Grupo7-Entrega 2 Tdh

Universidad de Santiago de Chile

Departamento de Ingeniería en Obras Civiles

Taller de Hidráulica

Entrega N° 2

Proyecto de Riego Zona #3 desde Río Maipo

Profesor:Juan Pablo Schuster

Grupo N°7:Casley Castillo L.

Romina Cubillos A.

Verónica Saravia H.

Ricardo Yáñez R.

Fecha:19 de junio de 2007

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Nota: 7.0

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TALLER DE HIDRAULICAENTREGA # 2

2

Indice

Indice....................................................................................................................... 2

1. Introducción......................................................................................................... 3

2. Trazado ............................................................................................................... 4

2.1 Alternativa 1: canal tunel canal.................................................................. 4

2.2 Alternativa 2: canal – tunel – canal – tunel canal......................................... 5

2.3 Comparación entre las dos alternativas de trazado....................................... 6

3. Situación Actual Agropecuaria ............................................................................ 7

4. Determinación de Evapotranspiración Potencial ................................................. 9

5. Determinación de los Coeficientes de los cultivos (kc)...................................... 10

6. Determinación de la Evapotranspiración Real................................................... 11

7. Definición de las unidades territoriales (sectorización)...................................... 15

8. Obtención de Superficies Netas y Brutas. ......................................................... 16

9. Estructura de la Propiedad Agrícola ................................................................. 17

10. Determinación de la Demanda de Agua para Riego ....................................... 18

11. Estructura de Cultivos y Métodos de Riego..................................................... 20

12. Cálculo de la necesidad bruta. ........................................................................ 23

13. Principales quebradas aportantes ................................................................... 25

14. Cálculo de crecidas para principales quebradas. ............................................ 27

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3

1. Introducción

Este proyecto propone mejorar el riego de la 3ª sección del río Maipo y

regar nuevas zonas de secano que, por esta condición, presentan escasa

actividad agrícola. Esta solución pretende ser la mejor desde el punto de vista

técnico y económico.

Este proyecto pretende satisfacer una necesidad identificada por la

Dirección General de Aguas, la cual administra el recurso hídrico para constituir

derechos de aprovechamiento

Debido a la creciente demanda por los recursos hídricos en la cuenca, se

ha visto en la necesidad de efectuar un ordenamiento y cuantificación de dicha

demanda y un análisis de la situación actual de los recursos superficiales de la

cuenca.

El presente informe consta de dos alternativas de trazado, de las cuales se

elegirá una, para posteriormente ser diseñada y analizada económicamente. El

dibujo del trazado adoptado (CAD), un esquema de proyecto de riego adoptado,

cálculo de la Demanda hídrica, identificación de las principales quebradas

aportantes al trazado de canal, cálculo de áreas respectivas y el cálculo de

crecidas para principales quebradas ( tres de las cuencas más importantes).

Es necesario determinar cuál es el método de riego más idóneo para los

cultivos existentes en la zona de estudio pues implica la forma en que se aplica el

agua al suelo para que sea utilizada por la planta.

Las alternativas de trazados Los trazados a realizar tienen en común tanto

el punto de captación como el punto final de recepción en la zona de interés,

siendo esta la correspondiente al sector 1a del proyecto original.

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2. Trazado

2.1 Alternativa 1: canal tunel canal

Figura 1: Alternativa 1 de trazado

La primera alternativa que se considera 2 tramos de canal y 1 tramo entúnel. A continuación se presenta una tabla con las longitudes correspondientes acada tramo

Tramo Longitud (Km)Canal 1 48,732Túnel 0,799

Canal 2 5,096

Tabla 1: Longitudes en alternativa 1

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2.2 Alternativa 2: canal – tunel – canal – tunel canal

Figura 2: Alternativa 2 de trazado

La segunda alternativa que se considera 3 tramos de canal y 2 tramos entúnel, con las siguientes longitudes:

Tramo Longitud (Km)Canal 1 3,199Túnel 1 4,939Canal 2 8,04Túnel 2 0,079Canal 3 5,096

