HIDROLOGICO HIGUERILLA

Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur Comisin Estatal del AguaEstudio hidrolgico ESTUDIO HIDROLGICO PARA LA CONSTRUCCIN DE LA PRESA LA HIGUERILLA EN EL ARROYO SAN IGNACIO ADJUNTO DEL ARROYO EL QUERTARO, MPIO. DE COMOND, BCS CONTENIDO V.ESTUDIO HIDROLGICO .............................................................................................. 1 V.1METODOLOGA ......................................................................................................... 1 V.2CARACTERIZACIN DE LA CUENCA ....................................................................... 9 V.3CLCULO DE LOS GASTOS DE DISEO ............................................................... 24 V.4TRNSITO DE AVENIDA A TRAVS DEL VASO ..................................................... 36 V.5ANLISIS DEL ESCURRIMIENTO ........................................................................... 37 V.6FUNCIONAMIENTO DE VASO ................................................................................. 40 VI. DISEO DE LAS OBRAS ............................................................................................. 42 VI.1DISEO DE LA PRESA ................................................................................................ 42 VI.1.1CURVA ELEVACIN-REAS-CAPACIDADES ......................................................... 42 VI.1.2DISEO DE LA CORTINA .......................................................................................... 44 VI.1.3DETERMINACIN DEL BORDO LIBRE .................................................................... 44 VI.1.4DISEO DE LA OBRA DE EXCEDENCIAS ............................................................... 56 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 1 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua V. ESTUDIO HIDROLGICO V.1METODOLOGA Cuenca Hidrolgica. Elreadecuencaseobtienemedianteelempleodelascartastopogrficasdigitales, escala 1:50,000 INEGIqueabarcan el rea de estudio.Dicha cartografa seinserta en el programa AutoCAD Map Versin 2000 , se realiza el trazo del parteaguas con base en el sitiodelapresayenlascurvasdenivelde latopografa,paraposteriormenteobtenerel rea de cuenca. Longitud del cauce principal Lacorrienteprincipaleslaqueiniciaenelparteaguasdelacuencayquepasaporla salidadelamisma,esentonceslademayorordenylongitud.Elcauceprincipalse identificaenlacartografaantesmencionada,queincluyeeltrazohidrogrficodelas principalescorrientesdeagua,porloquesetrazaunalneasobreelarroyoprincipal identificado de aguas abajo hacia aguas arriba. Pendiente media del cauce. Lapendientemediadelcauceprincipalsedefinemediantelaelmtododelapendiente equivalente de Taylor Schwarz, con la siguiente ecuacin: 215 . 0 5 . 0115 . 0...((((((

||.|

\|+== ++ni nniiiislslslLtotSmed Donde: Llongitud total liLongitud entre dos curvas Spendiente ElclculoserealizutilizandotablasenelprogramadecomputoExcel,debidoala facilidadquepresentaalintroducirleunafrmulaaplicndolaestaunsinnmero variables.Periodos de retorno ParalosperodosderetornoutilizadosenelpresenteestudioseemplelaTablade RecomendacionesdePerodosdeRetornoparalaEstimacindelGastoMximode DiseoenlasObrasHidrulicasemitidaporlaComisinNacionaldelAgua,lacualse extrajo de la pgina de internet www.cofemertramites.gob.mx. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 2 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua En dicha tabla se especifica, que para la delimitacin de las zonas federales de corrientes conobrasdeproteccinoenbasealacapacidaddelcaucenaturalcavado,se recomiendanperodosderetornode5a10aos;asimismo,paraladeterminacinde zonasdeinundacin,seespecificalautilizacindeperodosderetornode500a1,000 aos.EnelcasodelestadoBajaCaliforniaSurdebidoalaescasesdeinformacin hidroclimatolgicayalagranincidenciadeciclonestropicales,sehaestablecidoeluso conservador de 10 aos como periodo de retorno asociado a la avenida ordinaria para la determinacin del cauce y de 1,000 aos para la zona de inundacin. Porotraparte,parapresasdealmacenamientoqueseubicanaguasarribadealguna poblacin, se utiliza el periodo de retorno de 10,000 aos. Adicionalmente,conbaseenlosrequerimientosdelaCONAGUAparalagestinde permisosdepresas,seincluyenenelpresentereportelosclculosasociadosalos periodos de retorno de 50, 100 y 500 aos. Anlisis de la precipitacin Lluvias mximas en 24 horas Paralaobtencindelasprecipitacionesmximasen24horas,correspondientesalos periodos de retorno de 10, 1000 y 10,000 aos, se sigue bsicamente el siguiente proceso: Primeramente se solicitan a la CONAGUA, que es el organismo oficial que tiene a su cargo la operacin y conservacin de las estaciones climatolgicas en el pas, los registros de las precipitacionesregistradasenlosdiferentesaosparalasestacionesclimatolgicascon influencia en el rea de estudio. Comosegundopaso,seprocedealadeterminacindelaprecipitacinmximaen24 horas, asociada alos perodosderetorno deinters,utilizandoelprograma AX.EXEdel CentroNacionaldePrevencindeDesastres,mismoqueajustalassiguientesfunciones deprobabilidad:Normal,Log-normal,Gumbel,Exponencial,GammaydobleGumbely calcula el error estndar de cada una de ellas respecto de la muestra. Unavezobtenidoslosdatosdeprecipitacinparacadaunadelasestaciones, correspondientesalosperiodosderetornoestablecidos,segraficanconjuntamentelos datos de cada una de ellas, correspondiendo las coordenada de elevacin Z al valor de la precipitacin obtenida, y las coordenadas X y Y a las que representan la localizacin de cada estacin, con base en stas, se realiza una interpolacin para obtener las isoyetas de precipitacin;Posteriormentesetrazanlacuencayseponderanlasreasentreisoyetas correspondientesalamismaconelvalormedio,obtenindoselosresultadosde precipitacin media ponderada para cada periodo de retorno. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 3 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Estimacin de la lluvia en el tiempo Paradefinirdelcomportamientodelalluviaeneltiempoconlosdatosdeprecipitacin asociada al periodo de retorno en estudio se aplica el modelo propuesto por Emil Kuishling y C. E. Gransky,definido por la siguiente expresin: ((

=eKThpe11 Dedondeseobtienelaconstantekparacadaperododeretornodeinters,unavez obtenidaestaconstanteseaplicaelmodeloconsiderandodiferentesduraciones,las cuales pueden ser menores y mayores que 24 horas, incluyendo, en su caso, la duracin efectivadelatormentaparacadasitio,queseobtieneconbaseenlascaractersticas fisiogrficas de la cuenca, principalmente lalongitud del cauce principal y el desnivel total de la misma hasta el sitio de estudio. Coeficientes de escurrimiento y nmeros de escurrimiento Curva Numrica (CN) LaCNquefueconsideradaparaelpresenteestudioestbasadaeneltipodecubierta vegetal que se tiene en la cuenca apoyada en la carta deUso de Suelo y Vegetacin del INEGI.Paradeterminardichacurvaesnecesariocontarcontresparmetrosparala utilizacindelNomogramaparaZonasridasySemiridas.Elprimeroeseltipode vegetacinexistenteenlacuenca;elsegundoeselporcentajedecoberturavegetalyel tercer dato es el tipo desuelorespecto al potencial de escurrimiento, clasificacin que se basa en la siguiente tabla: Tabla 1. Clasificacin de suelos. Grupo de suelos Descripcin de las caractersticas del suelo A Suelo con bajo potencial de escurrimiento, incluye arenas profundas con muy poco limo y arcilla; tambin suelo permeable con grava en el perfil. Infiltracin bsica 8-12mm/h. B Suelos con moderadamente bajo potencial de escurrimiento. Son suelos arenosos menos profundos y ms agregados que el grupo A. Este grupo tiene una infiltracin mayor que el promedio cuando hmedo. Infiltracin bsica 4-5mm/h. C Suelos con moderadamente alto potencial de escurrimiento. Comprende suelos someros y suelos con considerable contenido de arcilla, pero menos que el grupo D. Infiltracin bsica 1-4 mm/h. D Suelos con alto potencial de escurrimiento. Por ejemplo, suelos pesados, con alto contenido de arcillas expandibles y suelos someros con materiales fuertemente cementados. Infiltracin bsica menor 1 mm/h. Acontinuacinseponderacadaunadelasreasporelcoeficientecorrespondientey posteriormenteseaumentaestevalordecurvaporlascondicionesdehumedadenel sueloantecedentesalatormenta,demaneraquelaobtenidaenelnomograma Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 4 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua corresponde a la condicin II, mientras que las faltantes I y III, son obtenidas con base en la Tabla 2. Tabla 2. Valores de CN para distintas condiciones de tormenta CONDICIONES IIIIII 100100100 958799 907898 857097 806394 755791 705187 654583 604079 553575 503170 402360 351955 301550 251245 20939 15733 10426 5217 000 Equivalencia de los nmeros de las curvas de escurrimiento para las diferentes condiciones anteriores de tormenta Coeficiente de escurrimiento El coeficiente de escurrimiento indica la capacidad que tiene el suelo para permitir el flujo delaguasobreelmismo,esteparmetrovarade0a1,entremselevadoesel coeficientemsimpermeableeselsuelo.Lavegetacinyeltipodesuelotienengran influencia sobre este parmetro, el coeficiente aumenta conforme disminuya la vegetacin y aumente la pendiente del cauce, ya que las plantas ayudan a disminuir la velocidad del agua propiciando as una mayor infiltracin o bien un escurrimiento menor. LossuelospuedenserAcuandosonarenosos,conunapermeabilidadalta,Bcuandoel sueloesmsomenosarenosoconunapermeabilidadmediaalta,Cesunsueloms compactoqueelarenosoyqueporlotantotieneunapermeabilidadmediaaltaypor ltimo, hay suelo D, este es un suelo muy compacto, es arcilloso y con una permeabilidad muy alta. Para la obtencin de esta variable hidrolgica, se utiliza la siguiente tabla (tabla 7.7 del captulo 7 de Hidrologa). Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 5 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Haciendousotambindelasiguientetabla,lacualdeterminaelcoeficientede escurrimiento en base a la zona en la que se encuentra el estudio: Pararealizarelajusteasociadoaunperiododeretornode1000y10000aos,dicho coeficiente es multiplicado por 2. Mtodos de estimacin de gastos pico Para la determinacin del escurrimiento en la cuenca de estudio, se utilizan tres mtodos: Mtodo de Ven Te Chow Fue deducido basndose en el concepto de hidrogramas unitarios e hidrogramas unitarios sintticosyconsideraqueelcaudalpicodelescurrimientodirectodeunacuencapuede calcularsecomoelproductodelalluviaenexcesoporelcaudalpicodeunhidrograma unitario. Su desarrollo demanda, como paso preliminar, determinar la cobertura vegetal y el tipo de suelo de la zona de estudio. El autor propone la siguiente expresin: Z Y X A Qmx * * * = Siendo A el rea de la cuenca en Km2.Las restantes variables que intervienen son estimadas como se describe a continuacin: Factor de escurrimiento X, en cm/h|.|

