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ESTUDIO HIDROLOGICO RIO PANGUE PROVINCIA DE BIO BIO - VIII REGION MARZO – 2009 CRISTIAN F. BECERRA T. INGENIERO CIVIL AGRICOLA

Estudio Hidrologico Rio Pangue

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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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Page 1: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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

Page 2: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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:

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: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

Page 18: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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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).

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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.

Page 20: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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.

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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.

Page 22: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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.

Page 23: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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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.

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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.

Page 25: Estudio Hidrologico Rio Pangue

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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.-