Tabla 2: Longitudes en alternativa 2

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2.3 Comparación entre las dos alternativas de trazado

Considerando una relacion 5:1 de costo de tunel con respecto al costo delcanal, tenemos la siguiente comparación:

Alternativa Longitud en tunel Longitud en canal 5*tunel+1*canal1 0,799 53,828 57,8232 5,018 16,335 41,425

Tabla 3: Comparación de alternativas

Según una evaluación económica, es más conveniente la alternativa 2, porlo tanto, el trazado que se adoptará considera 2 tuneles y 3 canales.

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3. Situación Actual Agropecuaria

Permite conocer las principales características del área del proyecto y de

las tendencias existentes en cuanto a uso del suelo, empleo de tecnología y otros

aspectos de interés. Con respecto al uso de suelo, se emplearon los datos

obtenidos del VI Censo Nacional Agropecuario, INE 1997, donde dichos datos

fueron complementados con la muestra tomada en la encuesta agropecuaria en

todos los sectores de riego definidos.

La estructura productiva por sectores de riego en el area total de estudio

incluye en distintas proporciones, los siguientes rubros productivos:

Figura 3: Situación actual agropeacuaria

Frutales

• Almendro: almendros, avellano europeo, nogales

• Limonero: limonero, lima, mandarina o pomelo, tangüelo

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• Palto: palto

• Vid: uva de mesa, vinífera, kivi

• Frutilla: arándano, frambuesa, frutilla, moras cultivadas

• Pomáceas: manzano rojo, manzano verde, membrillo, peral

• Duraznero: ciruelo, duraznero, guindo o cerezo

Cultivos anuales

• Papas

• Maíz

• Cebolla

• Frejol: Poroto de consumo seco, Poroto verde, arveja verde, haba

• Zapallo: zapallo temprano y guarda, zapallito italiano, sandía, melón, pepino

ensalada

• Tomate: tomate de consumo fresco, tomate industrial, pimiento, ají.

• Repollo

• Choclo

El presente informe centra el estudio en la zona 3, correspondiente al sub

sector 1 del área total. Las localidades que componen este subsector son:

Carmen Alto, La Viluma, San Carlos de Cholqui y Rincón de Cabaino.

Dicha área corresponde a una de las zonas de mayor extensión en superficie

cultivada, donde el maíz de grano seco es el cereal más cultivado, siguiéndole el

trigo tipo candeal que se utiliza en la elaboración de pastas. Entre las hortalizas

están la papa, el zapallo de guarda y el choclo, Además la zona contiene un

importante cultivo de cítricos, donde se destaca el limonero.

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4. Determinación de Evapotranspiración Potencial

La evapotranspiración potencial, Eto, se obtuvo de los antecedentes

entregados por el “Estudio Agroclimático Proyecto Maipo”, CNR, 1987 definida

para las zonas agroclimáticas consideradas para el área de estudio (ver tabla 1.1).

Eto(mm/mes)Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar TOTAL

Melipilla 103 63,5 34,6 24 34,6 63,5 103 142,5 171,4 182 171,4 142,5 1236

Tabla 4: Evapotranspiración Potencial en mm/seg

En este caso en particular, la zona agroclimáticamente de interés es la

correspondiente a Melipilla.

Para un área de estudio de 766,35 há.

Eto(m^3/seg)Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar TOTAL

Melipilla 0,305 0,188 0,102 0,071 0,102 0,188 0,305 0,421 0,507 0,538 0,507 0,421 3,654

Tabla 5: Evapotranspiración Potencial en m3/seg

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Highlight

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Note

No se especifica la distribución de superficies para cada tipo de cultivo.