\|=dPeX Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 6 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Donde Pe es la precipitacin en exceso, en cm P es la precipitacin de la tormenta, en cm P = I * d I es la intensidad de la tormenta, en cm/h; d es la duracin de la tormenta en horas; y, N es el nmero de escurrimiento, en funcin del tipo de suelo y cobertura vegetal. Factor climtico Y; Y = 2.78 * Ps / Pb Donde: Pb es la precipitacin en la estacin base en cm, Ps es la precipitacin en la estacin en estudio (dentro de la cuenca), en cm. Factor de reduccin del pico Z Si 0.05 < d/tp < 0.40, entoncesSi 0.40 < d/tp < 2.00, entonces Donde tp es el tiempo de retraso en horas Donde J es la pendiente media del cauce Hidrograma Unitario Sinttico Este mtodo, desarrolladoporelSCS,tambinllamado delnmerodecurvaconsta de dospartes.Enlaprimeradeellassehaceunaestimacindelvolumendeescurrimiento resultantedeunaprecipitacin-escurrimientodirecto,enlasegundasedeterminael tiempo de distribucin del escurrimiento, incluyendo el caudal de punta. Laestimacindelescurrimientocorrespondienteaunalluvia,sehaceconelsiguiente procedimiento: Los datos de lluvia ms generalmente disponibles son los totales medidos en pluvimetros yparatalesdatossehadesarrolladolarelacinlluvia-escorrenta.Esosdatossonlos totalesdeunaomstormentasqueocurrenenundadelcalendario,ynadasesabe acerca de su distribucin en el tiempo, por eso es que la relacin excluye al tiempo como lavariableexplcita.Relacionandoelescurrimientoconlalluviaseobtienegeneralmente una relacin como la que indica la figura siguiente: Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 7 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Paraprecipitaciones(P)menoresqueIa,notienelugarel escurrimientosuperficial(Q).Ia consisteprincipalmenteenprdidasporintercepcin,almacenamientoendepresionese infiltracin, antes de que se produzca el escurrimiento. Para cantidad de lluvia en aumento, la curva Q en relacin con P se aproxima asintticamente a una lnea recta paralela (S) se llamaretencinpotencialmxima,queeslamximacantidaddelluviaquelacuenca puede absorber. La experiencia prctica ha demostrado que Ia es aproximadamente el 20% de la retencin potencial mxima, as Ia = 0.2 S, por lo que la ecuacin de escurrimiento puede escribirse como: El valor de S (en pulgadas) se relaciona con el nmero de curva de escorrenta de lo cual sededucequeparazonaspavimentadasSserigual0yCN=100,mientrasquelas condiciones en que no se produce escurrimiento superficial S se hace infinito y CN = 0. La figura anterior presenta la ecuacin de escorrenta en forma grfica para diferentes curvas. Paradeterminarelvolumendeescurrimiento,debehacerseunaestimacindelvalorde CN,elcualdependedecaractersticasdelacuencatalescomousodelatierra, condiciones del suelo y condiciones de humedad de la cuenca en el momento de ocurrirla precipitacin. Seconocenyaceptantresclasesdecondicionesdehumedadantecedentesparauna cuenca, segn el SCS seran de tipo I, II y III siendo la ms usual para el caso de estado de Baja California Sur la de Tipo III por ser precipitaciones mayores a 50 mm en un tiempo mayor a 12 horas por el tipo de evento ciclnico que se presenta. Losgruposhidrolgicosdesueloseclasificansegnsucapacidadparatransmitiragua (Infiltracin):elgrupoAtieneunaintensidadaltadetransmisindeagua,elgrupoB moderada, el grupo C lenta y el D muy lenta. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 8 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua qp = caudal pico o de punta; Q = volumen de escurrimiento directo (mm) Tp = perodo de elevacin o tiempo hasta el caudal pico; TR= tiempo desde el caudal pico hasta el final del escurrimiento directo - recesin. Mtodo Racional Elmtodoracionalseutilizaen hidrologaparadeterminar elhidrograma de descargade una cuenca hidrogrfica. La frmula bsica del mtodo racional es: Donde: = Caudal mximo expresado en m3/s= Coeficiente de escurrimiento = Intensidad de la precipitacin en m/s en un perodo igual al tiempo de concentracin tc

