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PRESA DE ALMACENAMIENTO “LOS HORNITOS”
MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.
INFORME TÉCNICO INSPECCIÓN
I NIVEL
Dr. Gabriel Arcos Espinosa Dr. Sergio B. Jiménez Hernández
Dra. Dora María González Turrubiates Dra. Esperanza Martínez Cano
M. en I. Rodolfo Barragán Ramírez
Fecha de inspección: 30 de julio de 2014
ORGANISMO DE CUENCA PACÍFICO SUR
DIRECCIÓN TÉCNICA
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INFORME DE LA VISITA DE INSPECCIÓN TÉCNICA A LA PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ
DEL PROGRESO, OAXACA.
30 DE JULIO DE 2014
I.- INTRODUCCIÓN. El 30 de julio del 2014, los ingenieros Ernesto García Reta y Juan Galván Ángeles del
CIDIPORT, realizaron una visita de inspección a la presa de almacenamiento “Los
Hornitos”, ubicada en el municipio de San José del Progreso, Oaxaca con la finalidad de
observar las condiciones de seguridad estructural y funcional de las partes que constituyen
esta obra, e integrar la información recabada en campo al Sistema Informático de
Seguridad de Presas (SISP).
II.- ANTECEDENTES.
La presa de
almacenamiento “Los
Hornitos”, fue construida
por el Fideicomiso de
riesgo Compartido en
1995 (FIRCO), sobre el
arroyo Los Hornitos,
tributario del río Atoyac,
en la cuenca del río
Verde o Atoyac,
pertenecientes a la región
hidrológica No 20 (Costa
Chica de Guerrero). La
finalidad de esta obra fue
la de regar los terrenos
agrícolas y ser utilizadas como abrevadero para el ganado.
La presa se localiza dentro del municipio de San José del Progreso, Oaxaca, el cual
cuenta con 6,579 habitantes (INEGI 2010). Se localiza en la carta INEGI E14D67 (Ejutla
de Crespo) escala 1:50,000 y se encuentra en la zona de Alta sismicidad.
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LOCALIZACIÓN Y VÍAS DE COMUNICACIÓN. La presa de almacenamiento “Los Hornitos” se localiza dentro del municipio de San José del Progreso, Oaxaca en las coordenadas geográficas: 16° 40' 51" LN y 96° 45' 52" LW. Saliendo de la ciudad de Oaxaca a la altura de la intersección del circuito vial, Eduardo
Mata y Símbolos Patrios, se toma la Carretera federal México 175: Oaxaca-Puerto Ángel,
recorriendo 14.3 km. pasando por las comunidades de San Antonio de la Cal, San Agustín
de las Juntas, Animas Trujano, Santa María Coyotepec, San Bartolo Coyotepec, llegando
a la intersección; Oaxaca-Puerto Ángel y Oaxaca- Puerto Escondido, optando por la
primera, Carretera federal México 175: Oaxaca-Puerto Ángel recorriendo 7.4 km. llegando
al inicio del distribuidor vial, que conduce a la población de Tilcajete y a Puerto Ángel.