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5. Determinación de los Coeficientes de los cultivos (kc)

Los coeficientes de cultivo, Kc, que relacionan la evapotranspiración

potencial del cultivo específico con la del cultivo de referencia, se obtuvieron

analizando la información existente de la zona, de diferentes estudios como el

manual FAO Nº24 y FAO Nº56, la tesis de grado “Evapotranspiración potencial y

necesidades netas de agua de riego en Chile” Ing. Agr. Sr. Horacio Merlet 1986,

en la cual se presenta las variaciones mensuales de los coeficientes de los

cultivos en 5 regiones de Chile, incluida el área de estudio, y del Estudio Integral

de Riego Proyecto de Aprovechamiento de Aguas Servidas Planta de Tratamiento

Santiago Sur Región Metropolitana. Estos coeficientes se presentan en la tabla 3.

CULTIVOSFRUTALES Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb MarAlmendro 0,75 0,65 0,00 0,00 0,00 0,50 0,70 0,85 0,90 0,90 0,90 0,80Cítricos 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,55 0,55 0,55 0,60 0,60 0,60 0,60Palto 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,55 0,55 0,55 0,60 0,60 0,60 0,60Vid 0,50 0,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,45 0,60 0,70 0,70 0,70 0,65Arándano 0,65 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40 0,60 0,75 0,80 0,80 0,75 0,70Manzano 0,85 0,70 0,00 0,00 0,00 0,50 0,75 0,95 1,00 1,00 0,95 0,90Duraznero 0,75 0,65 0,00 0,00 0,00 0,50 0,70 0,85 0,90 0,90 0,90 0,80CULTIVOS ANUALESAlcachofa 0,65 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,25 0,45Papas 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,78 1,05 1,15 0,75 0,00Maíz 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,74 1,00 1,14 1,12 0,55Cebolla 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,70 1,00 0,80 0,00 0,00Frejol 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,74 0,95 1,15 0,75 0,00Zapallo 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,41 0,73 0,92 0,83 0,70 0,00Tomate 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,81 1,01 0,87 0,31 0,00 0,00RepolloTomate 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,81 1,01 0,87 0,31 0,00 0,00PapaMaízChoclo 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,33 0,60 0,91 0,33 0,00 0,00Huerta Familiar 0,61 0,00 0,00 0,00 0,00 0,71 0,83 0,95 0,85 0,68 0,65 0,64

Tabla 6: Coeficientes de cultivo para las plantaciones existentes en la zona 3

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6. Determinación de la Evapotranspiración Real.

La evapotranspiración máxima o real Etm, se obtiene a partir de la

evapotranspiración potencial y de los coeficientes de cultivo (Kc), a través de la

siguiente ecuación:

ctr KEToE *=

Donde:

trE = Evapotranspiración máxima del cultivo.

ETo = Evapotranspiración potencial del sector

cK = Coeficiente de cultivo

A partir de estos antecedentes se puede determinar la evapotranspiración

real para los diferentes distritos agroclimáticos definidos en el valle. Es de interés

para este proyecto, conocer la evapotranspiración real en la zona agroclimática de

Melipilla. Esto se presenta en la tabla 1.3.

MELIPILLACULTIVOSFRUTALES Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb MarAlmendro 0,228 0,122 0 0 0 0,094 0,2132 0,358 0,456 0,484 0,456 0,337Cítricos 0,183 0,103 0,056 0,035 0,051 0,103 0,1675 0,232 0,304 0,323 0,304 0,253Palto 0,183 0,103 0,056 0,035 0,051 0,103 0,1675 0,232 0,304 0,323 0,304 0,253Vid 0,152 0,056 0 0 0 0 0,137 0,253 0,355 0,377 0,355 0,274Arándano 0,198 0 0 0 0 0,075 0,1827 0,316 0,405 0,43 0,38 0,295Manzano 0,259 0,131 0 0 0 0,094 0,2284 0,4 0,507 0,538 0,481 0,379Duraznero 0,228 0,122 0 0 0 0,094 0,2132 0,358 0,456 0,484 0,456 0,337CULTIVOS ANUALESAlcachofa 0,198 0,141 0,077 0,053 0,077 0,141 0,2284 0,316 0,38 0,404 0,127 0,19Papas 0 0 0 0 0 0 0,1523 0,329 0,532 0,619 0,38 0Maíz 0 0 0 0 0 0 0,1523 0,312 0,507 0,613 0,568 0,232Cebolla 0 0 0 0 0 0 0,1523 0,295 0,507 0,43 0 0Frejol 0 0 0 0 0 0 0,1523 0,312 0,481 0,619 0,38 0Zapallo 0 0 0 0 0 0 0,1249 0,308 0,466 0,447 0,355 0Tomate 0 0 0 0 0 0,094 0,2467 0,426 0,441 0,167 0 0RepolloTomate 0 0 0 0 0 0,094 0,2467 0,426 0,441 0,167 0 0PapaMaíz Choclo 0 0 0 0 0 0 0,1005 0,253 0,461 0,178 0 0Huerta Familiar 0,186 0 0 0 0 0,133 0,2528 0,4 0,431 0,366 0,329 0,27