Ad= rea de la cuenca hidrogrfica en hectreas.Esta frmula emprica, por su simplicidad, es aun utilizada para el clculo de alcantarillas, galerasdeaguaspluviales,estructurasdedrenajedepequeasreas,apesarde presentaralgunosinconvenientes,superadosporprocedimientosdeclculoms complejos.Tambinseusaeningenieradecarreterasparaelclculodecaudales vertientesdelacuencaalacarretera,yaspoderdimensionarlasobrasdedrenaje necesarias, siempre que la cuenca vertiente tenga un tiempo de concentracin no superior a 6 horas. Gasto de diseo Paralaobtencindelcaudaldediseoestenoesconsideradosimplementecomoel promediodelostresmtodosconelgastoquesetieneeneltiempodeconcentracin Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 9 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua obtenido, sino que su eleccin es menos metdica, ya que una vez obtenidos los valores delgastoarrojadosporlosmtodosdeVenTeChow,Hidrogramaunitariosintticoy Mtodo racional, el caudal es elegido en base a la experiencia y a las caractersticas de la zonadeestudio,talescomoprecipitacin,tipodesueloentreotras;demaneraqueel caudal de diseo a elegir seael ms representativo de la zona de estudio. V.2CARACTERIZACIN DE LA CUENCA Sobreelcauceprincipal,aguasarribadelsitiodelapresa,dentrodelreadelvaso,se identific un afluente importante, por lo que la cuenca total se subdividi en 3, tal como se muestra en la siguiente figura: Figura 1. Subdivisin de cuencas para la elaboracin del estudio hidrolgico La subcuenca A es la principal que parte de la zona alta ms alejada del sitio de la presa, lasubcuencaBcorrespondealafluentequeconfluyedentrodelreadelvasoula Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 10 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua subcuenca C es de un pequeo escurrimiento que desemboca prcticamente en el sitio de la presa. rea de la Cuenca y longitud de cauce Con base en las cartas topogrficas digitales de INEGI 1:50,000, se delimit el parteaguas de la cuenca, utilizando el programa de cmputo a CIVILCAD, se obtuvieron las reas de las subcuenca y las longitudes de los cauces principales. Figura 2. reas de cuenca del sitio La Higuerilla SubcuencaSuperficie (Km2) Longitud del cauce principal (km) A220.0233.84 B23.7311.67 rea A = 220.02 Km2 rea B = 23.73 Km2 rea C = 2.36 Km2 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 11 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua C2.362.30 rea total de la cuenca246.11 Pendiente Media del Cauce La siguientes tablas muestran el clculo de las pendientes de los cauces principales de las subcuencas de la presa La Higuerilla. Tabla 3. Clculo de la pendiente media del cauce de la subcuenca A. TramoLongitud (m)Elev. (m)Desnivel (m)Pendiente (S) SL / S 10.00 160 21,989.15170100.0050.07128,054.42 32,256.14180100.0040.06733,888.21 43,183.58190100.0030.05656,803.43 52,518.59200100.0040.06339,970.22 64,359.17220200.0050.06864,356.34 72,573.82240200.0080.08829,197.99 83,878.69260200.0050.07254,014.69 93,588.42280200.0060.07548,066.26 103,000.39300200.0070.08236,749.45 112,949.80320200.0070.08235,823.99 122,167.18340200.0090.09622,559.41 131,077.58360200.0190.1367,909.73 14253.14380200.0790.281900.56 1541.09390100.2430.49383.29 L Total =33,836.75mPendiente Media L/ S =458,378.00 Sm = 0.54% Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 12 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Tabla 4. Clculo de la pendiente media del cauce de la subcuenca B. TramoLongitud (m)Elev. (m)Desnivel (m)Pendiente (S) SL / S 10.00 160 2518.86170100.0190.1393,737.45 31,330.04180100.0080.08715,339.00 41,188.57190100.0080.09212,957.98 5959.98200100.0100.1029,405.75 61,953.10220200.0100.10119,300.64 71,714.40240200.0120.10815,872.79 8997.80260200.0200.1427,047.75 9720.10280200.0280.1674,320.90 10297.97300200.0670.2591,150.12 11134.57320200.1490.386349.07 12563.36340200.0360.1882,989.95 13313.36360200.0640.2531,240.37 14302.76380200.0660.2571,177.97 15218.77400200.0910.302723.55 1676.92420200.2600.510150.85 1787.80440200.2280.477183.96 18112.80460200.1770.421267.89 1975.44480200.2650.515146.52 2068.09500200.2940.542125.63 2138.23520200.5230.72352.86 L Total =11,672.92mPendiente Media L/ S =96,540.97 Sm = 1.46% 160210260310360Elevacin (msnm) Longitud (m) Pendiente media del cauce (Sm) Subcuenca A Pendiente del terreno naturalPendiente media Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 13 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Tabla 5. Clculo de la pendiente media del cauce de la subcuenca C. TramoLongitud (m)Elev. (m)Desnivel (m)Pendiente (S) SL / S 1160 2307.81170100.0320.1801,707.75 3320.79180100.0310.1771,816.90 4317.11190100.0320.1781,785.73 5239.40200100.0420.2041,171.35 6380.47220200.0530.2291,659.46 7221.32240200.0900.301736.23 8179.31260200.1120.334536.90 9107.70280200.1860.431249.92 1076.10300200.2630.513148.44 1132.41320200.6170.78641.26 1255.70340200.3590.59992.95 1340.53360200.4930.70257.70 1419.67375150.7630.87322.52 L Total =2,298.32mPendiente Media L/ S =10,027.11 Sm = 5.25% 160210260310360410460510Elevacin (msnm) Longitud (m) Pendiente media del cauce (Sm) Subcuenca B Pendiente del terreno naturalPendiente media Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 14 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua PrecipitacinLaobtencindelosdatosdeprecipitacionesmximasanualesregistradas,serealiza travs de la Comisin Nacional del Agua, que es el organismo oficial que tiene a su cargo la operacin y conservacin de las estaciones climatolgicas en el pas.Las estaciones climatolgicas cuya rea de influencia abarca la zona de estudios son las que a continuacin se enlistan. Tabla 6. Estaciones climatolgicas con rea de influencia en la zona de estudio Estacin Coordenadas UTM XY 1Huatamote466,2492,831,123 2La Poza del Len482,6722,805,099 3La Poza Honda447,7402,805,805 4Lig472,9742,846,334 5San Ignacio del Romero435,7002,830,159 6San Ramn471,2782,795,891 160210260310360Elevacin (msnm) Longitud (m) Pendiente media del cauce (Sm) Subcuenca C Pendiente del terreno naturalPendiente media Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 15 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Anlisis precipitacin mxima en 24h Lasiguientetablamuestralosvaloresdelasprecipitacionesmximasen24hdelas estaciones climatolgicas analizadas. Tabla 7. Precipitaciones mximas en 24 h por estacin climatolgica AoHuatamoteLa Poza del LenLa Poza HondaLiguSan Ignacio del RomeroSan Ramn 1953 26 1954 21 1955 26 1956 32.5 1957 26 1958 75.5 1959 45 1960 71.5 1961 21 1962 22 1963 2254 1964 12104.5 1965 2585 1966 5313 1967 1945 1968 2013 1969 7.530.5 1970 2572 1971 2735.5 1972 7.550 1973 606 1974 5485 1975 0.49 1976 5642 197712012019 26.5 1978444227 44 197957.599586494 198047362135342 1981433023658240 1982238021161953 1983944052378084.5 198459461008670.537.5 198516.5406035.526.527.5 19863548516048.860.5 198756.63366603230.5 1988296034.53029.969.5 19895243384247.565.5 199011710066.51273972.5 1991556016.587.55965.5 19928831453819.840 1993726049.5100.25953 199492.587841255925.5 1995914549292877 1996112.58098.581.52824 1997456770.2308.5148.843.5 19984590544820.326 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 16 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua AoHuatamoteLa Poza del LenLa Poza HondaLiguSan Ignacio del RomeroSan Ramn 199961506010038.524 200012.5226617.51433 20011672153413848.582 20023564638587.643 2003229200180322148.195 200438.540527144.522 200553496033.534.954 2006435.520077.522092.1186 200713713430.511818.240 2008201.54656.5218.596.588.2 2009205120127111140.569 201020.55.1324219.920 Elsiguientepasofuecalcularlaprecipitacinmximaen24horasdecadaunadelas estaciones,asociadaacadaperiododeretornoenanlisis(10,1000y10000aos), utilizando para ello el programa AX del CENAPRED, tal como se presenta en el siguiente ejemplo con los datos de la estacin climatolgica Lig: SeobservaqueelmnimoerrorestndarcorrespondealcalculadoporlafuncinDoble Gumbel,porloqueseprocedealaoptimizacindedichafuncinobteniendolos resultados mostrados en el siguiente cuadro. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 17 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Elprogramapresentaelerrorcuadrticoparacadaeventocomoacontinuacinse muestra:

Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 18 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Finalmente, el programa AX obtuvo la extrapolacin de los datos de precipitacin para los diferentes perodos de retorno, los cuales se muestran en el siguiente grfico: Deigualmaneracomoseexplicanteriormenteseobtuvieronlosdatosdeprecipitacin paralosdiferentesperiodosderetornodecadaunadelasestacionesclimatolgicas restantesutilizadasenelpresenteestudio,lascualessemuestranacontinuacinenla siguiente tabla: EstacinPTr=10 PTr=1,000 PTr=10,000 Huatamote212620812 La Poza del Len136343432 La Poza Honda95166349 Lig229541676 San Ignacio del Romero118253318 San Ramn98255330 Con los datos anteriores, se construyeron las siguientes Isoyetas, donde se puede apreciar la precipitacin mxima que le corresponde. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 19 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Precipitacin mxima en 24 h(Tr = 10AOS) Subcuenca :A Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 20525.035,130.81 19559.6611,633.52 18569.2212,806.54 17531.365,487.83 16525.414,193.08 1557.491,161.70 1451.84267.04 =220.0240,680.53 Precipitacin media (mm) =185 Subcuenca :B Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 1650.73121.22 15516.692,586.49 1456.31914.54 =23.733,622.25 Precipitacin media (mm) =153 Subcuenca :C Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 1452.36342.64 Precipitacin media (mm) =145 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 20 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Precipitacin mxima en 24 h(Tr = 1000AOS) Subcuenca :A Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 6100.0319.33 5905.703,364.23 57013.487,683.26 55021.7711,971.69 53028.9915,362.35 51038.1519,457.90 49038.0218,627.67 47028.9113,588.15 45022.3110,038.00 43013.105,634.75 4107.333,007.25 3902.14834.64 3700.0933.26 =220.02109,622.48 Precipitacin media (mm) =498 Subcuenca :B Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 4502.491,119.15 4308.743,758.20 4109.764,002.42 3902.741,068.21 =23.739,947.98 Precipitacin media (mm) =419 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 21 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Subcuenca :C Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 3902.34910.65 3700.0310.36 =2.36921.01 Precipitacin media (mm) =390 Precipitacin mxima en 24 h(Tr = 10 000AOS) Subcuenca :A Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 7950.87688.54 7659.407,194.41 73518.4113,527.82 70526.8118,899.61 67535.2023,757.29 64541.9727,072.73 61533.8520,818.34 58523.9914,035.77 55514.528,056.24 52513.887,287.32 4951.13558.03 =220.02141,896.10 Precipitacin media (mm) =645 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 22 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Subcuenca :B Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 5854.342,540.10 55510.165,636.49 5258.824,630.66 4950.41203.27 =23.7313,010.52 Precipitacin media (mm) =548 Subcuenca :C Isoyeta (mm)Superficie (Km2)mm * Km2 5250.97511.19 4951.39687.71 =2.361,198.91 Precipitacin media (mm) =507 Coeficiente de escurrimiento (Ce) Debido a que la cuenca La Higuerilla encierra terreno en zona alta (pendientes mayores al 6%) como de zona intermedia y baja(pendientes menores al 6%), considerando el tipo de suelo B, para la obtencin de este parmetro se realiz una ponderacin considerando una variacin del coeficiente de escurrimiento de 0.07 a 0.18, como se muestra a continuacin: Subcuenca :A Tipo de sueloPendiente (S)CeSuperficie (Km2)mm * Km2 BS < 2%0.07148.5310.40 B2 % < S < 6 %0.1214.711.77 BS > 6%0.1856.7710.22 =220.0222.38 Coeficiente de escurrimiento medio =0.10 Subcuenca :B Tipo de sueloPendiente (S)CeSuperficie (Km2)mm * Km2 BS < 2%0.0710.360.73 B2 % < S < 6 %0.121.220.15 BS > 6%0.1812.142.19 =23.733.06 Coeficiente de escurrimiento medio =0.13 Subcuenca :C Tipo de sueloPendiente (S)CeSuperficie (Km2)mm * Km2 B2 % < S < 6 %0.120.520.06 BS > 6%0.181.840.33 =2.360.39 Coeficiente de escurrimiento medio =0.17 ParaTr=1000y10000aossemultipicapordoselcoeficientedeescurrimiento obtenido. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 23 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Curva Numrica (CN) Para la obtencin de los datos de las curvas numricas, se considera n suelo tipo B e las 3 subcuencas,concoberturavegetaldel60%ymatorraldemontaa,porloquedel nomogramaseobtieneelvalorcorrespondientealacondicindehumedadII,siendolos siguientes valores lo utilizados en los clculos hidrolgicos: CNI31 CNII50 CNIII70 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 24 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua V.3CLCULO DE LOS GASTOS DE DISEO Conlainformacinhidroclimatolgicarecaudadaycalculada,serealizaelclculodelos caudales de diseo, en las tablas que se muestran a continuacin: SUBCUENCA "A" LA HIGUERILLA Determinacin del Gasto Mximo para un periodo de retorno Tr = 10 aos DATOS rea de la cuenca = 220.020Km2 Longitud del cauce =