Pasando por sobre el distribuidor vial, con un recorrido de 1.3 km. para continuar sobre el
Libramiento Oriente, librando las poblaciones de Tilcajete, Santo Tomas Jalieza, San Juan
Chilateca, San Cristóbal Ixcatlan, San Antonio Castillo Velasco y Ocotlán de Morelos,
recorriendo 14.6 km para encontrar la rampa de salida del distribuidor, con un desarrollo
de 1.3 km para tomar la carretera, Ocotlán de Morelos -Vista Hermosa, pasando por las
comunidades de San Dionisio Ocotlán, Santa Lucia Ocotlán, San Pedro Apóstol,
Magdalena Ocotlán, San José del Progreso y detenerse en los 10.30 km, para doblar a la
derecha con dirección a la comunidad de Monte del Toro, Municipio de Ejutla, llegando a
la entrada con 1,280 m, para doblar a la izquierda 60 metros, después girar a la derecha,
avanzando 100 m, doblando a la derecha 140 m, girando bruscamente a la izquierda
avanzando sin salirse de la rodada del camino 1600 m, y doblar a la izquierda 250 m,
encontrado una “Y” para girar a la derecha, avanzando 800 m y volver a encontrar una
intersección. Inclinarse por el lado derecho, circulando 80 m y doblar a la izquierda y sin
desviarse, llegando a los 500 m se vuelve a localizar otra “Y” optando por el lado derecho,
y a los 200 m se llega a la presa “Los Hornitos”
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III. VISITA DE INSPECCIÓN CORTINA Se trata de una cortina de tipo gravedad de concreto de 37.48 m de longitud, su altura máxima es de 7.08 m, por lo cual se considera pequeña. Su estructura se encuentra en buenas condiciones. CORONA Tiene una elevación de 1568.28 msnm, presenta un ancho de 1.2 m, un barandal en la margen derecha. La estructura en lo general se encuentra en muy buenas condiciones, ya que fue construida recientemente.
TALUD AGUAS ARRIBA. El talud es vertical y. durante
la visita no se observó
desconchamientos o grietas
en el concreto, solo azolve
que se han ido depositando
en esta zona, su condición
general es buena
TALUD AGUAS ABAJO El talud aguas abajo es de vertical
y 0.6:1, se observó también que el
pie del talud con 10% de
vegetación en su área.
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El día de la inspección se observó
la presencia de filtraciones en el
talud aguas abajo en su margen
izquierda adyacente al muro del
vertedor. La margen derecha
aguas abajo se recorrió sin
observarse ninguna anomalía.
,
EMBALSE Se estima una superficie de
0.06 ha. El NAMO tiene una
capacidad estimada de 0.003
hm3 y el NAME estimado es de
0.003 hm3. El embalse se
encuentra en condiciones
regulares debido a que
presenta azolve.
VERTEDOR Se encuentra al centro de la cortina
con una longitud de 4.00 m, su la
elevación de la cresta es de 1567.26
msnm, cuenta con dos muros
laterales cuya mampostería se
encuentra en muy buen estado,
además presenta un tanque
amortiguador. El gasto estimado es
de 1.6 m3/s.
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OBRA DE TOMA En la margen derecha de la cortina se
localizó una tubería a presión, con una
elevación de 1563.24 msnm, con un
conducto de 0.1 m controlada
mecánicamente por una válvula tipo
compuerta. Se observó en buenas
condiciones. El día de la inspección se
observó que trabajaba correctamente.
OBRA DE DESFOGUE En la margen derecha de la cortina, se localiza un desarenador que tiene una compuerta deslizante, su conducto de salida tiene una elevación de 1562.74 msnm, operada en forma manual. Se observa en buenas condiciones.
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CAUCE AGUAS ARRIBA A 30 m aguas arriba del cauce Los Hornitos fue localizada una represa a base de gaviones, su longitud es de 23.35 m, con un vertedor cargado a su margen derecha de 3.5 m, la cresta a la 1570.7 msnm y una corona a la 1571.70 msnm. Se considera que la finalidad de esta obra es para retener azolves y darle mayor vida útil a la presa “los Hornitos”. HIDROLOGÍA
La zona en que está enclavada la presa Los Hornitos, presenta una precipitación máxima
en 24 horas para un periodo de retorno de 500 años de 129.54 mm, el área de la cuenca
es de 0.2764 km2, se ubica en el arroyo Los Hornitos, que presenta un régimen
intermitente. La morfología que presenta el área de estudio consiste principalmente en
Luvisol éutrico y Regosol crómico; tiene una cobertura vegetal predominante del tipo
pastizal inducido, por lo que el CN estimado para la microcuenca fue de 67.6.
El gasto pico estimado que aporta la cuenca para un periodo de retorno de 500 años,
considerando los factores particulares y las precipitaciones, utilizando el modelo HEC-
HMS resultó ser de 1.6 m3/s.