Tabla 7: Coeficientes de cultivo para las plantaciones existentes en la zona 3

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12

Esta evapotranspiración no cosidera las áreas correspondientes a cadacultivo.

Considerando las áreas correspondientes a cada cultivo, se tiene la

siguiente Evapotranspiración.

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Note

Cuales son????


13

Tabl

a8:

Evap

otra

nspi

raci

on re

al d

e lo

s cu

ltivo

s

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14

Mensualmente se tiene:

Tabla 9: Evapotranspiracion real mensual de los cultivos

Luego, la necesidad neta (Nn) se obtiene de la siguiente forma:

Nn = Etr – Qp

Siendo:

Etr: Evapotranspiración ponderada mensual (m3/s)

Qp: Caudal aportado por pozos existentes (m3/s)

En este caso se despreciarán los pozos existentes

Tabla 10: Evapotranspiracion real mensual de los cultivos, despreciando los pozosexistentes

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15

7. Definición de las unidades territoriales (sectorización)

Al área contemplada en el modelo hidrológico en desarrollo se le realizó

una división según el espacio territorial en el cual se desarrollan actividades

agrícolas y que quedan bajo la influencia de riego de una obra o de un conjunto de

obras existentes o proyectadas, específicamente, el área se dividió en sectores de

riego.

Los sectores de riego para nuestra zona de estudio, 3º sección, contemplan

los siguientes canales abastecedores:

• Estero de Cholqui

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16

8. Obtención de Superficies Netas y Brutas.

En el proyecto se distinguen dos áreas:

• Superficie Bruta del proyecto

• Superficie Neta del proyecto

La superficie bruta del proyecto abarca toda la zona 3, incluyendo las zonas

agrícolas y no agrícolas, esta superficie se estima en 766.35 hectáreas, la

superficie neta del proyecto esta referida a las zonas agrícolas la que se estima en

374.28 hectáreas, según se muestra en la figura:

Figura 4: Superficie Bruta y Neta Zona 3

Superficie Neta

Superficie Bruta

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Note

Esto debería estar antes.


17

9. Estructura de la Propiedad Agrícola

En el proyecto general se han definido cinco estratos de tamaño para definir

la estructura de la propiedad agrícola en el área del proyecto, dichos estratos se

muestran a continuación:

0,1 a 2,0 ha

2,01 a 5,0 ha

5,01 a 12,0 ha

12,01 a 40,0 ha

Sobre 40,0 ha

La clasificación mencionada anteriormente representa mejor la variación de

las propiedades agrícolas en el área de estudio.

há Zona 3

2 a 5 45 a 12 812 a 40 8

más de 40 3TOTAL 374.28

Tabla 11: Número de explotaciones agrícolas de la zona 3

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18

10. Determinación de la Demanda de Agua para Riego

La tasa de riego es el consumo efectivo de agua que se produce en una

superficie de una hectárea cubierta por un determinado cultivo, durante cada mes

de su desarrollo. Estas tasas de riego son dependientes de los factores climáticos,

que actúan sobre el cultivo de que se trate, a lo largo de su periodo de desarrollo y

de un factor de técnicas de aplicación de agua al cultivo (Eficiencia de aplicación).