33,836.75 m Pendiente media del cauce = 0.54% Tiempo de concentracin =4.858h

Precipitacin mxima en 24 hrs. (Tr=10) =185mm En 12 hrs. Cons. El 80% de la lluvia = 148mm Modelo de Kuishling y C.E Gransky (Valor de "e")=0.62 Para 12 hrs. Constante "K" (Tr = 10) = 21.85

Con Tc > 1 h Con Tc < 1 h Tiempo h Emil Kuishling Intensidad de Kuishling Tiempo min Intensidad mm/h Prec. mm 1.0057.9457.94 5106.768.90 2.0075.2537.63 1093.3815.56 3.0087.6929.23 1585.5621.39 4.0097.7424.43 2080.0126.67 5.00106.3221.26 3072.1836.09 6.00113.8918.98 3569.2140.37 7.00120.7117.24 4066.6344.42 7.50123.8916.52 4564.3648.27 8.00126.9415.87 5062.3251.94 9.00132.7114.75 5560.4855.44 10.00138.0913.81 6058.8058.80

MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 2404.0024.439.773.0750.772.780.820.57268.81 3005.0021.2610.633.640.732.781.030.69305.75 3606.0018.9811.394.170.692.781.240.78332.78 4207.0017.2412.074.650.662.781.440.86351.43 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 25 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 2404.0024.4397.744.0001016.560.31319.88 3005.0021.26106.326.25778.500.34266.88 3606.0018.98113.899.00620.470.37227.03 4207.0017.24120.7112.25509.120.39196.23

MTODO RACIONAL BSICO Coef. de escurrimiento ( C ) =0.10 Q= 0.028*C*I*A Intensidad (m/s) =2.13 rea (Ha) =22002.03 Q =133.26m3/s

MTODOCAUDAL (m3/s) VEN TE CHOW305.75 HIDRGRAFO UNITARIO SINTTICO266.88Promedio =235.29 RACIONAL133.26

Caudal de diseo para Tr= 10 aosQ =220m3/s

Determinacin del Gasto Mximo para un periodo de retorno Tr = 1,000 aos Precipitacin mxima en 24 hrs. (Tr=1,000) =498mm En 12 hrs. Cons. El 80% de la lluvia = 399mm Modelo de Kuishling y C.E Gransky (Valor de "e")=0.62 Para 12 hrs. Constante "K" (Tr = 1,000) = 58.89


Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 26 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 2404.0065.8426.3416.5534.142.780.820.571,446.80 3005.0057.3028.6518.653.732.781.030.691,564.62 3606.0051.1530.6920.523.422.781.240.781,638.95 4207.0046.4732.5322.223.172.781.440.861,678.73 MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 2404.0065.84263.374.0002739.350.631,721.65 3005.0057.30286.506.252097.830.651,365.71 3606.0051.15306.899.001672.000.671,118.12 4207.0046.47325.2712.251371.940.68937.35

MTODO RACIONAL BSICO Coef. de escurrimiento ( C ) =0.20 Q= 0.028*C*I*A Intensidad (m/s) =5.73 rea (Ha) =22,002.03 Q =718.19m3/s

MTODOCAUDAL (m3/s) VEN TE CHOW1,638.95 HIDRGRAFO UNITARIO SINTTICO1,118.12Promedio =1,158.42 RACIONAL718.19

Caudal de diseo para Tr= 1,000 aosQ =1,190m3/s


Con Tc > 1 h Con Tc < 1 h Tiempo h Emil Kuishling Intensidad de Kuishling Tiempo min Intensidad mm/h Prec. mm 1.00202.10202.10 5250.9220.91 2.00262.49131.24 10166.6927.78 3.00305.86101.95 15129.5732.39 4.00340.9185.23 20107.2935.76 5.00370.8574.17 3088.4144.20 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 27 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua 6.00397.2566.21 3577.4745.19 7.00421.0360.15 4068.8445.89 7.50432.1357.62 4564.0348.02 8.00442.7755.35 5059.7349.77 9.00462.8951.43 5553.9749.48 10.00481.6548.17 6049.0349.03

MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 2404.0085.2334.0923.6805.922.780.820.572,069.80 3005.0074.1737.0826.495.302.781.030.692,222.06 3606.0066.2139.7228.984.832.781.240.782,314.65 4207.0060.1542.1031.244.462.781.440.862,360.23 MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 2404.0085.23340.914.0003545.830.692,462.98 3005.0074.17370.856.252715.450.711,939.56 3606.0066.21397.259.002164.250.731,579.08 4207.0060.15421.0312.251775.850.741,317.87


MTODOCAUDAL (m3/s) VEN TE CHOW2,222.06 HIDRGRAFO UNITARIO SINTTICO1,939.56Promedio =1,697.09 RACIONAL929.63

Caudal de diseo para Tr= 10,000 aosQ =1,550m3/s Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 28 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua SUBCUENCA "B"LA HIGUERILLA Determinacin del Gasto Mximo para un periodo de retorno Tr = 10 aos DATOS rea de la cuenca = 23.729Km2 Longitud del cauce =


Precipitacin mxima en 24 hrs. (Tr=10) =153mm En 12 hrs. Cons. El 80% de la lluvia = 122mm Modelo de Kuishling y C.E Gransky (Valor de "e")=0.6841 Para 12 hrs. Constante "K" (Tr = 10) = 17.5960


MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 601.0055.715.570.7850.782.780.560.4020.67 1202.0034.676.931.420.712.781.120.7334.04 1803.0026.277.881.930.642.781.670.9439.64 2404.0021.588.632.360.592.782.231.0038.95 MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 601.0055.7155.710.250423.010.1459.59 1202.0034.6769.341.00213.910.2043.69 1803.0026.2778.822.25136.500.2433.34 2404.0021.5886.324.0096.820.2726.49 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 29 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua



Caudal de diseo para Tr= 10 aosQ =30m3/s



MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 601.00153.0015.307.1017.102.780.560.40187.09 1202.0095.2319.0510.175.082.781.120.73244.39 1803.0072.1621.6512.404.132.781.670.94255.21 2404.0059.2723.7114.203.552.782.231.00234.21 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 30 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 601.00153.00153.000.2501161.790.46539.22 1202.0095.23190.451.00587.490.53313.64 1803.0072.16216.472.25374.880.57214.67 2404.0059.27237.064.00265.920.60159.31

MTODO RACIONAL BSICO Coef. de escurrimiento ( C ) =0.26 Q= 0.028*C*I*A Intensidad (m/s) =9.52 rea (Ha) =2,372.88 Q =163.07m3/s


Caudal de diseo para Tr= 1,000 aosQ =200m3/s



Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 31 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 601.00200.1020.0110.98610.992.780.560.40289.43 1202.00124.5424.9115.277.632.781.120.73367.03 1803.0094.3728.3118.346.112.781.670.94377.62 2404.0077.5131.0020.815.202.782.231.00343.23 MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 601.00200.10200.100.2501519.400.55834.18 1202.00124.54249.071.00768.330.61471.03 1803.0094.37283.102.25490.280.65317.64 2404.0077.51310.034.00347.770.67233.46



Caudal de diseo para Tr= 10,000 aosQ =238m3/s SUBCUENCA "C" LA HIGUERILLA Determinacin del Gasto Mximo para un periodo de retorno Tr = 10 aos DATOS rea de la cuenca = 2.363Km2 Longitud del cauce =