IV. CONCLUSIONES La presa de almacenamiento “Los Hornitos” se encuentra en regulares condiciones
generales. No hay riesgo de falla, en caso de un colapso inesperado el agua del embalse
solo perjudicaría zonas de cultivo, sin embargo el talud aguas abajo presenta filtraciones.
Es importante resaltar las filtraciones fueron localizadas en la margen derecha aguas
abajo. El vertedor no tiene ningún problema para descargar el gasto para un periodo de
retorno de 500 años.
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V. RECOMENDACIONES Se sugiere realizar los siguientes trabajos en las diferentes estructuras de la presa:
Vigilar la evolución y en su caso determinar el tratamiento para eliminar las
filtraciones aguas abajo de la cortina
VI.CUADRO RESUMEN
ID FECHA DE
VISITA PROBLEMA TÉCNICO DETECTADO
TIPO DE PROBLEMÁTICA
NIVEL DE RIESGO
ESPECIALIDAD REQUERIDA
SEGUIMIENTO
5111 30/07/14 FILTRACIONES AGUAS ABAJO EN LA MARGEN IZQUIERDA
FUNCIONAL NULO ESTRUCTURAL
CONSERVACION RUTINARIO
Elaboró:
Dr Gabriel Arcos Espinosa julio de 2014
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN
JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.
Empotramiento en su margen izquierda aguas abajo
Empotramiento margen derecha aguas abajo
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN
JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.
Barandal y corona margen derecha
Cresta del vertedor y los mecanismos de apertura del desarenador
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN
JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA.
Tanque amortiguador del vertedor
Cauce aguas abajo de la presa
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN
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Corona y empotramiento en la margen izquierad
Corona y empotramiento en la margen derecha
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN
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Salida del desarenador
Válvula de la salida de la obra de toma con óxido
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Represa localizada aguas arriba de la presa Los Hornitos
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA
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ANEXO GRÁFICO PARA EL SISP PRESA DE ALMACENAMIENTO LOS HORNITOS, LOCALIZADA EN EL MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL PROGRESO, OAXACA
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Anexo: Revisión Hidrológica Presa: Los Hornitos
El área de estudio se encuentra entre los paralelos 16° 41’ 04’’ y 16° 40’ 36’’ LN y los meridianos 96° 46’ 29’’ y 96° 45’ 52’’ LW.
La microcuenca analizada perteneciente a la presa “Los Hornitos” se ubica dentro de la cuenca R. Atoyac, la cual pertenece a la región hidrológica RH20 Costa Chica – Río Verde, cuenta con un área de 0.2764 km2 y su corriente principal tiene una longitud de .8757 km, su elevación máxima es de 1661 m, y la mínima es de 1566 m. Tiene una pendiente de 1.08%.
Se ubicó la estación climatológica con clave 20202 “Santa Ana Tlapacoyan” con información correspondiente al periodo de 1961 al 2008, ubicada en las coordenadas 16° 44' 23" LN y 96° 49' 00" LW, la serie de tiempo de dicha estación se analizó y se utilizó por ser la más cercana al área de estudio y se obtuvo de la página de internet de la CONAGUA.
A continuación se presenta el hietograma y la tabla de las precipitaciones máximas históricas en 24 h para la estación (Ver Fig. 1 y Tabla 1).
Tabla 1. Precipitaciones Máximas Históricas estación 20202 “Santa Ana Tlapacoyan”.
AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H AÑO MAX 24 H
1972 34 1982 51.9 1992 42.2 2002 70.4
1973 38.5 1983 51.3 1993 45.3 2003 75.8
1974 58.8 1984 46.7 1994 37.8 2004 50.8
1975 31.3 1985 45.8 1995 64.6 2005 43.8
1976 50.3 1986 50.8 1996 67.9 2006 49.8
1977 46.1 1987 33.7 1997 45.3 2007 68.2
1978 45.2 1988 32.9 1998 83.5 2008 54.2
1979 64.6 1989 97.7 1999 92.8
1980 45.7 1990 36.4 2000 59.7
1981 53.6 1991 56.6 2001 55.2
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Fig. 1 Hietograma estación “Santa Ana Tlapacoyan”
Número de Escurrimiento CN.
