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se trata de un estudio hidrologico del rio Pangue, en donde se resalta las caracteristicas y potencialidades hidrologicas de esta cuenca
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ESTUDIO HIDROLOGICO
RIO PANGUE
PROVINCIA DE BIO BIO - VIII REGION
MARZO – 2009
C R I S T I A N F . B E C E R R A T .
I N G E N I E R O C I V I L A G R I C O L A
1
INDICE GENERAL 1 OBJETIVO .......................................................................................................................... 2 2 METODOLOGIA................................................................................................................ 2
2.1 Información Disponible................................................................................................ 2
2.1.1.- Estudios Anteriores: ............................................................................................ 2 2.1.2.- Información Pluviométrica: ................................................................................ 3 2.1.3.- Cartografía y Topografía:.................................................................................... 3
2.2 Metodología Disponibles.............................................................................................. 3
2.2.1.- Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo Pluvial:.................. 4 2.2.2.- Estimación de Hidrogramas de Crecidas en Periodo Pluvial:............................. 5 2.2.3.- Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo de Deshielo: .......... 5
2.4 Modelo de la Cuenca .................................................................................................... 6
2.5 Modelo del Cauce......................................................................................................... 6
3 RESULTADOS MODELACION HIDROLOGICA........................................................... 7 4 RESULTADOS MODELACION HIDRAULICA ........................................................... 21
INDIDE DE FIGURAS
Figura 2.1. Esquema de cálculo del Método DGA-AC para caudales instantáneos máximos pluviales. ............4 Figura 2.2. Esquema de cálculo del Método Verni-King Modificado para caudales instantáneos máximos pluviales. ............................................................................................................................................................ 4 Figura 2.3. Esquema de cálculo del Método Racional para caudales instantáneos máximos pluviales. .............5 Figura 2.4. Esquema de cálculo del Método DGA-AC para caudales instantáneos máximos de deshielo. ........6 Figura 3.1. Topografía de la zona y cuenca aportante.........................................................................................7 Figura 3.2. Área Nival Considerada para periodo pluvial y de deshielo .............................................................8 Figura 3.3. Mapa de pendientes y red de drenaje principal. ................................................................................9 Figura 3.4. Isolíneas de Precipitación Máxima en 24 horas y periodo de retorno 10 años................................10
Figura 3.5. Zonas homogéneas para Coeficientes de Frecuencia. .................................................................... 11 Figura 3.6. Modelo Conceptual de la Cuenca. ..................................................................................................17 Figura 3.7. Coeficientes de Duración. ...............................................................................................................18 Figura 3.8. Hietograma de tormenta de diseño..................................................................................................18 Figura 3.9. Hidrogramas de crecida para distintos periodos de retorno. ...........................................................20 Figura 3.10. Caudales Peak según distintos métodos y envolvente superior. ...................................................21 Figura 4.1. Curvas de Nivel obtenidas a partir de topografía. ...........................................................................22 Figura 4.2. Modelo tridimensional del cauce. ...................................................................................................22 Figura 4.3. Ejes hidráulicos para 100 años de periodo de retorno.....................................................................23 Figura 4.4. Velocidad media y numero de Froude para 100 años de periodo de retorno. .................................23 Figura 4.5. Espejo de agua para caudal Peak de 100 años de periodo de retorno. ............................................24
2
1 OBJETIVO
La modelación hidrológica tiene como objetivo la determinación del hidrograma de crecida
y principalmente del caudal peak. Dichos valores están asociados a un determinado periodo
de retorno, el cual será convenientemente escogido de acuerdo a los requerimientos
específicos del proyecto. Luego se realizara una modelación hidráulica del tramo del río
Pangue en donde se ubicara la obra de toma y se verificara la capacidad del cauce ante
eventos de crecida.
2 METODOLOGIA
2.1 Información Disponible
Para la realización del presente estudio se utilizo la siguiente información:
2.1.1.- Estudios Anteriores:
a) “ESTUDIO HIDROLOGICO CAPTACION RÍO PANGUE”, año 2003,
Cristian Becerra Consultor. EXP. DGA: ND-0802-448.
b) “MANUAL DE CALCULO DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN
CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”, año 1995, Ministerio
de Obras Publicas – Dirección General de Aguas.
c) “PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 1, 2 Y 3 DIAS”, año 1991, Ministerio de
Obras Públicas – Dirección General de Aguas.
d) “MANUAL DE CARRETERAS”, año 2001, Ministerio de Obras Públicas –
Dirección de Vialidad.