Precipitacin mxima en 24 hrs. (Tr=10) =145mm En 12 hrs. Cons. El 80% de la lluvia = 116mm Modelo de Kuishling y C.E Gransky (Valor de "e")=0.7585 Para 12 hrs. Constante "K" (Tr = 10) = 15.3726 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 32 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua


MTODO DE VEN TE CHOW CN = 70 DUR. min DURh INT.mm/h Pcm P EFECT. Cm XYD/TcZ Qm3/s 250.4233.921.410.0620.152.780.990.670.65 280.4736.971.730.020.053.781.110.730.31 300.5038.951.950.010.012.781.190.760.06 350.5843.702.550.010.022.781.390.840.10 MTODO DEL HIDROGRFO UNITARIO SINTTICO DUR. min. DUR. Hrs. INT.mm/hr PREC. Cm Tcqp Coef. Escurr. Qmx. 250.4233.9214.130.04329.640.041.29 280.4736.9717.250.0531.880.010.41 300.5038.9519.470.0633.290.000.11 350.5843.7025.490.0936.560.000.15



Caudal de diseo para Tr= 10 aosQ =1.0m3/s

Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 33 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Determinacin del Gasto Mximo para un periodo de retorno Tr = 1,000 aos Precipitacin mxima en 24 hrs. (Tr=1,000) =390mm En 12 hrs. Cons. El 80% de la lluvia = 312mm Modelo de Kuishling y C.E Gransky (Valor de "e")=0.7585 Para 12 hrs. Constante "K" (Tr = 1,000) = 41.3218




MTODOCAUDAL (m3/s) VEN TE CHOW2.73 HIDRGRAFO UNITARIO SINTTICO4.94Promedio =8.96 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 34 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua RACIONAL19.22

Caudal de diseo para Tr= 1,000 aosQ =10m3/s




MTODO RACIONAL BSICO Coef. de escurrimiento ( C ) =0.33 Q= 0.028*C*I*A Intensidad (m/s) =11.12 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 35 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua rea (Ha) =236.30 Q =24.54m3/s


Caudal de diseo para Tr= 10,000 aosQ =12m3/s Acontinuacinsemuestralatablaresumendelosgastosdediseoobtenidosparalos diferentes periodos de retorno, utilizando los tres mtodos de clculo mencionados. RESUMEN DE LOS GASTOS CALCULADOS

Periodo de retorno (Tr) en aos Gasto de diseo (m3/s)

Subcuenca A Subcuenca B Subcuenca C Cuenca La Higuerilla (clculo global)