El volumen o intensidad del escurrimiento superficial Q depende de dos factores: (1) condiciones meteorológicas y (2) características de la cuenca. Para la estimación del volumen de escurrimiento, el Método del Soil Conservation Service (SCS) requiere de la estimación de un coeficiente que represente el efecto de estos dos factores mencionados anteriormente. Así entonces, el Número de Curva o Número de Escurrimiento CN es el coeficiente que permite involucrar las condiciones meteorológicas y las características de la cuenca en la estimación del escurrimiento. El volumen de precipitación es la característica meteorológica más importante en el proceso de estimación del volumen de escurrimiento. El tipo de suelo, uso del suelo, y las condiciones hidrológicas del tipo de cubierta vegetal son las características de la cuenca hidrológica que tendrán un mayor impacto en la evaluación del escurrimiento superficial. Las condiciones de humedad inicial del suelo serán también un factor determinante en la estimación del escurrimiento superficial.
El SCS del Gobierno de E.U. desarrolló un método denominado Número de Curva (Curve Number Method) o Número de Escurrimiento para determinar el valor numérico del coeficiente CN que se aplica en la estimación del volumen de escurrimiento. Este método considera principalmente cuatro tipos de suelos, uso del suelo o cubierta vegetal, y las condiciones iniciales de humedad del suelo para asignar un valor al parámetro CN con el cual estimar el escurrimiento directo. Los tipos de suelos son:
Suelo Tipo A. Es un suelo con un potencial de escurrimiento mínimo que incluye a arenas profundas con poco limo y arcilla y a loess (suelos limo arenosos) muy permeables.
Suelo Tipo B. Es un suelo que incluye a suelos arenosos menos profundos que el tipo A y loess menos profundos o menos compactos que los suelos del tipo A. Este grupo de
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suelos tiene una capacidad de infiltración superior a la media después de alcanzar su grado de saturación.
Suelo Tipo C. Es un suelo que incluye a suelos poco profundos y que contienen cantidades considerables de arcilla y coloides. Este grupo se suelos tiene una capacidad de infiltración menor que la media después de alcanzar su grado de saturación.
Suelo Tipo D. Es un suelo con un potencial de escurrimiento máximo que incluye principalmente a arcillas con un alto índice de bufamiento. También incluye algunos suelos poco profundos con subhorizontes casi impermeables cerca de la superficie.
Las condiciones de humedad antecedente (CHA) se clasifican en tres grupos de acuerdo a las condiciones descritas en la siguiente tabla:
Precipitación total en los 5 días antecedentes (mm) Grupo Temporada sin
cultivos Temporada de
cultivos I < 12.7 < 35.6 II 12.7 a 27.9 35.6 a 53.3 III > 27.9 > 53.3
Tabla 2 Correlación del tipo de suelo de acuerdo al horizonte del mismo