3
2.1.2.- Información Pluviométrica:
a) Lámina “LOS ANGELES” escala 1:500.000 del estudio “PRECIPITACIONES
MAXIMAS EN 1, 2 Y 3 DIAS”.
2.1.3.- Cartografía y Topografía:
a) Cartas IGM: “BIOBIO”, “VOLCAN CALLAQUI”. Escala 1:50000.
b) Topografía realizada en terreno por este consultor
2.2 Metodología Disponibles
En aquellas cuencas en las que no se disponga de información Fluviométrica acerca de los
caudales instantáneos máximos para el periodo de tiempo considerado se pueden usar las
metodologías expuestas en el MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN
CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA. Estas metodologías se dividen en:
a) Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo Pluvial:
� Método DGA-AC para Crecidas Pluviales.
� Método Verni y King Modificado
� Formula Racional
b) Estimación de Hidrogramas de Crecidas en Periodo Pluvial:
� Hidrograma Unitario Sintético Tipo Linsley
c) Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo de Deshielo:
� Método DGA-AC para Crecidas de Deshielo
4
2.2.1.- Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo Pluvial:
Los Métodos antes nombrados tienen una metodología similar entre ellos. Esas consideran
básicamente el área aportante pluvial de la cuenca, la precipitación máxima en 24 horas
común periodo de retorno de 10 años y ciertos factores de frecuencia que permiten obtener
de acuerdo a la ubicación geográfica de la cuenca el caudal peak para distintos periodos de
retorno. Las metodologías se encuentras detalladas en el manual y aquí se mostrara el
diagrama explicativo de cada una de ellas.
Figura 2.1. Esquema de cálculo del Método DGA-AC para caudales instantáneos máximos pluviales.
Figura 2.2. Esquema de cálculo del Método Verni-King Modificado para caudales instantáneos máximos pluviales.
5
Figura 2.3. Esquema de cálculo del Método Racional para caudales instantáneos máximos pluviales.
2.2.2.- Estimación de Hidrogramas de Crecidas en Periodo Pluvial:
La estimación de hidrogramas unitarios sintéticos se realiza a partir de ciertas
características morfométricas de la cuenca. En el caso del tipo Linsley se requiere conocer
la longitud del cauce principal desde la divisoria de aguas, la distancia desde punto del río
principal más próximo al centroide de la cuenca a la salida de la cuenca y la pendiente
media de la cuenca. Dicho hidrograma corresponde al generado por la precipitación
efectiva o exceso de precipitación, que es aquella que no es retenida por la superficie
terrestre y tampoco es infiltrada en el suelo. A este hidrograma se debe agregar el caudal o
flujo base, que es aquel que representa el aporte del agua subterránea al hidrograma de la
creciente.
Para determinar Caudal Base se puede analizar estadísticamente la información disponible
de los caudales medios mensuales disponibles para el punto de interés.
2.2.3.- Estimación de Caudales Instantáneos Máximos en Periodo de Deshielo:
El Método descrito en el “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN
CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA” se esquematiza en la siguiente
figura.
6
Figura 2.4. Esquema de cálculo del Método DGA-AC para caudales instantáneos máximos de deshielo.
2.4 Modelo de la Cuenca
A partir de la cartografía disponible se elaboro un modelo digital de la cuenca que permitió
no tan solo obtener los parámetros morfométricos necesario para la estimación de los
caudales instantáneos máximos, sino que también fue utilizada para la estimación del
hidrograma de crecida. Este modelo fue obtenido con el software ArcView 3.2 y la
modelación hidrológica se realizo con el software HEC-HMS 3.3.
2.5 Modelo del Cauce
A partir de la topografía realizada en terreno se elaboro un modelo digital de este que
permitió la estimación de los ejes hidráulicos. Este modelo se realizo con el software
ArcView 3.2 y la modelación hidráulica fue realizada con el software HEC-RAS 4.0.
7
3 RESULTADOS MODELACION HIDROLOGICA
En la siguiente figura se muestra la topografía de la zona en estudio y la delimitación de la
cuenca aportante al punto de interés.
Figura 3.1. Topografía de la zona y cuenca aportante.