La relación para la determinación de la tasa de riego a nivel mensual por

hectárea a nivel de cultivo para cada sector, considerando la eficiencia de

aplicación, es la siguiente:

)(.. mmEa

PpEtpRT −=

T.R.= Tasa de riego (mm)

Etp = Evapotranspiración potencial del cultivo (mm)

Pp = Precipitación Efectiva (mm)

Ea = Eficiencia de aplicación del riego.

MÉTODO DE RIEGO EFICIENCIA DE APLICACIÓN

Goteo (frutales) 90%

Aspersión (praderas) 75%

Surco (frutales y cultivos anuales) 45%

Tendido (praderas, cereales) 30%

Tabla 12: Métodos de riego y eficiencias asociados a los cultivos

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19

A continuación en la tabla, se entrega los consumos de los cultivos para la

zona agroclimática de Melipilla, sin considerar las precipitaciones efectivas ni la

eficiencia de aplicación, puesto que estos parámetros son variables del modelo, es

decir, se muestran las evapotranspiraciones de los cultivos por unidad de área

Consumo de agua (m3/há)CULTIVOSFRUTALES Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar TotalAlmendro 769 417 0 0 0 322 718 1197 1519 1611 1519 1126 9198Cítricos 615 353 199 130 181 354 564 774 1013 1074 1013 844 7114Palto 615 353 20 130 181 354 564 774 1013 1074 1013 844 6935Vid 513 193 0 0 0 0 461 845 1182 1253 1182 915 6544Arándano 666 0 0 0 0 257 615 1056 1350 1432 1266 985 7627Manzano 871 449 0 0 0 322 769 1338 1688 1790 1604 1266 10097Duraznero 769 417 0 0 0 322 718 1197 1519 1611 1519 1126 9198CULTIVOSANUALESAlcachofa 666 482 27 195 272 482 769 1056 1266 1343 422 633 7613Papas 0 0 0 0 0 0 513 1098 1772 2059 1266 0 6708Maíz 0 0 0 0 0 0 513 1042 1688 2041 1891 774 7949Cebolla 0 0 0 0 0 0 513 986 1688 1432 0 0 4619Frejol 0 0 0 0 0 0 513 1042 1604 2059 1266 0 6484Zapallo 0 0 0 0 0 0 420 1028 1553 1486 1182 0 5669Tomate 0 0 0 0 0 322 830 1422 1469 555 0 0 4598RepolloTomate 0 0 0 0 0 322 830 1422 1469 555 0 0 4598PapaMaíz Choclo 0 0 0 0 0 0 338 845 1536 591 0 0 3310Huerta Familiar 625 0 0 0 0 457 851 1338 1435 1217 1097 900 7920

Tabla 13: Consumo de agua sector Melipilla (m3/há)

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20

11. Estructura de Cultivos y Métodos de Riego

La estructura de cultivos en Situación Actual se debe presentar para el área

de riego definida, con la diferenciación de superficie según el método de riego

aplicado. Luego se presenta los volúmenes mensuales totales de demanda para la

situación actual.

La superficie regada total se diferencia entre la superficie de riego

permanente y la superficie de riego eventual. La distribución de riego se obtuvo de

los datos de la encuesta entre los predios correspondientes a cada estrato. La

superficie cultivada corresponde a la superficie regada actualmente.

Los métodos de riego que se utilizan en la zona de estudio son:

• Método de riego por Goteo

El riego por goteo o microirrigación es un método de riego que proporciona

agua a las raíces de las plantas de manera constante y en cantidades muy

pequeñas para mantener un nivel estable de humedad minimizando el consumo

de agua (Se acepta que el método de riego por goteo presenta un 90% de

eficiencia, es decir un 90% del agua aplicada finalmente es efectivamente utilizada

por las plantas). Se emplea principalmente en zonas de escasez de líquidos,

puesto que la aplicación paulatina reduce las pérdidas de agua por evaporación y

filtrado, haciendo un uso más eficaz de los recursos hídricos.