Clave Unidad Tipo Clave Unidad Tipo
Ao Acrisoles órticos C Oe Histosoles eútricos D
Af Acrisoles férricos D Od Histosoles dístricos D
Ah Acrisoles húmicos C Ox Histosoles gélicos D
Ap Acrisoles plínticos C I Litosoles D
Ag Acrisoles gléicos D Lo Luvisoles órticos C-D
To Andasoles ócricos A-B Lc Luvisoles crómicos C-D
Tm Andasoles mólicos A-B Lk Luvisoles cálcicos C-D
Th Andasoles húmicos A-B Lv Luvisoles vérticos C-D
Tr Andasoles vítricos A-B Lf Luvisoles férricos C-D
Qf Arenosoles ferrálicos A-B La Luvisoles álbicos C-D
Ql Arenosoles lúvicos A-B Lp Luvisoles plínticos C-D
Qc Arenosoles cámbicos B Lg Luvisoles gléicos C-D
Qa Arenosoles álbicos A-B Ne Nitosoles eútricos C
Bd Cambisoles dístricos D Nd Nitosoles dístricos C
Be Cambisoles eútricos C Nh Nitosoles húmicos C
Bh Cambisoles húmicos C Po Podzoles órticos A-B
Bg Cambisoles gléicos D Ph Podzoles húmicos A-B
Bx Cambisoles gélicos D Pp Podzoles plácicos A-B
Bk Cambisoles cálcicos C Pg Podzoles gléicos A-B
Bc Cambisoles crómicos C We Planosoles eútricos D
Bv Cambisoles vérticos D Wd Planosoles dístricos D
Bf Cambisoles ferrálicos C Wm Planosoles mólicos D
Kh Kastanozems háplicos C-D Wh Planosoles húmicos D
Kk Kastanozems cálcicos C-D Ws Planosoles solódicos D
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Tabla 2 Correlación del tipo de suelo de acuerdo al horizonte del mismo
Clave Unidad Tipo Clave Unidad Tipo
Kl Kastanozems lúvicos C-D Wx Planosoles gélicos D
Cl Chermozen lúvico C Dg Podzoluvisol gléicos B
Ck Chermozen cálcico B Dd Podzoluvisol dístrico B
Ch Chermozen háplico B De Podzoluvisol eútrico B
Hh Phaeozems háplicos C LL Ranker C
Hc Phaeozems calcáreos C Re Regosoles eútricos B
Hl Phaeozems lúvicos C Rc Regosoles calcáreos B
Hg Phaeozems gléicos D Rd Regosoles dístricos B
Fo Ferrasoles órticos D Rx Regosoles gélicos D
Fx Ferrasoles xáticos D E Rendzinas C
Fr Ferrasoles ródicos D Zo Solochaks órticos D
Fh Ferrasoles húmicos D Zm Solochaks mólicos D
Fa Ferrasoles acrícos D Zt Solochaks taquíricos D
Fp Ferrasoles plínticos D Zg Solochaks gléicos D
Je Fluvisoles eútricos B So Solonetz órticos D
Jc Fluvisoles calcáreos B Sm Solonetz mólicos D
Jd Fluvisoles dístricos B Sg Solonetz gléicos D
Jt Fluvisoles tiónicos B Sa Solonetz álbico D
Jg Fluvisoles gléyicos C Vp Vertisoles pélicos C-D
Ge Gleysoles eútricos D Vc Vertisoles crómicos C-D
Gc Gleysoles calcáreos D Xh Xerosoles háplicos B-C
Gd Gleysoles dístricos D Xk Xerosoles cálcicos B-C
Gm Gleysoles mólicos D Xo Xerosoles gípsicos B-C
Gh Gleysoles húmicos D Xl Xerosoles lúvicos D
Gp Gleysoles plínticos D Yh Yermosoles háplicos C
Yk Yermosoles cálcicos C
Yg Yermosoles qípsicos C
Yl Yermosoles lúvicos D
Yt Yermosoles taquíricos D
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Tabla 3 Las unidades de suelos, están referidas a los horizontes y características diagnosticadas enfocadas al aspecto de permeabilidad y no a su uso actual, o potencial.