El Desnivel Máximo de la Cuenca es de 2514 metros.
El Área Aportante Pluvial se determina considerando solo el área que se encuentra por
debajo de la Línea de Nieves. Esta se determino a partir de la Tabla 2.1 “Línea de Nieves
Promedio” del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS
SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”, de acuerdo a esta tabla para la latitud de 38º
Sur la línea de nieves se encuentra a los 1360 m.s.n.m. según Escobar-Vidal (1992). En la
siguiente figura se muestra en rojo el área considerada como nival.
8
Figura 3.2. Área Nival Considerada para periodo pluvial y de deshielo
Tabla. Áreas Aportantes consideradas para el periodo pluvial y de deshielo.
Periodo Área Aportante (Km2)
Pluvial 50.6
Deshielo 86.0
En la siguiente figura se muestra un mapa de pendientes el cual fue utilizado para el cálculo
de la pendiente media de la cuenca. Además se muestra la red de drenaje principal de la
cuenca a partir de la cual se extraen las características morfométricas necesarias de los
cauces.
9
Figura 3.3. Mapa de pendientes y red de drenaje principal.
La longitud del cauce principal desde la divisoria de aguas es de 22.1 Km., la distancia
desde punto del río principal más próximo al centroide de la cuenca a la salida de la cuenca
es de 11.0 Km. y la pendiente media de la cuenca es de 0.383 m/m.
La Precipitación Máxima en 24 horas de periodo de retorno 10 años se obtuvo de la Lámina
“LOS ANGELES” escala 1:500.000 del estudio “PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 1,
2 Y 3 DIAS”. En la siguiente lámina se aprecia la ubicación de la cuenca en la VIII Región
acompañado de las isolíneas de precipitación máxima diaria de periodo de retorno 10 años
en milímetros. En la imagen se encuentra en rojo la isolínea correspondiente a 180 mm que
es el valor utilizado en este estudio.
10
Figura 3.4. Isolíneas de Precipitación Máxima en 24 horas y periodo de retorno 10 años.
El Coeficiente de Frecuencia para distintos periodos de retorno se obtuvo de dos fuentes
utilizándose para cada periodo de retorno el mayor de ellas. La primera de estas es la Tabla
2.3 “Coeficientes de Frecuencia para Diferentes Zonas Homogéneas” del “MANUAL DE
CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION
FLUVIOMETRICA”, la zona homogénea corresponde a la IX.2 Zona Oriental. La segunda
fuente corresponde a la Tabla 3.702.403 B “coeficientes de frecuencia” del “MANUAL DE
CARRETERAS”, la Estación Pluviográfica mas cercana corresponde a la de Quilaco. En la
siguiente figura se muestra la Zona Homogénea IX.2 Zona Oriental y la Estación
Pluviográfica Quilaco.
11
Figura 3.5. Zonas homogéneas para Coeficientes de Frecuencia.
A continuación se muestran los valores para el Coeficiente de Frecuencia de ambas fuentes
y el valor final utilizado.
Tabla 3.1. Coeficientes de Frecuencia para distintos Periodos de Retorno.
T (años) 2 5 10 20 25 50 100 200 Manual de Crecidas 0.710 0.889 1.000 1.104 - 1.231 1.326 - Manual de Carreteras 0.66 0.86 1.00 1.13 1.17 1.30 1.43 1.56 Máximo Utilizado 0.710 0.889 1.000 1.130 1.170 1.300 1.430 1.560
El Coeficiente de Duración para precipitaciones de duración entre 1 y 24 horas se obtuvo
de las mismas dos fuentes y se utilizo el mayor de ellos en la modelación. La primera de
estas es la Tabla 2.2 “Coeficientes de Duración para Localidades Chilenas” del “MANUAL
DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION
FLUVIOMETRICA”, la Estación Pluviométrica corresponde a la de Quilaco. La segunda
fuente corresponde a la Tabla 3.702.403 A “coeficientes de Duración para 10 Años de
12
Periodo de Retorno” del “MANUAL DE CARRETERAS”, la Estación Pluviográfica mas
cercana corresponde a la de Quilaco.
A continuación se muestran los valores para el Coeficiente de Duración de ambas fuentes y
el valor final utilizado.
Tabla 3.2. Coeficientes de Duración para Precipitación de distintas Duraciones.