10220301250 1,0001,190200101,400 10,0001,550238121,800

Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 36 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua V.4TRNSITO DE AVENIDA A TRAVS DEL VASO Eltrnsitodelaavenidaatravsdelvasodelapresa,serealizutilizandoelprograma HEC HMS, utilizando los valores hidroclimatolgicos asociados a un periodo de retorno de10,000aos,queeslacondicinmsdesfavorableparaelfuncionamiento, proporcionando los datos a utilizar en la proyeccin de las obras. Modelo HEC HMS. A continuacin se muestra la grfica y la tabla de resultados del trnsito de la avenida, en dondeseobservade colorazullos hidrogramas,enlnea punteadaelcorrespondienteal hidrograma de entrada y en lnea continua el hidrograma de salida. Resultados del modelo HEC HMS para un periodo de retorno de 10,000 aos. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 37 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Seconcluyequeelvasoregulamenosde5%delgastopicoasociadoaunperiodode retornode10000aos,valorqueresultapocosignificativoyesdebidoalapequea capacidad de almacenamiento del vaso con respecto al caudal pico de diseo. Deacuerdoaloanterior,sedeterminaqueeldiseotantodelaobradetomacomodel vertedor de demasas deben ser para el caudal pico calculado (sin regulacin). V.5ANLISIS DEL ESCURRIMIENTO ClculodelescurrimientodirectoporelMtododeConservacindeSuelosdela USGS (USA) Esimportantesealarqueenlazonadeestudio,losescurrimientossuperficialesson ocasionadossolamenteporlapresenciadelluvias,regularmentedecarcter extraordinario, debido a la incidencia de huracanes. Debido a que no se tienen estaciones que nos permitan medir los volmenes escurridos es necesario utilizar mtodos indirectos para su determinacin, de manera que no es posible obtenerlosconsiderandounescurrimientopromedio,debidoaquecomosevera continuacindichosescurrimientosnosepresentanalolargodelaocomounvalor constante sino que son producto de las precipitaciones extraordinarias. Unosdelosmtodosutilizadosparaladeterminacindeestefactoreselmtododel escurrimiento de suelo de la U.S.G.S, que es el que se utiliz en el presente estudio para el anlisis de escurrimientos. En este mtodo se usan tres variables para determinar el escurrimiento: 1.La precipitacin 2.La humedad antecedente y 3.El complejo hidrolgico suelo-vegetacin. Paraestimarelvolumendeescurrimientomedioporeventoyelmximoinstantneose utilizaelmtododelaSCSdelascurvasnumricas,elcualutilizalosdatosde precipitacin por evento, o la precipitacin mxima para un periodo de retorno deseado, y el mximo potencial de retencin del agua del suelo como se presenta en la ecuacin. Q = (P 0.2S)2 P + 0.8S Donde: QEscurrimiento medio (mm). P Precipitacin por evento (mm). S Retencin mxima potencial (mm). Como el potencial mximo de retencin de agua del suelo (S) depende de las condiciones del suelo, vegetacin y manejo del cultivo, entonces es factible relacionarlo con las curvas Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 38 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua numricas, las cuales son funcin de los factores antes mencionados. El potencial mximo de retencin (S) se puede obtener de acuerdo a la siguiente relacin: S=25400- 254 CN SPotencial mxima de retencin (mm). CNCurvas numricas (adimensional). Curvas Numricas (CN) Estas curvas dependen del tipo de suelo, condicin hidrolgica de la cuenca, uso del suelo y manejo y la condicin de humedad antecedente. Las curvas numricas a utilizar sern las obtenidas para la estimacin de los gastos picos; tomando estas los siguientes valores: CN I = 30 CN II = 50 CN III = 70 Para poder aplicar estos valores de CN es necesario conocer las condiciones de humedad antecedenteen la cuenca. Es de esperarse que el escurrimiento aumente a medida que exista mayor humedad del suelo al momento de presentarse la tormenta. Por esa razn, en este mtodo la condicin de humedad del suelo, producto de los cinco das previos a la tormenta, son considerados y agrupados en tres grupos, lo que le da un carcter dinmico a la estimacin del escurrimiento. Condicin de humedad antecedente como funcin de la precipitacin. Condicin de humedadPrecipitacin acumulada de los cinco antecedentedas previos al evento (mm) I0 - 12.7 II12.7 - 38.1 III> 38.1 Lasiguientegrficamuestraunresumendelosvaloresobtenidosdelanlisisde escurrimientos mediante la aplicacin de este mtodo, en la cuenca del sitio de la presa La Higuerilla. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 39 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Grfica de Precipitacin Escurrimiento de la cuenca presa La Higuerilla Observandolosresultadosobtendiosdelanlisis,mediantelagrficadevolumenllovido contravolumenescurrido,mostradaconanterioridad,sepuedecorroborarque efectivamentesoloenlosaosenquesepresentanprecipitacionesconsiderableses cuando se generan los escurrimientos, a su vez, dichas precipitaciones no se presentan de manera regular a lo largo de un ao sino que en ocaciones se presentan concentradas en un solo da.Deaqulaimportanciaderealizarmedicionesquenospermitanconocerlarelacinque existeentrelasprecipitacionesyloscaudalesescurridos,ascomotambindela evolucindelosnivelesestticosenunaunidadacufera,demaneraquesepueda conocer la capacidad de infiltracin de una zona determinada. AmaneradeconclusinsepuededecirquelautilizacindelmtododelaU.S.G.S presenta una ventaja considerable en la determinacin de los volmenes escurridos en la zona de estudio, debido a que ste nos permite obtener valores ms reales que se apegan al comportamiento real de nuestra zona de estudio. Enlos anexos se presenta la tabla completa de anlisis de escurrimiento de los registros diariosdeprecipitacindelaestacinclimatolgicaHuatamote,paraelsitiopropuesto -102030405060708090100110120130140150160197619781980198219841986198819901992199419961998200020022004200620082010VOLUMEN EN Mm3 AOS DE ESTUDIO Grfica Precipitacin - Escurrimiento CuencaLa Higuerilla (Estacin Clim. Huatamote) Vol. Llovido Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 40 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua para la ubicacin de la presa, utilizando el mtodo de Conservacin de Suelos de la SCS-USA. V.6FUNCIONAMIENTO DE VASO Elfuncionamientodevasoeselanlisisquejustificalaalturadelapresa,yaqueenel intervienenlasdiferentesvariablesquenospermitirndeterminarsilageometradela cortina es la adecuada para satisfacer las demandas de la misma con un cierto porcentaje dedficit,tomandoencuentalosescurrimientosmensualesquelleganalvaso,es importante en esta variable que se cuente con una amplia muestra de datos, ya que como sabemosexistenperiodosdeaossecosyperiodosdeaosconlluviasexcesivas,otra variableimportanteeslacapacidaddelvaso,estaestarenfuncindelatopografadel mismoydelaalturaqueselepretendadaralacortina,alniveldelNAMO(vertedorde demasas), por ltimo y no menos importante es la variable de las salidas de la presa, es decir las demandas del volumen de agua que se extraer del vaso, estas salidas estn en funcin del uso que se le pretenda dar a la presa, en este caso en particular este uso es el derecargadelacufero,porloquelasdemandasestarplenamenteligadasaeste aspecto, existen otras salidas y/o extracciones del vaso, como son, evaporacin del espejo de agua del vaso, gasto ecolgico del cauce y derrames de excedentes por el vertedor de demasas. Unavezobtenidaslasvariablescorrespondientes,seinicialacontabilidadmensualde acuerdoalasiguienteecuacin,lacualesfundamentalparalasimulacindel funcionamiento del vaso, denominada Ecuacin de continuidad: V D X A = Donde: X = Volumen de entradas al vaso durante el intervalot. D = Volumen de salidas del vaso durante el mismo intervalo. V = Cambio del volumen almacenado en el vaso durante el intervalo. Enelsitiodeproyectoserealizlaconfiguracintopogrficadelasuperficiedelposible embalse de la cortina,generando la grfica elevacin rea capacidad, del sitio elegido, seobtuvoademslacapacidaddeazolvesdelvaso,delestudiodeclimatologase obtuvieronlasprecipitacionesmediasmensualesymedianteelmodelolluvia escurrimientopresentadoconanterioridadseobtuvolamuestradelosescurrimientos mediosmensualesquellegaranalvasodelapresa,asmismoseobtuvieronlas evaporaciones netas, todo esto en una muestra de 35 aos de 1976 a 2010, por otro lado y deacuerdoalusodelapresaobtuvoeldficitmedioanualenelacuferoSanto Domingo, que es el acufero al cual se le pretende descargar el volumen almacenado en estapresa,estedatoestadadoenelestudiodenominadoACTUALIZACINDELA Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 41 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua DISPONIBILIDAD MEDIA ANUAL DE AGUA SUBTERRNEA ACUFERO (0306) SANTO DOMINGO, ESTADO DE BAJA CALIFORNIA SUR, el cual fue realizado porla Comisin NacionaldelAgua,SubdireccinGeneralTcnica,GerenciadeAguasSubterrneas, SubgerenciadeEvaluacinyOrdenamientodeAcuferos,eldficitobtenidoeneste estudio es de -1, 098, 317 m3 anuales. Esquema del funcionamiento de vaso en la presa La Higuerilla. En el funcionamiento de vaso se registran los escurrimientos estadsticos mes con mes y se simula una demanda mensual yal tomar en cuenta la curva de areas capacidades de lapresasecalculalaevaporacinenelvasoqueselerestaalvolumenalmacenado, dandocomoresultadoelvolumenalmacenadoenelsiguientemes,siestevolumenes superioralvolumendealmacenamientodelapresa,habrderramesysiesmenoral volumenmuertosecontaracomodficit,siendoelvalordeldficitelporcentajedeeste con respecto a la demanda de ese mes en particular. Paralasimulacindelfuncionamientodelvasoenlasalternativas,seadoptalapoltica deficitariadeconsiderarundficitmedioanualdel5%.Acontinuacinsemuestranlos resultados del funcionamiento del vaso para diferentes alternativas planteadas. RECARGA ACUIFERO ALM. INICIALNAMO ALTURA DE LA CORTINA AL NAMO Mm3Mm3msnmm 312.6184.324.3 2.59.766182.422.4 26.91180.120.1 1.54.973178.218.2 14.05177.117.1 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 42 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Comopuedeobservarsesecuentaconunrangodealturasparaubicaralvertedorde demasas,dependiendolaalturadeesteseobtieneunvolumenesperadoderecargaal acufero,porloqueahorasetendrquedefinirelniveldelNAMOconlasotrasvariables que son cota topogrfica de la boquilla y condiciones geomtricas del vertedor para poder desalojar la avenida de diseo de 1,884 m3/s para un Tr de 10,000 aos. VI. DISEO DE LAS OBRAS VI.1DISEO DE LA PRESA Para el diseo de la presa, se realizaron recorridos de campo; por otra parte se analiz la cartografadelINEGIylasimgenessatelitalesqueproporcionaelprogramaGoogle Earth.Apartirdedichasactividades,sedefinielperfildelcaucedelarroyoylacuenca correspondiente. VI.1.1CURVA ELEVACIN-REAS-CAPACIDADES El sitio de la presa de almacenamiento de aguas y regulacin, fue elegido con base en los estudios topogrficos, de tal manera de obtener el mayor vaso posible con menor longitud de cortina. Con la informacin topogrfica del vaso proyectado y con las de ubicacin de la cortina y su geometra, se obtuvieron las curvas Elevacin reas Capacidades, mostrndose a continuacin. 