Uso de tierra Condición de la cobertura Tipo de suelo vegetal de la superficie A B C D
Bosques cultivados Ralo, baja transpiración 45 66 77 83
Normal, transpiración media 36 60 73 79
Espeso, alta transpiración 25 55 70 77
Calles y Caminos De tierra 72 82 87 89
Superficie dura 74 84 90 92
De grava 76 85 89 91
Pavimento 98 98 98
Bosques naturales Muy ralo, muy baja transpiración 56 75 86 91
Ralo, baja transpiración 46 68 78 84
Normal, transpiración media 36 60 70 76
Espeso, alta transpiración 26 52 62 69
Muy espeso, muy alta transpiración 15 44 54 61
Descanso, sin cultivo Surcos rectos 77 86 91 94
Cultivos en surco Surcos rectos 70 80 87 90
Surco en curva de nivel 67 77 83 87
Terrazas 64 73 79 82
Cereales Surcos rectos 64 76 84 88
Surco en curva de nivel 62 74 82 85
Terrazas 60 71 79 82
Leguminosas sembradas Surcos rectos 62 75 83 87
con maquinaria o al Surco en curva de nivel 60 72 81 84
voleo Terrazas 57 70 78 82
Pastizal Pobre 68 79 86 89
Normal 49 69 79 84
Bueno 39 61 74 80
Curva de nivel, pobre 47 67 81 88
Curva de nivel, normal 25 59 75 83
Curva de nivel, bueno 6 35 70 79
Potrero permanente Normal 30 58 71 78
Zona comercial 85% de la superficie impermeable 89 92 94 95
Zona Industrial 72% de la superficie impermeable 81 88 91 93
Estacionamiento Pavimento 98 98 98 98
Superficie impermeable 100 100 100 100
Fuente: R. Springall (1969), “Drenaje en Cuencas Pequeñas.” Instituto de Ingeniería, UNAM, México, D.F., y V.T. Chow, D.R. Maidment y L.W. Mays (1988), “Applied Hydrology.” McGraw-Hill Publishing Company, New York, NY.
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Fig. 2 Edafología y Vegetación presa “Los Hornitos”.
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Tabla 4. Tabla resumen para el cálculo del número de escurrimiento.
FID AREA CLAVE_WRB HORIZONTE
N TIP_INFO TIP_VEG N*AREA
0 127681.99 RGeulen+LVcrlen/2
B 59 ECOLOGICA-FLORISTICA-FISONOMICA
PASTIZAL INDUCIDO
7533237.41
1 148727.819 LVcrlen+CMeulen/3
C 75 ECOLOGICA-FLORISTICA-FISONOMICA
PASTIZAL INDUCIDO
11154586.4
Σ= 276409.809 m2 Σ= 18687823.8
CN= 67.6091196
En la tabla 4 se aprecia los valores empleados para el cálculo del número de escurrimiento, requiriendo inicialmente el área expresada en metros cuadrados de cada uno de los polígonos derivados de la superposición de las cartas de edafología y vegetación, posteriormente se le asigna uno de los 4 horizontes o tipos de suelo para con esto establecer el número de escurrimiento en base a la cobertura vegetal que se presente.
La edafología que presenta el área de estudio consiste principalmente en Luvisol éutrico y Regosol crómico; tiene una cobertura vegetal predominante del tipo pastizal inducido, por lo que el CN estimado para la microcuenca fue de 67.6 (Ver Fig. 2 y Anexo de CN).
Para obtener las tormentas de diseño requeridas para la modelación en el HEC-HMS V. 3.4., se analizaron estadísticamente las series de precipitación máxima anual en 24 horas de la estación.
Ésta se obtiene analizando estadísticamente el registro histórico de las precipitaciones máximas en 24 horas ocurridas en la cuenca estudiada. La información disponible se ajusta a una Función de Distribución de Probabilidad (FDP) y con la de mejor ajuste se obtienen las lluvias para los períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años.
Para la obtención de los volúmenes de precipitación se utilizó la información de la base de datos de la Comisión Nacional del Agua en su portal de internet.
Una vez ordenados los datos, se obtuvieron láminas de lluvia acumulada por estación y por año. Con estos datos se realiza un tratamiento estadístico con el fin de evaluar el mejor ajuste de una función de probabilidad y del periodo de retorno; esto mediante el Programa de Ajuste de Funciones AX ver. 2.8 (Ax), elaborado por el CENAPRED en 1997. Este programa calcula el error estándar de cada una de las funciones de ajuste con respecto a la muestra, también estima la mejor función de ajuste con sus parámetros. Las funciones de probabilidad que se contemplaron en el empleo de este programa son, Normal, Log-Normal, Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel. El análisis que se realiza de estos métodos es a partir de las modalidades de momentos y por máxima verosimilitud, con el objeto de calcular los parámetros de las funciones de probabilidad, además, las funciones Lognormal y Gamma pueden calcularse para dos o tres parámetros.