Duración (horas) 1 2 4 6 8 10 12 14 18 24 Manual de Crecidas 0.164 0.264 0.390 0.472 0.553 0.621 0.670 0.737 0.877 1.00 Manual de Carreteras 0.17 0.26 0.37 0.45 0.54 0.61 0.67 0.74 0.88 1.00 Máximo Utilizado 0.170 0.264 0.390 0.472 0.553 0.621 0.670 0.740 0.880 1.00
Con estos datos es posible la estimación de caudales instantáneos máximos en los periodos
pluvial y de deshielo:
� Método DGA-AC para Crecidas Pluviales.
El Caudal Medio Diario Máximo de Periodo de Retorno 10 Años se obtuvo con la
expresión 3.3 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS
SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”.
( ) ( ) 224.11024
973.0310 102 PAQ p ⋅⋅⋅=
−
Donde:
:10Q Caudal Medio Diario Máximo de periodo de Retorno 10 Años, (m3/s).
:pA Área Aportante Pluvial de la cuenca, (Km2).
:1024P Precipitación diaria Máxima de Periodo de Retorno 10 Años, (mm).
La Curva de Frecuencia Regional correspondiente a la Zona Homogénea Tp-Cuencas
BioBío se muestra en la tabla 3.17 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES
MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”. El Factor de
13
Conversión del Caudal Medio diario Máximo a Caudal Instantáneo Máximo para la zona
homogénea se encuentra en la Tabla 2.24 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES
MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”. Los resultados se
muestran a continuación.
Tabla 3.3. Resultados Aplicación Método DGA-AC
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS) MADIA MAX MIN
2 40.3 43.6 34.9 5 56.4 57.7 54.4 10 67.1 67.1 67.1 20 77.2 79.2 75.9 25 80.6 83.2 79.2 50 90.6 95.3 87.9 75 96.7 102.7 92.6 100 100.7 107.4 96.7
� Método Verni y King Modificado
El Caudal Instantáneo Máximo de Periodo de Retorno T Años se obtuvo con la expresión
3.4 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS SIN
INFORMACION FLUVIOMETRICA”.
( ) ( ) ( ) 24.124
88.000618.0 PATCQ p ⋅⋅⋅=
Donde:
:Q Caudal Instantáneo Máximo de periodo de Retorno T Años, (m3/s).
( ) :TC Coeficiente empírico de periodo de retorno T años.
:pA Área Aportante Pluvial de la cuenca, (Km2).
:24P Precipitación diaria Máxima de Periodo de Retorno 10 Años, (mm).
El Coeficiente Empírico de periodo de retorno 10 años se obtuvo de la tabla 3.25 y la Curva
de Frecuencia se obtuvo de la Tabla 3.26 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES
14
MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”. El resultado final
se muestra a continuación.
Tabla 3.4. Resultados Aplicación Método Verni y King Modificado
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS)
2 58.1 5 81.8 10 96.6 20 109.2 25 111.8 50 126.2 100 138.4
� Formula Racional
El Caudal Instantáneo Máximo de Periodo de Retorno T Años se obtuvo con la expresión
3.5 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS SIN
INFORMACION FLUVIOMETRICA”.
( ) ( )6.3
)( pATiTCQ
⋅⋅=
Donde:
:Q Caudal Instantáneo Máximo de periodo de Retorno T Años, (m3/s).
( ) :TC Coeficiente de Escorrentía de periodo de retorno T años.
:pA Área Aportante Pluvial de la cuenca, (Km2).
:)(Ti Intensidad media de lluvia asociada al periodo de retorno T y a una duración igual al
tiempo de concentración de la cuenca, (mm/hr).
El Coeficiente de Escorrentía se obtuvo de la tabla 3.27 y la curva de frecuencia de la tabla
3.26 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS SIN
15
INFORMACION FLUVIOMETRICA”. El tiempo de concentración se determino con la
expresión.
385.03
95.0
⋅=H
LTc
Donde:
:Tc Tiempo de Concentración de la cuenca, (horas).
:L Longitud del cauce principal, (Km).
:H Desnivel Máximo de la cuenca, (m).
El tiempo de concentración de la cuenca es de 100 minutos.
Tabla 3.5. Resultados Aplicación Método Racional.