45678910111213140 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5CAPACIDAD AL NAMO Mm3 RECARGA DEL ACUIFERO EN Mm3 SITIO LA HIGUERILLA CAPACIDAD AL NAMO VS. RECARGA DEL ACUIFERO Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 43 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Tabla de valores de la curva Elevacin reas Capacidades del sitio de la presa ELEVACION (msnm)AREA (m2)VOLUMEN ACUMULADO (m3) 16000 161522176 1621,6121,116 1637,4194,449 16417,12316,324 16516,32734,015 16686,98264,312 167122,907171,142 168157,066312,340 169202,387493,265 170239,696714,642 171283,711975,792 172329,8961,280,938 173395,2181,639,149 174490,5372,088,348 175555,1472,610,154 176668,2483,223,089 177787,9393,943,260 178881,3934,778,652 179975,7385,709,219 1801,087,7706,741,664 1811,208,6487,891,683 1821,328,0469,156,847 1831,415,62710,533,452 1841,530,98912,003,459 1851,975,37113,677,378 1862,241,73415,798,241 1872,604,85918,228,243 155160165170175180185190 - 4,000,000 8,000,000 12,000,000 16,000,000 20,000,0000 500,000 1,000,000 1,500,000 2,000,000 2,500,000 3,000,000ELEVACIONES (m) VOLUMEN (m3) AREA (m2) AREAS EN m2 VOLUMEN EN m3 VOLUMEN MUERTO Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 44 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Conbaseenestacurva,serealizanlosclculoshidrulicosnecesariosparael dimensionamiento de la cortina, vertedor y obra de toma. VI.1.2DISEO DE LA CORTINA Determinacin de la altura de la cortina La altura de la cortina est definida por la siguiente ecuacin: Elevacin de la cortina = Nivel de Aguas mximas Ordinaria (NAMO) + Carga sobre el vertedor (h) + Bordo Libre (BL) Tomando en cuenta la condicin topogrfica de la boquilla, se propone que la corona tenga unaelevacinde187msnm,yaqueexisteunpuertotopogrficoenlamargenizquierda queseraconvenientenosobrepasarenalturayaqueconestoseevitaraconstruirun dique en esta zona. Conestacotadecoronapropuesta,seanalizlaalturadelbordolibreylalongituddel vertedor, para llegar a la geometra de la cortina y con esto determnar la altura del NAMO. VI.1.3 DETERMINACIN DEL BORDO LIBRE El bordo libre de una presa es la mnima distancia vertical entre el nivel de aguas mximas extraordinarias (NAME) y la corona de la presa. El bordo libre es una margen de seguridad que debe mantenerse en todo momento con el fin de evitar el desbordamiento del agua por encima de la presa por efecto del oleaje. Paraobtenerlaalturadelbordolibre,serequiereconocerlasobreelevacinquesufreel embalse con la marea producida por el viento y el ascenso de las olas sobre la estructura de la presa cuando chocan contra sta. Paraelclculodelasobreelevacindelniveldelembalsecausadoporviento,es necesario conocer el fetch (distancia en la cual el viento acta sobre la masa de agua), la velocidad del viento y la profundidad del agua en la zona considerada del fetch. Paraelclculodelascensodelaola,ademsdelasvariablesanteriores,esnecesario conocer la pendiente y rugosidad de la cortina, el periodo de la ola y el tirante del agua al pie de la cortina. Para el clculo del bordo libre, es necesario determinar elfetch efectivo de la presa (F) y las caractersticas del oleaje de la presa. Longitud del fetch efectivo (F) Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 45 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Los datos requeridos son la topografa del vaso, la ubicacin de la cortina. SecuentaconelplanotopogrficodelvasoenarchivodigitalAutocad,referenciadoa coordenadasUTM-WGS84,concurvasdenivelacadamediometroyubicacindela presa proyectada. El procedimiento para determinar el fetch efectivo toma en cuenta dos consideraciones: Enlosanlisisderegistrosdevientoyolas,sehaobservadoquelasolasmedidasson ms bajas que las calculadas en zonas donde el ancho del fetch es ms pequeo que su longitud. Las velocidades del viento sobre fetches cortos en ngulos de 30 a 45 con respecto a los fetches ms largos, producen alturas de ola mayores que las que pueden esperarse sobre fetches cortos medidos en la direccin del viento. El mtodo consiste en trazar radiales a intervalos fijos (en este caso se tomaron de 6) que cubranunsectorde45aambosladosdelejecentral,orientadosdetalmaneraqueel vrtice est localizado sobre la cortina y el radial central (eje central) sea la direccin ms grande que puede recorrerse sobre el vaso al nivel del NAME; tal como se muestra en la siguiente figura. La ecuacin para determinar el fetch efectivo es la siguiente: Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 46 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua F = x1 cos 1 cos 1 Donde: F = Longitud del fetch efectivo (km) X1 = Longitud efectiva de cada radial (km) 1 = ngulo e cada radial con respecto a la radial central () Clculo del fetch efectivo (F) Radial cos XiXi cos ()(km)(km) X1360.80900.3329220.27 X2300.86600.3359980.29 X3240.91350.3354670.31 X4180.95110.3746420.36 X5120.97810.4038130.39 X660.99451.9211441.91 Eje 01.00002.1663402.17 X761.00000.9788270.98 X8120.99450.9982640.99 X9180.97811.0378901.02 X10240.91351.2176331.11 X11300.86600.7466350.65 X12360.80900.5715770.46 X13420.74310.5194670.39 12.8167 11.29 F =0.88km Profundidad media (D) Lazonaacalcularlaprofundidadmedia(D)eslacorrespondientealejecentral,paralo cual se obtuvo del plano topogrfico, el perfil del terreno natural. El procedimiento realizado consisti en dividir el perfil horizontalmente en segmentos y se obtuvolaprofundidaddecadauno;posteriormenteserealizlasumatoriadelas profundidades y se dividi entre el nmero de segmentos. Paraestecaso,sedividihorizontalmenteelperfilen43segmentos,porloqueel resultado es el siguiente: Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 47 Estudio hidrolgicoComisin Estatal del Agua Segmento Estacin del Eje Profundidad Estacin (m) Profundidad Segmento (m) 0+0000.0010+05023.9111.96 20+10020.9922.45 30+15019.3920.19 40+20015.8717.63 50+25014.7615.32 60+30013.9314.35 70+35015.6414.78 80+40018.7317.19 90+45019.5419.13 100+50019.3819.46 110+55019.7619.57 120+60020.5020.13 130+65019.8020.15 140+70018.2219.01 150+75016.2117.21 160+80014.6315.42 170+85012.1613.39 180+90010.9111.53 190+9506.578.74 201+0003.154.86 211+0500.101.63 221+1005.772.94 231+1506.366.07 241+2005.525.94 251+2505.015.26 261+3002.703.85 Segmento Estacin del Eje Profundidad Estacin (m) Profundidad Segmento (m) 271+3501.872.28 281+4000.751.31 291+4503.412.08 301+5004.283.84 311+5505.014.64 321+6005.495.25 331+6505.695.59 341+7008.567.12 351+7508.618.58 361+8009.919.26 371+85012.3511.13 381+90013.2112.78 391+9509.9411.57 402+0009.659.79 412+0506.678.16 422+1004.735.70 432+1502.193.46 D =10.71 Perfil del Eje Central Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 48 Velocidad del viento de diseo (U) Alserzonasujetaalaincidenciadehuracanes,sesupondrndistintasvelocidadesdelviento, correspondientesalavelocidadmediacorrespondienteacadaunadelascategorasde huracanes de acuerdo a la escala Saffir-Simpson. Clasificacin de huracanes de acuerdo a la escala Saffir-Simpson Velocidad del viento para el presente anlisis (U) CategoraVientos Mximos (km/h)Km/hm/s Uno118.1 a 15413637.78 Dos154.1 a 17816646.11 Tres178.1 a 21019453.89 Cuatro210.1 a 25023063.89 CincoMayores a 25025069.44 Caractersticas de la presa La Higuerilla Talud aguas arriba: 2 : 1 Talud aguas abajo:2:1 Revestimiento de roca Nivel de aguas mximo extraordinario (NAME) =185 msnm Profundidad media del embalse (D) de la zona del fetch = 10.71 m Longitud del fetch efectivo (F) = 0.88 km Caractersticas del oleaje Altura de la ola significante (Hs) Las olas generadas por viento no son de igual altura, pero su espectro es uniforme, por lo que se hapodidoestablecerrelacinentrelaalturadelasolasqueocurrenensecuenciacontinuay condiciones cercanas a un estado uniforme. La altura de ola significante (Hs), representa la altura del promedio pesado del tercio de las olas msaltasquepuedenpresentarseenelsitiodeestudio.Paradeterminarelbordolibre,otro parmetrorequeridodependedelatoleranciaparaqueundeterminadoporcentajedeolas rebasen la corona del embalse. Laalturadeolasignificantesecalculaconlasiguientefrmula(USACE1984ShoreProtection Manual): Hs = 0.1616 UA F1/2 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 49 UA = 0.71 U1.23 Donde: Hs =Altura de la ola significante (m) F =Longitud del fetch efectivo (km) UA =Factor de ajuste del viento U =Velocidad del viento (m/s) Longitud de la ola significante (Ls) La longitud de la ola significante (Ls), puede calcularse con la siguiente ecuacin, la cual est en funcin del periodo de la ola (Ts) (USACE 1984 Shore Protection Manual): Ls = 1.56 Ts2 Ts = 0.6238 (UA F)1/3 Donde: Ls =Longitud de la ola significante (m) Ts =Periodo de la ola significante (s) UA =Factor de ajuste del viento F =Longitud del fetch efectivo (km) Determinacin del Bordo Libre Paradeterminarelbordolibre,esnecesariocalcularlasdosvariablesdelasquedepende,que son la sobreelevacin del embalse debido a la marea por viento y el ascenso de las olas sobre la estructura. Adicionalmente,dependiendodelatoleranciadelembalseaquesucedaunsaltodeolapor encima de la corona (tambin conocido como overtopping), se determina la probabilidad de que la ola significante sea igualada o superada. Sobreelevacin del nivel del embalse por viento (S) La sobreelevacin del nivel del embalse es tambin conocida como la marea producida por viento; para calcular este valor se tiene la siguiente ecuacin: S = U2 F K D Donde: S =Sobreelevacin del nivel del embalse (m) F =Longitud del fetch efectivo (km) D =Profundidad media del embalse en la zona del fetch (m) K =Constante relacionada con el esfuerzo cortante = 4850 Ascenso del oleaje sobre el dique (R) Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 50 Elascensodeloleajesobreeldique,tambinconocidocomolamidodelaolaorunup, depende de la pendiente, porosidad y rugosidad de la capa de la cortina. Para el caso de la presa La Higuerilla, en la frontera del dique se consideran aguas profundas (D > Ls/2). Paraelclculodelascensodeloleaje,sehanrealizadoestudiosmuycompletos,habindose elaboradodiversasgrficas,querelacionanelascensoyalturadelaola(R/H0),laesbeltezo pendiente de la ola (H0/L0) y la pendiente del dique; as mismo, para el uso de dichas grficas es necesariocontarconinformacindeldiquetalcomolapendientedeltalud,surugosidady permeabilidad. Bordo libre (BL) BL = S + R Donde: BL =Bordo libre (m) S =Sobreelevacin por marea de viento (m) R =Ascenso de la ola sobre el talud del embalse (m) Al considerar la altura de la ola significante (Hs), existe una probabilidad del 13 por ciento de que el bordo libre sea alcanzado o rebasado. Para el caso de la presa La Higuerilla, se requiere que el bordolibresearebasadosloen1porcientodeloscaso,porlocuallosclculosdebern considerarse con una H1 = 1.67 Hs Clculos En la siguiente tabla se muestran los datos calculados de las caractersticas del oleaje, utilizando lasfrmulasdescritasenelcaptuloIII.2.Asimismo,secalculalasobreelevacindelniveldel embalseporviento.ElmtodoempleadocorrespondealestablecidoenelShoreProtection Manual, USACE, 1984. R Hs Cortina Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 51 U UA HsTsLsS (km/h)m/s(m)(s)(m)(m) 13637.7861.840.942.368.730.02 16646.1179.021.202.5710.280.04 19453.8995.721.452.7411.680.05 23063.89118.011.792.9313.430.07 25069.44130.761.983.0414.380.08 Donde: U =Velocidad del viento UA =Factor de ajuste del viento Hs = Altura de la ola significante Ts = Periodo de la ola significante Ls = Longitud de la ola significante S =Sobreelevacin por marea de viento (m) Paradeterminarelascensodelaolasobreeltaluddelembalse,seempleanacontinuacin diversas grficas: Grfica de la fig. 9 del artculo de Springall (UNAM-Mxico, 1970). Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 52 Hs/Ls R/H (grfica) R (m) BL (m) H1H19/Ls R/H1 (grfica) R (m) BL1 (m) 0.110.510.480.501.500.170.410.620.64 0.120.500.600.641.920.190.400.770.80 0.120.500.730.782.320.200.390.920.96 0.130.490.880.952.860.210.391.121.19 0.140.480.951.033.170.220.381.211.29 Donde: Hs =Altura de la ola significante Ls =Longitud de la ola significante R =Ascenso del oleaje sobre el dique BL =Bordo libre H1 =Altura de la ola con una probabilidad de 1% de igualar o superar la ola significante BL1 = Bordo libre para H1 Grfica del Shore Protection Manual (USEACE, USA, 1984) (comparacin taludes lisos y de enrocamiento). Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 53 Hs/gTs2 R/HsRBLH1 H1/gTs2 R/H1RBL1 (grfica)(m)(m) (grfica)(m)(m) 0.0170.450.420.451.500.0270.320.480.50 0.0190.410.490.531.920.0300.300.580.59 0.0200.400.580.632.320.0320.290.660.68 0.0210.400.710.782.860.0340.260.740.77 0.0220.390.770.863.170.0350.250.790.82 Donde: Hs =Altura de la ola significante Ts =Periodo de la ola significante R =Ascenso del oleaje sobre el dique BL =Bordo libre H1 =Altura de la ola con una probabilidad de 1% de igualar o superar la ola significante BL1 = Bordo libre para H1 Grfica del Shore Protection Manual (USEACE, USA, 1984) (talud de enrocamiento 2:1, base impermeable) Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 54 Hs/gTs2

