810.000232
152007127.5130.14.868303390.2434151691.1850188930.000247
162008178.9152.735.028671660.2514335831.2643769310.044035
17200979.6162.55.0906780.25453391.2957501260.109557
182010130.1164.35.101694030.2550847011.3013640960.126201
192011117175.55.167639040.2583819521.3352246640.268731
202012130178.95.186826990.259341351.3451587110.327005
Media125.2114.80529239922.191534940.400009
Desviacion28.7093852
Coefi Asimetria0.46784663
Calculo de Funcin de la Probabilidad de Gumbel
Determinacin de Parmetros y d
Parmetros de Gumbel
D=0.02279116
=48.692032
Frecuencia Terica de Gumbel F(X)
Frecuencia Terica de Log - Normal F(X)
=4.15978805
=4.14633295
Frecuencia Terica de Log - Paerson III F(X)
=90.0610742=0.39042905 =38.85554066
=0.78085809
Cuadro No. 9Ajuste de Bondad Gumbel
N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frecuencia Teo. GumbelDc
11993120.0379.60.047619050.013460.034154243
21994152.7387.70.09523810.049800.045440608
31995164.392.130.142857140.085330.057522451
4199698.6398.630.190476190.158670.031803293
5199792.13100.80.238095240.188090.050003745
619981131100.285714290.330300.044590433
71999125.4112.50.333333330.371320.037990279
820001101130.380952380.379540.00141341
92001125.91170.428571430.444740.016168611
102002162.5120.030.476190480.492780.016592588
112003112.5125.40.523809520.573070.04926302
122004175.5125.90.571428570.580160.008735127
132005100.8127.50.619047620.602370.016680105
14200687.71300.666666670.635510.03115392
152007127.5130.10.714285710.636800.077487527
162008178.9152.730.761904760.848560.08665507
17200979.6162.50.809523810.899300.089779251
182010130.1164.30.857142860.906710.049565226
192011117175.50.90476190.942350.037586725
202012130178.90.952380950.950270.002113976
Mayor0.089779251
Una vez obtenido el supremo de las diferencias, se compara con el valor de la tabla Kolmogorov-Smirnov. Si el valor obtenido de la tabla K-S (Dt), es mayor que el supremo de las diferencias (Dc), se puede aceptar la hiptesis nula (Ho) que indicara que se est en presencia de un buen ajuste con el nivel de confianza asumido (Dt > Dc).
Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza Dt = 0.29408 > 0.089779251 Cumple
Cuadro No. 10Ajuste de Bondad Log Normal
N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frec. Teo. Log - NormalDc
11993120.0379.60.047619050.382100.334480952
21994152.7387.70.09523810.468100.372861905
31995164.392.130.142857140.472100.329242857
4199698.6398.630.190476190.476100.28562381
5199792.13100.80.238095240.481000.242904762
619981131100.285714290.488000.202285714
71999125.4112.50.333333330.488000.154666667
820001101130.380952380.488000.107047619
92001125.91170.428571430.488000.059428571
102002162.5120.030.476190480.492000.015809524
112003112.5125.40.523809520.496000.027809524
122004175.5125.90.571428570.496000.075428571
132005100.8127.50.619047620.504000.115047619
14200687.71300.666666670.508000.158666667
152007127.5130.10.714285710.508000.206285714
162008178.9152.730.761904760.512000.249904762
17200979.6162.50.809523810.523900.28562381
182010130.1164.30.857142860.527900.329242857
192011117175.50.90476190.551700.353061905
202012130178.90.952380950.644300.308080952
Mayor0.372861905
Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza
Dt = 0.29408 < 0.372861905 No Cumple
Cuadro No. 11Ajuste de Bondad Pearson III
N OrdenAoPmax 24hOden CrecienteFrecuencia Rel. Fn(x)Frec. Teo. Pearson IIIDc
11993120.0379.60.047619050.740000.692380952
21994152.7387.70.09523810.829060.733821905
31995164.392.130.142857140.833720.690862857
4199698.6398.630.190476190.839530.64905381
5199792.13100.80.238095240.843020.604924762
619981131100.285714290.852340.566625714
71999125.4112.50.333333330.853130.519791667
820001101130.380952380.853130.473735119
92001125.91170.428571430.854690.427678571
102002162.5120.030.476190480.856250.387089524
112003112.5125.40.523809520.863280.340250476
122004175.5125.90.571428570.864060.301227429
132005100.8127.50.619047620.872660.255170381
14200687.71300.666666670.874220.211458333
152007127.5130.10.714285710.878130.166174286
162008178.9152.730.761904760.880460.134970238
17200979.6162.50.809523810.896880.09223619
182010130.1164.30.857142860.901760.068957143
192011117175.50.90476190.926100.088838095
202012130178.90.952380950.993600.952380952
Mayor0.952380952
Valor Tabla para n = 20 y con 95% de confianza
Dt = 0.29408 < 0.952380952 No Cumple
1.4.5 Determinacin de la Curvas I-D-F
Determinadas la precipitaciones mxima en 24 horas para T aos, se opt por desarrollar el mtodo alternativo Grunsky para construir las curvas de Intensidad-Duracin-Frecuencia.