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS)
2 82.4 5 109.9 10 126.1 20 139.2 25 141.9 50 156.8 100 168.9
� Método DGA-AC para Crecidas de Deshielo
El Caudal Medio Diario Máximo de Periodo de Retorno 10 Años se obtuvo con la
expresión 4.1 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES MINIMOS EN CUENCAS
SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”.
( ) ( ) 392.3410 5.261081.1 −⋅⋅⋅=
− LatAQ n
Donde:
16
:10Q Caudal Medio Diario Máximo de periodo de Retorno 10 Años, (m3/s).
:nA Área Aportante Nival de la cuenca, (Km2).
:Lat Latitud media de la cuenca, (grados).
La Curva de Frecuencia Regional correspondiente a la Zona Homogénea Yn-Latitud
35º30’-38º00’ se muestra en la tabla 4.9 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES
MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”. El Factor de
Conversión del Caudal Medio diario Máximo a Caudal Instantáneo Máximo para la zona
homogénea se encuentra en la Tabla 4.10 del “MANUAL DE CRECIDAS Y CAUDALES
MINIMOS EN CUENCAS SIN INFORMACION FLUVIOMETRICA”. Los resultados se
muestran a continuación.
Tabla 3.6. Resultados Aplicación Método DGA-AC
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS) MADIA MAX MIN
2 42.1 51.5 28.1 5 73.0 76.7 65.5 10 93.6 93.6 93.6 20 114.1 121.6 108.5 25 121.6 132.8 114.1 50 141.3 162.8 128.2 75 152.5 179.6 136.6 100 158.1 188.0 140.3
� Hidrograma Unitario Sintético Tipo Linsley
En el caso del hidrograma sintético se procedió realizando un modelo de la cuenca en el
cual se subdividió a esta en subcuencas y se estimo el hidrograma de crecida producido por
cada una de ellas sometidas a una precipitación de duración igual al tiempo de
concentración de la cuenca completa para distintos periodos de retorno. La curva numero
fue calculada según la expresión
( )º25log7,739,11 −⋅+= LatCN
17
De esta forma se obtienen el siguiente valor de curva número.
LATITUD SUR CN
38º 94.0
El modelo de la cuenca se muestra a continuación.
Figura 3.6. Modelo Conceptual de la Cuenca.
Como se mencionó el tiempo de concentración de la cuenca es de 100 minutos. La forma
como se distribuye la precipitación durante ese tiempo sobre la cuenca, es decir el
hietograma, fue determinado mediante el método de los bloques alternos (Chow, 1944), el
cual maximiza la intensidad de precipitación para cualquier subintervalo de tiempo. Este
hietograma se calculo con un intervalo de 1 minuto y para duraciones menores a una hora
se utilizo la expresión de Bell (1969).
18
( )5.054.0 25.060 −⋅⋅= tPPt
Los Coeficientes de Duración utilizados se presentan en el siguiente grafico.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80 100
Tiempo (min)
CD
Figura 3.7. Coeficientes de Duración.
El hietograma utilizado entonces normalizado para una precipitación unitaria se muestra a
continuación.
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91
Tiempo (min)
P (
mm
/min
)
Figura 3.8. Hietograma de tormenta de diseño.
19
El caudal base considerado corresponde a aquel caudal medio mensual considerado como
caudal permanente (probabilidad de excedencia del 85%) de mayo valor. Este fue
determinado por este consultor en un estudio hecho con anterioridad. Dichos resultados se
muestran a continuación.
Tabla 3.7.
P.Exc. Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar 95% 3.828 4.930 10.455 15.777 14.254 12.870 12.023 9.235 6.160 6.695 5.272 4.713 85% 5.086 7.934 15.280 22.096 18.951 16.676 15.056 11.592 8.397 7.986 6.463 5.717 50% 8.253 18.094 29.150 36.023 30.778 25.918 22.082 17.068 13.327 10.830 9.090 7.944 30% 10.540 27.688 40.409 45.214 39.329 32.391 26.800 20.757 16.580 12.707 10.823 9.380 10% 15.015 51.857 64.799 62.082 56.063 44.714 35.460 27.544 22.550 16.152 14.004 11.930
De esta forma el caudal base considerado es de 22 m3/s.