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21

Figura 5: Riego por goteo

• Método de riego por Surco.

En este método se hace correr el agua por pequeños canales (surcos), desde

la acequia madre hacia los cultivos, distribuidos en hilera, siguiendo determinada

pendiente. El agua se infiltra en el fondo y a los lados de los surcos, llegando

hasta la zona de raíces de los cultivos, reponiéndose así el agua del suelo

consumida por los cultivos.

Figura 6: Riego por surco

Figura 7: Detalle del riego por surco

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22

RUBROS PRODUCTIVOS Zona 3 (há)

FRUTALESAlmendro (goteo) 14.16Cítricos (goteo) 74.27Palto (goteo) 38.72Vid (goteo) 14.18Arándano (goteo) 6.06Manzano (goteo) 13.28Duraznero (goteo) 5.52Otros frutales (goteo) 29.93

CULTIVOS ANUALESPapas (surco) 7.73Maíz grano (surco) 91.34Cebolla (surco) 0Frejol (surco) 8.26Zapallo (surco) 44.08Tomate (surco) 6.68Repollo Tomate (surco) 0Maiz Choclo (surco) 20.07Huerta Familiar (surco) 0

SUPERFICIE TOTAL 374.28

Tabla 14: Rubros Productivos

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Note

OK


23

12. Cálculo de la necesidad bruta.

Debido a la falta de información, acerca del caudal de pozos, éstos han sido

despreciados para calcular la necesidad neta.

Nb = Nn / Ea (m3/s)

Siendo Ea la eficiencia de cada método de riego:

METODO DE RIEGOEFICIENCIA DE

APLICACIÓN (%)Goteo (frutales) 90Surco (frutales,

cultivos anuales) 45

Tabla 15: Método de riego y eficiencia de aplicación

A continuación se presenta la forma de ponderación del factor de eficiencia

∑=At

AiEiEapond*

Rubro Productivo Ai/At Eficiencia Eficiencia PonderadaFRUTALESAlmendro (goteo) 0.03747 0.9 0.0337267Cítricos (goteo) 0.19655 0.9 0.1768983Palto (goteo) 0.10247 0.9 0.0922243Vid (goteo) 0.03753 0.9 0.0337743Arándano (goteo) 0.01604 0.9 0.0144339Manzano (goteo) 0.03515 0.9 0.0316307Duraznero (goteo) 0.01461 0.9 0.0131477Otros frutales (goteo) 0.07921 0.9 0.0712881CULTIVOS ANUALESPapas (surco) 0.02046 0.45 0.0092058Maíz grano (surco) 0.24173 0.45 0.108778Cebolla (surco) 0 0.45 0Frejol (surco) 0.02186 0.45 0.0098369

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24

Zapallo (surco) 0.11666 0.45 0.0524955Rubro Productivo Ai/At Eficiencia Eficiencia PonderadaTomate (surco) 0.01768 0.45 0.0079553Repollo Tomate (surco) 0 0.45 0Maiz Choclo (surco) 0.05311 0.45 0.0239016Huerta Familiar (surco) 0 0.45 0

Epond 0.679297

Tabla 16: Eficiencia Ponderada

Por lo tanto el factor de eficiencia a utilizar es 0,679297

Finalmente, la necesidad bruta (Nb) queda:

Tabla 17: Necesidad bruta de riego

Por lo tanto el caudal a tomar es el mayor, correspondiente al mes de enero

Q = 0,59 m3/s

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Bien


25

13. Principales quebradas aportantes13.1 Cálculo de áreas respectivas.

Para los canales existentes en el gtrazado, se presentan a continuación las

quebradas aportantes (se consideran las 3 de mayor area):

Figura 8: Quebradas aportantes canal 2

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26

Figura 9: Quebradas aportantes canal 3

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27

14. Cálculo de crecidas para principales quebradas.

14.1 Cálculo del caudal máximo aportado por la cuenca.

Para este cálculo se utilizará la metodología propuesta en el” Manual deCarreteras, volumen 3 referente a Hidrología y Drenaje”. Este método es utilizableen cuencas pequeñas, generalmente menores a 1000 hás.