Cuadro No. 11 Relaciones Pt/P24hr y Ajuste Gumbel CorregidoRELACION ENVOLVENTE (Pd/Px 24h) ESTACION
Relaciones Pt/P24hr
Tr10 min30 min60 min90 min120 min150 min180 min
20.20.390.490.520.560.60.61
50.210.420.530.570.610.640.66
100.220.450.570.60.650.680.7
200.230.470.590.630.680.720.73
500.240.490.630.670.720.750.76
1000.240.510.650.690.740.780.79
AJUSTE GUMBEL CORREGIDO
Tr10 min30 min60 min90 min120 min150 min180 min
10306090120150180
P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)P (mm)I (mm/hr)Px 24h
224.17145.0347.1394.2759.2259.2262.8541.9067.6833.8472.5129.0173.7224.57120.86
531.98191.8863.96127.9280.7180.7186.80520.8292.9046.4597.4638.99100.5133.50152.29
1038.08228.4977.89155.7998.6798.67103.86623.15112.5156.26117.7147.08121.1740.39173.10
2044.40266.4290.74181.48113.91113.91121.63729.77131.2865.64139.0055.60140.9346.98193.06
5052.54315.21107.26214.52137.91137.91146.66879.97157.6178.80164.1765.67166.3655.45218.90
10057.18343.09121.51243.03154.87154.87164.40986.40176.3188.16185.8474.34188.2362.74238.26
ECUACIONES CURVAS IDF
AJUSTE GUMBEL CORREGIDO
I (mm/hr)df# DatoLn ILn dLn f
145.0310214.97692272.30258510.6931472
191.8810525.25688212.30258511.6094379
228.49101035.43148872.30258512.3025851
266.42102045.58508232.30258512.9957323
315.21105055.75324902.30258513.9120230
343.091010065.83800672.30258514.6051702
94.2730274.54613973.40119740.6931472
127.9230584.85141703.40119741.6094379
155.79301095.04849643.40119742.3025851
181.483020105.20112343.40119742.9957323
214.523050115.36840323.40119743.9120230
243.0330100125.49316623.40119744.6051702
59.22602134.08125124.09434460.6931472
80.71605144.39089214.09434461.6094379
98.676010154.59173804.09434462.3025851
113.916020164.73536614.09434462.9957323
137.916050174.92657044.09434463.9120230
154.8760100185.04258074.09434464.6051702
41.90902193.73520954.49980970.6931472
520.82905206.25541094.49980971.6094379
623.159010216.43479084.49980972.3025851
729.779020226.59272284.49980972.9957323
879.979050236.77988784.49980973.9120230
986.4090100246.89405944.49980974.6051702
33.841202253.52163544.78749170.6931472
46.451205263.83832694.78749171.6094379
56.2612010274.02992684.78749172.3025851
65.6412020284.18418914.78749172.9957323
78.8012050294.36695464.78749173.9120230
88.16120100304.47911134.78749174.6051702
29.011502313.36748475.01063530.6931472
38.991505323.66319265.01063531.6094379
47.0815010333.85190375.01063532.3025851
55.6015020344.01820405.01063532.9957323
65.6715050354.18463315.01063533.9120230
74.34150100364.30861155.01063534.6051702
24.571802373.20169255.19295690.6931472
33.501805383.51164275.19295691.6094379
40.3918010393.69856975.19295692.3025851
46.9818020403.84967585.19295692.9957323
55.4518050414.01555675.19295693.9120230
62.74180100424.13902905.19295694.6051702
Promedio4.71526664.18414582.6863493
Desv. Est.0.97483290.96214681.3427143
n20
VARAIBLELN DURACIONTERMINO INDEP
coef regresion0.295212654-0.524549886.117015469
error tipico0.0875107190.12212470.574326468
R2 / estima de Y0.4333772970.75237921#N/A
F fisher/ grad lib14.9144346839#N/A
16.8853615122.0769044#N/A
K453.5091603
M0.524549876
N0.295212654
Figura N 4 CURVAS DE DURACION INTENSIDAD Y FRECUENCIA
Cuadro No. 13 Curvas IDF Ajuste de Gumbell (20Aos)
CURVAS IDF - AJUSTE DE GUMBELL (20 AOS)
MINUTOS
102030405060708090100110120
2330.582269.408239.016219.555205.558194.786186.121178.927172.812167.520162.872158.742
5534.587435.662386.515355.044332.409314.991300.978289.344279.456270.898263.382256.702
10768.995626.694555.995510.726478.166453.110432.952416.217401.993389.682378.871369.263
251243.5481013.432899.105825.899773.246732.728700.131673.068650.067630.159612.675597.138
501788.8251457.8071293.3491188.0431112.3031054.0171007.127968.198935.112906.474881.324858.974
1002573.1982097.0331860.4631708.9821600.0311516.1881448.7371392.7381345.1441303.9491267.7711235.621
Cuadro No. 14Informacin Curvas IDF 100 Aos
INFORMACIN CURVA IDF 100 aos
DURACIONIntensidadProfundidad AcumuladaIncremento Profundidad
Minutosmm/hrmmmm
102573.20428.87428.87
202097.03699.01270.14
301860.46930.23231.22
401708.981139.32209.09
501600.031333.36194.04
601516.191516.19182.83
701448.741690.19174.01
801392.741856.98166.79
901345.142017.72160.73
1001303.952173.25155.53
1101267.772324.25151.00
1201235.622471.24146.99
1.5 Mtodo Racional
El mtodo racional se basa en datos de precipitacin de la zona para hallar la escorrenta y el caudal mximo que se genera para distintos periodos de retorno.