El transito en los ríos se calculo con el método de Muskingum. El coeficiente X utilizado
fue de 0.5 por tratarse de ríos con alta pendiente. El parámetro K utilizado de acuerdo a la
publicación EM 1110-2-1417 de la U.S.A.C.E. (1994) debe encontrarse entre los límites
tKX
t∆≥>
∆
2, de modo que se utilizo K=1 min.
Una vez realizada la modelación en HEC-HMS los hidrogramas obtenidos son los
siguientes. En rojo se muestra el hidrograma para un periodo de retorno de 100 años.
20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00
Tiempo (hr)
Q (
m3/s
)
T=2
T=5
T=10
T=20
T=25
T=50
T=100
T=200
Figura 3.9. Hidrogramas de crecida para distintos periodos de retorno.
Tabla 3.8. Resultados Aplicación Hidrograma Sintético de Linsley.
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS)
2 71.4 5 91.1 10 103.7 20 118.7 25 123.4 50 138.6 100 154.1 200 169.6
� Resultados Finales.
A continuación se muestran de forma comparativa los resultados obtenidos por las distintas
metodologías.
21
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Periodo de Retorno (años)
Q (
m3
/s)
DGA-AC Pluvial Verni y King Racional
DGA-AC Deshielo H. Linsley ENVOLVENTE
Figura 3.10. Caudales Peak según distintos métodos y envolvente superior.
Para la modelación hidráulica se utilizo, de forma conservadora, el mayor valor de los
obtenidos por todas las metodologías.
Tabla 3.9. Envolvente de caudales instantáneos máximos.
PERIODO DE Q (T) (m3/s) RETORNO T (AÑOS)
2 82.4 5 109.9 10 126.1 20 139.2 25 141.9 50 162.8 100 188.0
4 RESULTADOS MODELACION HIDRAULICA
En las siguientes imágenes se muestran las curvas de nivel obtenidas a partir de la
topografía.
22
Figura 4.1. Curvas de Nivel obtenidas a partir de topografía.
La siguiente figura muestra el modelo tridimensional obtenido para el tramo en estudio y en
líneas azules se delimita el tramo modelado hidráulicamente.
Figura 4.2. Modelo tridimensional del cauce.
23
De acuerdo a las visitas a terreno y a la información proporcionada por Chow (1994) el
coeficiente de Manning recomendado para corrientes montañosas, sin vegetación en el
canal, bancas empinadas, fondo de cantos rodados con rocas grandes es de 0.050. Para las
planicies con pastizales de pasto corto, sin matorrales, el coeficiente en 0.030.
La pendiente media en el tramo es de 0.032 m/m, la cual es bastante alta de modo que la
modelación se realizó suponiendo flujo supercrítico con una altura critica aguas arriba
como condición de borde. Debido a esto se utilizó un coeficiente de Contracción y de
Expansión de 0.01 y 0.03 respectivamente, tal como lo recomienda la U.S.A.C.E. en el
Manual de Referencias del software HEC-RAS 4.0.
Una vez realizada la modelación se obtuvo el siguiente perfil longitudinal del tramo
modelado en el cual se muestran los ejes hidráulicos para el periodo de retorno 100 años.
0 50 100 150 200 250 300550
552
554
556
558
560
562
Main Channel Dis tance (m )
Ele
vatio
n (
m)
Legend
WS T=100 años
Ground
Pangue Bocatom a
Figura 4.3. Ejes hidráulicos para 100 años de periodo de retorno
El valor de la velocidad media y del Número de Fraude en el canal se muestra a
continuación.
0 50 100 150 200 250 3000
1
2
3
4
5
6
7
Main Channel Dis tance (m)
Fro
ude
# X
S ,
Vel
Tot
al (
m/s
) Legend
Vel Total T=100 años
Froude # XS T=100 años
Pangue Bocatom a
Figura 4.4. Velocidad media y numero de Froude para 100 años de periodo de retorno.
24
A continuación se muestra una vista en planta en donde se puede apreciar la profundidad
del flujo en el cauce.
Figura 4.5. Espejo de agua para caudal Peak de 100 años de periodo de retorno.
Como es posible apreciar, el río no se desborda para un caudal de 188 m3/s, que es el
correspondiente a un periodo de retorno de 100 años. Esto verifica la capacidad del cauce
de soportar dichas crecidas.
CRISTIAN BECERRA TORRES INGENIERO CIVIL AGRICOLA
Concepción, Marzo del año 2009.-