La cuantificación del caudal máximo depende principalmente de coeficientede escorrentía (C) adoptado. Este a su vez depende de las características delterreno, uso y manejo del suelo, capacidad de infiltración, etc.

Se supone que el gasto máximo que produce cierta intensidad de lluvia,ocurre cuando dicha intensidad ( media) se mantiene por lo menos durante unperiodo de tiempo igual al tiempo de concentración (Tc) de la cuenca, ya que sóloentonces estaría contribuyendo toda la cuenca a al escorrentía. Por lo tanto, seadopta como duración de la lluvia el tiempo de concentración.

La expresión para obtener este caudal es:

6.3p

Tt

T

AICQ

⋅⋅= (1)

Donde:

Qt = caudal máximo para un periodo de retorno de T años (m³/s)

C=0.3 coeficiente de escurrimiento de la cuenca para zonas de cultivo, deacuerdo al manual de carreteras, volumen 3.

Ap= área aportante de la cuenca (km²)

c

TtcT

t tPI = Intensidad de la lluvia de diseño de tc horas de diseño y t años de

periodo de retorno (mm/hora). Se considerará un periodo de retorno de 15 añospues no se involucran vidas pero sí grandes inversiones.

De acuerdo al trazado propuesto existen tres canales y dos túneles. Comose muestra en el punto 13, de los tres canales sólo dos de ellos presentanquebradas con áreas aportantes. Las longitudes de estos cauces, sus diferenciasde nivel y sus áreas aportantes se detallan a continuación:

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28

Superficie Longitud del Diferencia de NivelQuebrada Cauce Principal cota media salidaA (Km2) L (Km) H (m)

Quebrada 1 1,052 1,424 60Quebrada 2 1,989 1,577 40Canal 1Quebrada 3 1,228 2,011 71,8Quebrada 1 0,193 0,702 105Quebrada 2 0,316 2,075 100,000Canal 2Quebrada 3 0,718 1,470 110,000

14.2 Cálculo del tiempo de concentración

El tiempo de concentración se calculará a partir de lo expuesto en elmanual de carreteras volumen 3. Ésta expresión entrega valores razonables encuencas pequeñas con pendiente apreciable, tales como hoyas de zonascordilleranas.

HLATc

*8.05.14 ⋅+⋅

= (2)

Con

Tc= tiempo de concentración en horasA= superficie de la cuenca en km²L= longitud del cauce principal de agua en kmsH= diferencia de nivel en metros entre la cota media de la cuenca y el punto desalida.

De acuerdo a ésta fórmula, los valores entregados para cada una de lasquebradas aportantes son:

Canal 1 Canal 2

Quebrada Quebrada 1 Quebrada 2 Quebrada 3 Quebrada 1 Quebrada 2 Quebrada 3

Area (Km2) 1,052 1,989 1,228 0,193 0,316 0,718Longitud (Km) 1,424 1,577 2,011 0,702 2,075 1,470Desnivel (m) 60 40 71,8 105 100,000 110,000

TiempoConcentración(Giandotti) (h)

1,007 1,582 1,099 0,343 0,670 0,667

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14.3 Cálculo de las precipitaciones máximas en 24 horas para un periodo deretorno de 15 años

ESTACION : CARMEN DE LAS ROSASCODIGO : 057400501CUENCA : RIO MAIPO

Año Precipitación máxima en 24 horas (mm)

1961 0,01962 13,51998 20,01968 21,01930 21,41985 27,21946 33,01964 33,31999 33,51976 34,01973 36,51988 37,01990 37,51996 40,01969 41,01975 42,01993 42,31947 44,01995 46,01967 49,01966 50,01972 50,01994 52,51960 54,01983 54,31979 54,81974 55,01977 55,51991 56,51978 57,01971 58,01997 58,51942 60,01956 60,01935 61,01970 62,01986 64,01989 66,01954 69,0