Est recomendado principalmente para cuenca pequeas inferiores a 50 km2, ya que se supone que llueve uniformemente en toda la superficie.
Caractersticas fsicas de la cuenca
El rea final de la cuenca de la zona de estudio ha sido definida a partir de la cartografa y del uso de Google Earth como 0.85 Km2,
Los valores de la pendiente media y de la longitud de la zona de estudio se han tomado en base a estos mapas obteniendo los siguientes resultados:
rea (A)0.85 km2
Pendiente (J)10.48 %
Longitud (L)1.44 Km
1.5.1 Tiempo de concentracin
TEMEZCALIFORNIAKIRPISH
Tc(Hr)2.025280.21023.1557
Observamos que el tiempo de concentracin para California, es muy bajo en comparacin con los otros que presentan valores mayores, por consiguiente podemos tomar Temez .
Tc = 60*2.09 = 125.4 hr
1.6 Grupos de suelo
Siguiendo la clasificacin original de suelos del SCS (Soil Conservation Service), y en funcin de la geologa del terreno, se han distinguido el siguiente tipo de suelo de acuerdo al estudio Geolgico
1.7 Geologa Regional
El territorio del departamento del Caquet abarca desde el piedemonte andino hasta la serrana de Araracuara en la selva amaznica; distinguiendo tres unidades fisiogrficas bien definidas, el flanco oriental de la cordillera Oriental, el piedemonte y la llanura amaznica. La unidad andina, ubicada en el noroccidente del departamento, es de relieve quebrado a ondulado y se caracteriza por sus pendientes pronunciadas con elevaciones hasta los 3.000 m sobre el nivel del mar; la vegetacin predominante es el bosque andino y subandino; en las partes bajas se presentan bosques combinados con pastos naturales y agricultura. Entre los accidentes orogrficos principales se destacan los cerros Paramillo,Mirafloresy la cuchilla de Los Picachos.El piedemonte est conformado por abanicos, terrazas aluviales y colinas resultantes de materiales de acumulacin, dando origen a relievesplanosy ondulados e incluso quebrados, estos ltimos sobre materiales sueltos disectados por las corrientes de agua. En la llanura amaznica, conformada por las altillanuras donde se encuentran mesas que predominan en la parte oriental del territorio, como la mesa de Araracuara, las serranas y los montes aislados, que son afloramientos rocosos precmbricos; los procesos erosivos han modelado colinas y terrazas que se localizan en la parte oriental del territorio y a lo largo de los ros Caquet, Apaporis y algunos de sus afluentes; de igual forma, se presentan en las partes bajas y planas aluviones y terrazas, especialmente a lo largo de los ros Caquet, Apaporis, Yar y Orteguaza.
En el Departamento se diferencian la Hylaea Regin CaquetVaups, localizada por debajo de los 300 msnm hacia el norte de la divisoria de aguas de los ros Caquet y Putumayo; Bosque Montano Sub andino localizado entre los 300 y 1.000 msnm; Bosque Montano Andino localizado entre los 1.000 y los 2.800 msnm; Bosque Montano de Sub pramo localizado entre los 2.800 msnm y los 3.200msnm, y Bosque Montano de Pramo localizado por encima de los 3.200 msnm.
Teniendo en cuenta que las caractersticas de la vegetacin es de tipo Humedad II, y que por otra parte la cuenca a estudiar es de un rea pequea, podemos utilizar el valor la ecuacin siguiente: Ia = 0.2S, para aplicar el Mtodo del SCS
1.8 Umbral de escorrenta
Con la geologa descrita anteriormente y los usos del suelo, se puede hallar el nmero de curva de la Soil Convervation Service, que servir para determinar el coeficiente de escorrenta. En la tabla 5.5.2 del libro de Ven Te Chow leemos el valor del CN
CN = 39
S= 397.28 mm
*120 hr = 2471.24 mm
= Pe = 2051.11 mm
= 0.83
1.9 Aplicacin del mtodo racional
Q= 401.96 m3/seg
2. Conclusiones:
Ingeniero Rodolfo Fajardo G.M.P. 25202131121CND