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El análisis probabilístico de los datos, se realizó empleando el programa "Ax", el cual ajusta distintas funciones de probabilidad a la muestra compuesta por valores máximos anuales y calcula el error estándar de cada una de ellas respecto de la muestra, al aplicar las funciones de distribución de probabilidad: Normal, Log-Normal. Gumbel, Exponencial, Gamma y Doble Gumbel. Los resultados de la extrapolación de lluvias máximas en 24 horas, asociados a diversos períodos de retorno, para la estación climatológica, se muestran en la siguiente tabla: (Ver Tabla 5)
Tabla 5. Precipitaciones máximas para diferentes periodos de retorno (Tr).
Estación 20202 Santa Ana Tlapacoyan. Precipitación Max para Diferentes TR
Longitud Latitud Tr=2 Tr=5 Tr=10 Tr=20 Tr=50 Tr=100 Tr=200 Tr=500
96°49'00"O 16°44'23"N 49.59 64.78 80.1 90.37 100.94 108.24 115.32 124.54
La distribución de la precipitación se estableció usando el patrón de comportamiento de la lluvia determinado por el Soil Conservation Service (SCS). Existen cuatro tormentas de 24 horas de duración, llamadas Tipo 1, lA, II y III, representadas en forma de curvas de masa (Ver Tabla 6) a partir de las cuales se elaboran los hietogramas correspondientes. Los Tipos 1 y lA corresponden al clima marítimo del Pacífico con inviernos húmedos y veranos secos. El Tipo III corresponde al Golfo de México y las áreas costeras del Atlántico, donde las tormentas tropicales producen lluvias de 24 horas muy grandes. El Tipo II corresponde al resto del país (Chow et al., 1994).
Tabla 6. Distribución de la lluvia de 24 h de duración según el SCS
Distribuciones de lluvia SCS
Tormenta de 24 horas
Pt/P24
Hora t t/24 Tipo 1 Tipo IA Tipo II Tipo III
0.0 0 0 0 0 0
2.0 0.083 0.035 0.050 0.022 0.020
4.0 0.167 0.076 0.116 0.048 0.043
6.0 0.250 0.125 0.206 0.08 0.072
7.0 0.292 0.156 0.268 0.098 0.089
8.0 0.333 0.194 0.425 0.120 0.115
8.5 0.365 0.219 0.480 0.133 0.130
9.0 0.375 0.254 0.520 0.147 0.148
9.5 0.395 0.303 0.550 0.163 0.167
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9.75 0.406 0.362 0.564 0.172 0.178
10.0 0.417 0.515 0.577 0.181 0.189
10.5 0.438 0.583 0.601 0.204 0.216
11.0 0.459 0.624 0.624 0.235 0.250
11.5 0.479 0.654 0.645 0.283 0.298
11.75 0.489 0.669 0.655 0.357 0.339
12.0 0.500 0.682 0.664 0.663 0.500
12.5 0.521 0.706 0.683 0.735 0.702
13.0 0.542 0.727 0.701 0.772 0.751
13.5 0.563 0.748 0.719 0.799 0.785
14.0 0.583 0.767 0.736 0.820 0.811
16.0 0.667 0.83 0.800 0.880 0.886
20.0 0.833 0.926 0.906 0.952 0.957
24.0 1.000 1.000 0.1000 1.000 1.000 Fuente: U.S. Dept. of Agriculture, Soil Conservation Service, 1973, 1986.
Modelación en el HEC-HMS Para la modelación de la cuenca se definieron gráficamente la distribución de los elementos hidrológicos (Subcuencas, reservorio, tramo de tránsito, uniones y salida del sistema). En cada elemento hidrológico se asignó parámetros y atributos. Subcuenca. Se introdujo parámetros para el cálculo de la Tasa de pérdida, transformación de la lluvia en escurrimiento y flujo base. PÉRDIDAS.- Para el cálculo de las tasas de pérdidas se utilizó el método: Soil Conservation Service (SCS), que requiere los siguientes parámetros: Pérdidas Iniciales, Número de Curva y porcentaje de permeabilidad. Estos datos se obtuvieron del procesamiento de los mapas de cobertura y uso de suelo en el SIG. TANSFORMACIÓN.- para la transformación de la lluvia en escurrimiento se utilizaron los métodos:
Método SCS.- Que requiere el SCS Lag, calculado de la siguiente manera:
Tr (h) = 0.6 * Tc (h), solo si área es mayor a 250 km2
Si es el área es menor a 250 km2, Tc= Tr.