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30

1950 71,01932 72,01943 72,01931 74,01955 75,01939 77,01980 77,01965 80,01981 82,01934 83,01937 84,01938 84,01940 84,02000 87,01933 90,01963 90,01945 91,01982 91,01952 93,01958 94,01992 97,01987 99,21959 103,01948 107,01936 110,01944 117,01951 130,01949 145,01957 166,01953 197,01941 246,0

pp promedio X 70,3desviación S 40,23468486

Luego, los parámetros u y d quedan definidos como:

u= X0.450047*S=70.30.450047*40.23468486u=52.193

d=1/(0.779696*S)=0.0319

Entonces, despejando Y de la función de Gumbel, se obtiene

0319.0))(ln(ln(193.52 YFY −

−=

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31

Por lo tanto, para determinar los montos de precipitación máxima en 24horas para un periodo de retorno de 15 años, se obtiene el valor de Y

Con F(Y)=11/T= 0.933, por lo tanto

Y= 135.85 mm Precipitaciones máximas en 24 horas para un Periodo de retorno de 15 años.

Por lo tanto, las precipitaciones máximas en el tiempo de concentración Tcy un periodo de retorno de 15 años son:

Para el canal 1 1524

15 )( PtCDP ctc ⋅= (3)

QUEBRADA Tiempo de concentración(horas)

CD (tc) Pp máx. en tc yt=15 años (mm)

1 1.007 0.1476 20.052 1.582 0.1971 26.783 1.099 0.156 21.19

Para el canal 2, los tiempos de concentración son inferiores a 1 hora, por lotanto, la fórmula para calcular la precipitación máxima en este tiempo deconcentración con un periodo de retorno de 15 años es:

1524

15 )_1( PhoraCDfP ttc ⋅⋅= (4)

Los valores de ft se obtienen interpolando para cada tiempo deconcentración menor a 1 hora.

Duración(min)

f.t

5 0.2610 0.4015 0.5330 0.7060 1.00

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32

Tiempo deconcentración

(minutos)ft CD (1 hora)

Pp máx.24hrs conT=15 años

Pp. Máx parat=tc y T=15años (mm)

20.58 0.59 0.147 135.85 11.7840.2 0.802 0.147 135.85 16.02

40.02 0.8002 0.147 135.85 15.98

14.4 Cálculo de la intensidad de la lluvia asociada a un a t=tc y T=15 años

La intensidad de la lluvia de diseño corresponde a la intensidada mediamáxima para una duración de la lluvia igual a tiempo de concentración de lacuenca y de frecuencia o periodo de retorno de 15 años.

c

tctc t

PI15

15 = (5) donde:

15tcP = lluvia en mm, de duración tc Horas y 15 años de periodo de retorno

Tc = tiempo de concentración

Para el canal 1

QUEBRADA Tiempo deconcentración(horas)

Pp máx. en tc yt=15 años (mm)

Intensidad parat=tc y T=15 años(mm/hora)

1 1.007 20.05 19.912 1.582 26.78 16.933 1.099 21.19 19.28

Para el canal 2

QUEBRADA Tiempo deconcentración(horas)

Pp máx. en tc yt=15 años (mm)

Intensidad parat=tc y T=15 años(mm/hora)

1 0.343 11.78 34.342 0.670 16.02 23.913 0.667 15.98 23.96

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33

Finalmente, de acuerdo a la expresión (1) definida anteriormente, loscaudales son los siguientes

Canal 1

Quebrada C

Intensidad ent=tc y T=15

años(mm/hora)

Áreaaportante

(Km²)

Qt (m³/s)

1 0.3 19.91 1.052 1.7452 0.3 16.93 1.989 2.813 0.3 19.28 1.228 1.97

Para el canal 2

Quebrada C

Intensidad ent=tc y T=15

años(mm/hora)

Áreaaportante

(Km²)

Qt (m³/s)

1 0.3 34.34 0.193 0.552 0.3 23.91 0.316 0.633 0.3 23.96 0.718 1.43

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