R/HsRBLH1

H1/gTs2

R/H1RBL1 (grfica)(m)(m)(grfica)(m)(m) 0.0170.860.810.831.500.0270.620.930.95 0.0190.780.930.971.920.0300.561.071.09 0.0200.761.101.152.320.0320.521.211.23 0.0210.741.321.392.860.0340.491.401.42 0.0220.701.391.473.170.0350.481.521.55 Donde: Hs =Altura de la ola significante Ts =Periodo de la ola significante R =Ascenso del oleaje sobre el dique BL =Bordo libre H1 =Altura de la ola con una probabilidad de 1% de igualar o superar la ola significante BL1 = Bordo libre para H1 CamposAranda,ensuartculoPropuestadecriteriosparalaelaboracindeestudios hidrolgicos, menciona el siguiente procedimiento para el clculo del BL en medianos ygrandes embalses (altura de cortina > 15.24 m y vol. De almacenamiento > 763,550 m3), segn Saville et al, 1963. Altura de ola significativa Hs: Hs =0.00513 F0.47 U1.06 Altura de ola de diseo HD: HD para cortina de enrocamiento = 1.00 Hs Sobreelevacin por marea de viento (S): S = U2 F 62 772D Altura de diseo por oleaje (H0), utilizando la grfica: Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 55 Por ltimo, el bordo libre mnimo se calcula: BL = S + H0 UHsHD Talud cortina H0/HDH0SBL (km/h)(m)(m)(grfica)(m)(m)(m) 1360.880.881:2.51.231.090.021.11 1661.091.091:2.51.231.340.041.38 1941.291.291:2.51.231.580.051.63 2301.541.541:2.51.231.890.071.96 2501.681.681:2.51.232.070.082.15 Donde: U =Velocidad del viento de diseo Hs = Altura de la ola significante HD = Altura de la ola de diseo H0 = Altura de diseo por oleaje S =Sobreelevacin por marea de viento (m) BL = Bordo libre mnimo TABLA RESUMEN Acontinuacinsemuestralatablaresumendelosclculosdelbordolibrerealizadosconlos diferentes mtodos: Velocidad de diseo Bordo libre(m) Mtodo Shore Protection Manual 1984Saville et al., 1963 (km/h) Grfica de Springall Grfica comparacin taludes lisos y de enrocamiento Grfica enrocamiento graduado, 2:1 Campos Aranda (ICE 1978) 1360.640.500.951.11 1660.800.591.091.38 1940.960.681.231.63 2301.190.771.421.96 2501.290.821.552.15 Adoptando un criterio conservador, se define como bordo libre mnimo para la presa La Higuerilla 2.00 m. Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 56 VI.1.4 DISEO DE LA OBRA DE EXCEDENCIAS Obra de Excedencias. Dado el tipo de cortina elegido (materiales graduados), se propuso que la obra de excedencias de la presa La Higuerilla, estuviese alojada en la margen derecha del ro, aprovechando la topografa delaboquilla,estaestructuraestarcompuestaporuncanaldellamada,unvertedorde demasasconcimaciotipoCreagerdedesarrollorectolongitudinalalacortina,uncanalde desfogue con curvatura hacia el cauce y cubeta deflectora para evitar en lo posible la socavacin de la zona aledaaa la descarga. De acuerdo al estudio hidrolgico realizado para el sitio La Higuerilla, se obtuvo un gasto mximo probable parael periodo de retorno de 10,000 aos, de 1,800 m3/s, sin embargo en la revision efectuada por la GASIR y remitida a la DIRECCIN LOCAL CONAGUA BAJA CALIFORNIA SUR, segn Memorando No. BOO.05.0202.- 521, con fecha del 17 de abril de 2012,se obtuvo que al Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 57 aplicarelmtododelHidrogramaTriangular,elcaudalpicocorrespondeaungastode1,884 m3/s,asociadoaunperiododeretornode10,000aos,conunvolumende69.86Mm3,porlo que la Gerencia de Aguas Superficiales e Ingenieria de Rios (GASIR), recomienda se emplee este valorobtenidoparaeldiseodelaobradeexcedencias,paralocualsedeberconsiderarun bordo libre de al menos 1.5 metros. Se presenta el hidrograma triangular que cumple con lo recomendado por la GASIR. Paradefinirlalongituddelacrestavertedora,serealizunanlisisendondeloselementosen juegosonlacurvadereascapacidadesdelvaso,laelevacindelNAMOylalongituddela cresta vertedora. Como en este caso ya se tiene propuesta la cota de la corona (187 msnm) y la altura del bordo libre(2metros),sedeterminaquelacotadelNAMEes185msnm,porloqueelanlisisdel vertedortomaencuentaestascotas,variandolalongitudedelvertedorytransitandolaavenida Tc= = 7.00 horas= 7.70 horasArea = 242.580 km2= 12.90 horasTr (aos) Qp(m3/s) Vol (hm3)10000 1884.0 69.86= 20.60 horasMETODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR (HUT)TbHeA 0.556Q= p260 0TcTc . Tp + =Tr Tp Tb + = Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 58 de diseo para un Tr de 10,000 aos, nos arroja la carga hidraulica sobre la cresta y con esto se determinan las posibles cotas del NAMO.Los resultados del anlisis se presentan en la siguiente tabla. VERTEDOR DE DEMASIAS CRESTA LIBRE EN EL SITIO LA HIGUERILLA NAMO 182LongitudCarga Gasto de entrada Gasto de salidaRegulacion NAMONAMEBLCORONA 705.17188417621226.48%179.831852187 754.94188417651196.32%180.061852187 804.74188417701146.05%180.261852187 854.56188417741105.84%180.441852187 904.4188417771075.68%180.61852187 954.25188417811035.47%180.751852187 1004.11188417841005.31%180.891852187 1053.9818841785.598.55.23%181.021852187 1103.8618841787975.15%181.141852187 1153.7518841789955.04%181.251852187 1203.6518841791934.94%181.351852187 1253.5518841792924.88%181.451852187 1303.4618841792924.88%181.541852187 1353.3718841794904.78%181.631852187 1403.2918841795894.72%181.711852187 1453.2218841796884.67%181.781852187 1503.1518841797874.62%181.851852187 70809010011012013014015033.544.55 1,7501,7601,7701,7801,7901,800LONGITUD DE VERTEDOR EN MTS GASTO DE SALIDA EN M3/S CARGA SOBRE EL VERTEDOR EN MTS. VERTEDOR DE DEMASIAS VASO IHIGUERILLA GASTOS DE SALIDA - LONGITUD - CARGACARGA SOBRE EL VERTEDOR CRESTA LIBRE Series1 Estudio Hidrolgico del Proyecto Ejecutivo de la Presa para Recarga de Acuifero La Higuerilla, Mpio. de Comond, Estado de Baja California Sur 59 Seanexaaestedocumentolashojasdeclculousadasparaeltrnsitodelaavenidamaxima probable por el vertedor de demasas. Se propone que el vertedor tenga una longitud de cresta de 105 metros, con una carga hidraulica de 3.98 metros, resultando un NAMO a la elevacin 181.02, redondeando la cota del NAMO a la elevacin 182 msnm, y una longitud de vertedor de 105 metros. Con esto y de acuerdo al funcionamiento de vaso se obtiene una recarga al acuifero de 2.16 Mm3 anuales. Resultados del anlisis del trnsito de la avenida mxima probable para el vaso La Higuerilla: ConceptoCantidad Elevacin de la cresta vertedora181.00 m.s.n.m. Longitud del vertedor105 m Carga sobre el vertedor4.00 m Elevacin del NAME185.00 m.s.n.m. Bordo libre2.00 m Elevacin de la corona187.00 m.s.n.m. Gasto mximo de entrada al vaso para un Tr de 10,000 aos 1,884 m3/s Gastomximodesalidaalvasoparaun Tr de 10,000 aos 1,785.5 m3/s % de regulacin del gasto de entrada 5.23% Capacidad de conservacin 7.9 Mm3 Capacidad til 6.45 Mm3 Azolve 1.45 Mm3

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