38.0
15.1
)(3085 D
Ltc
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Dónde: L = Longitud del canal principal D = Desnivel del canal principal Tc = Tiempo de concentración Tr= Tiempo de retraso Método del Soil Conservation Service: Los resultados que el programa HEC-HMS nos proporciona son gráficas para cada periodo de retorno simulado del modelo de la micro cuenca de la presa “Los Hornitos”, tales como el hidrograma de escurrimiento en donde se puede encontrar el tiempo y gasto pico para 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años.
En el hidrograma podemos observar cómo es que fue evolucionando el gasto de la cuenca tomando en cuenta los parámetros de inicio y final de la corrida, cuanta de esta precipitación se perdió por infiltración y cuanta más se convirtió en lámina de escurrimiento, además de la precipitación total entre otros.
MODELO DE CUENCA. (Ver Fig. 3)
Fig. 3 Modelo de Cuenca Presa “Los Hornitos”
A continuación se muestran los resultados de la simulación realizada del 29 de julio del
2013 al 30 de julio de 2013 para una precipitación de 124.54 mm calculada para un
periodo de retorno de 500 años, podemos observar que el gasto máximo se presentó a las
10:00 h el 29 de julio de 2013 con un gasto de descarga de 1.60 m3/s (Ver Fig. 4).
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Fig. 4 Resultados simulación presa “Los Hornitos”.
En la siguiente tabla nos muestra como en el transcurso del tiempo va en aumento el gasto hasta llegar al máximo alcanzado y posteriormente empieza a descender considerando la precipitación, pérdidas por infiltración, y la precipitación en exceso (Ver Gráfica 1).
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Gráfica 1. Resultados obtenidos de la corrida en el HEC-HMS
Exportando los datos arrojados por las simulaciones para los diferentes periodos de retorno (Anexo 1) obtuvimos la siguiente gráfica en la cual al se aprecia el tiempo y el gasto pico para cada periodo de retorno (Ver gráfica 2), posteriormente se muestra una tabla con valores puntuales de gasto y tiempo pico para cada periodo de retorno (Ver Tabla 7).
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Gráfica 2. Resultados de gasto pico (m3/s) vs tiempo pico.
Tabla 7. Valores de gasto y tiempo pico.
TR500AÑOS
10:00
1.6 m3/s
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ANEXO HIDRÁULICO
Utilizando para el análisis del vertedor la fórmula de Francis (1852), se estimó el gasto máximo de diseño.
Datos:
Longitud del vertedor: 4.00 m
Tipo de vertedor: Cimacio.
C: 2.00
Elev. de la corona: 1568.28 m
Elev. del vertedor: 1567.26 m
A continuación se muestran las diferentes cargas de diseño resultantes en el
vertedor asociadas al gasto de cada periodo de retorno calculado.
Conclusión
Observando los resultados de las dos tablas anteriores podemos deducir que para
un gasto de 1.60 m3/s correspondiente a un periodo de retorno de 500 años
alcanza una H de 0.34 m por lo que su bordo libre es de 0.67 m.
TR (Años)
Qmax (m3/s)
2 0
5 0.2
10 0.4
20 0.7
50 0.9
100 1.1
200 1.3
500 1.6
H(m) Qmax (m3/s)
0.15 0.464758
0.3 1.31453414
0.34 1.60003376
0.45 2.41495342
0.6 3.71806401
0.75 5.19615242
0.9 6.83051975
1.05 8.60743864
Q= Gasto de diseño en m3/s.
C= Coeficiente del vertedor
L= Longitud de la cresta, m.
H= Carga de diseño, m.
