Hidrología 1 Estado actual

El trazado proyectado para la variante de la carretera C-53 a su paso por Bellcaire d'Urgell cruza dos torrentes que sirven de desagu e para las aguas recogidas por dos cuencas de una extensio n considerable pero poca pendiente.

Los torrentes se encuentran en los puntos kilome tricos PK 1+285 y PK 3+560 de la variante proyectada.

4.2 Caudales

Para calcular los caudales aportados por los diferentes torrentes se ha aplicado el me todo racional, de acuerdo con la Instruccio n 5.2-IC "Drenaje superficial" y con las "Recomanacions te cniques per als estudis d’inundabilitat d’a mbit local" de la Age ncia Catalana de l'Aigua.

El me todo utilizado tiene en cuenta el a rea de la cuenca hidrolo gica y, adema s, considera la hipo tesis de que la capacidad de infiltracio n es constante y, al menos una vez, se alcanza el caudal de equilibrio.

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4.2.1 Formulación

La expresio n que da el caudal de escorrentí a de una cuenca es:

Q=C⋅It⋅A K

donde:

 C: Coeficiente de escorrentí a de la cuenca, que representa el porcentaje

de lluvia que escurre de manera directa.

 It: Ma xima intensidad media de precipitacio n correspondiente al

perí odo de retorno considerado y a un inte rvalo igual al tiempo de concentracio n.

 A: A rea de la cuenca.

 K: Coeficiente de uniformidad, que depende del a rea de la cuenca.

Por tanto, sera necesario determinar los coeficientes de escorrentí a, el a rea y el coeficiente de uniformidad para cada una de las cuencas.

4.2.2 Características físicas de las cuencas

Las caracterí sticas fí sicas de cada una de las cuencas hidrolo gicas son las siguientes:

Cuenca A rea (km2_{) Desnivel (m) Longitud (km)} Pendiente

media Tc (h)

1 3,81 100 2,93 0,03 1,29

2 8,54 110 3,28 0,03 1,41

Donde el tiempo de concentracio n se ha encontrado de acuerdo con la expresio n:

Tc=0,3⋅(

L J0,25)

0,76

siendo:

 L: Longitud del cauce principal en km.

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4.2.3 Determinación del coeficiente de escorrentía

No toda el agua que llega de la lluvia a la superficie del terreno comienza a circular por la superficie, si no que parte de ella se infiltra en el terreno. El porcentaje de agua que circula por la superficie del terreno es el que representa el coeficiente de escorrentí a.

Suponiendo que durante la precipitacio n, o al menos una vez alcanzado el caudal de equilibrio, la capacidad de infiltracio n de la cuenca es constante, el coeficiente de escorrentí a se obtiene con la expresio n siguiente:

C=(Pd/P0−1)⋅(Pd⋅P0+23) (Pd/ P0+11)

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donde:

 Pd: Precipitacio n diaria correspondiente al periodo de retorno.

 P0: Umbral de escorrentí a, es decir, cantidad de lluvia necesaria para que

comience a producirse la circulacio n de agua por la superficie del terreno.

El valor de P0 se puede estimar a trave s de las Tablas 8.1 y 8.2 del documento

"Recomanacions te cniques per als estudis d'inundabilitat d'a mbit local" de la Age ncia Catalana de l'Aigua.

Segu n el tipo de terreno y el uso del suelo se considera un cierto valor del umbral de escorrentí a P0. En el caso aquí estudiado se considera que los suelos tienen una

capacidad de infiltracio n moderada (grupo B). En cuanto a los usos del suelo, se tienen campos de cultivo densos, praderas y suelo urbano.

Con las diferentes proporciones de estos suelos para cada una de las cuencas se determinan los diferentes umbrales de escorrentí a asociados.

El umbral de escorrentí a se ve afectado por un coeficiente corrector (llamado multiplicador del para metro P0). Este coeficiente refelja la variacio n regional de la

humedad en el suelo al comienzo de lluvias significativas e incluye una mayoracio n para evitar sobrevaloraciones del caudal de referencia a causa de ciertas simplificaciones del tratamiento estadí stico del me todo hidrometeorolo gico, el cual ha sido contrastado en diferentes ambientes de la geografí a estatal. En Catalunya el

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______________________________________________________________________ 8 coeficiente corrector adopta el valor de 1,3.

Teniendo en cuenta los valores de los diversos Pd para los diferentes periodos de

retorno considerados, resulta la siguiente tabla de coeficientes de escorrentí a:

Cuenca Coeficiente de escorrentí a (C)

T = 100 an os T = 500 an os

1 0,32 0,41

2 0,31 0,4

Los usos del suelo, en porcentaje, para cada cuenca son los siguientes:

Cuenca Porcentaje de usos del suelo

Cultivo denso Pradera Suelo urbano

1 55 40 5

2 58 39 3

4.2.4 Determinación de las máximas intensidades medias de precipitación

Para determinar las ma ximas intensidades medias de precipitacio n correspondientes a los periodos de retorno considerados y a un intervalo igual al tiempo de concentracio n, la fo rmula a utilizar es la siguiente:

It=( P_d' 24)⋅11 (280,1_−t c 0,1₎ (280,1₋₁0,1₎ donde:

 Pd': Precipitacio n media diaria del periodo de retorno asociado a Pd,

mayorada por un coeficiente KA que depende del a rea de la cuenca, de

manera que:

KA = 1 si el a rea de la cuenca es ≤ 1 km2

KA = 1 – log(a rea)/15 si el a rea de la cuenca es > 1 km2

______________________________________________________________________ 9 Por tanto, para las diferentes cuencas se obtienen unos valores de It asociados a

diferentes periodos de retorno, tal como se muestra en la siguiente tabla:

Cuenca Máximas intensidades medias It (mm/h)

T = 100 años T = 500 años

1 43,39 56,46

2 41,06 53,43

4.2.5 Caudales de cálculo

De acuerdo con lo que dice la Instruccio n 5.2-IC "Dremaje superficial" del Ministerio de Fomento y las "Recomanacions te cniques per al disseny d'infraestructures que interfereixen amd l'espai fluvial" de la Age ncia Catalana de l'Aigua, para dimensionar el drenaje transversal de la carretera es necesario considerar los caudales asociados a un periodo de retorno de 100 an os en el caso de rieras y de 500 an os en el caso de rí os. Por otra banda, para dimensionar el drenaje longitudinal, el periodo de retorno a tener en cuenta es de 25 an os.

La siguiente tabla resume los diferentes caudales de disen o para cada una de las cuencas o rieras que cortan a la variante:

Cuenca Caudales de disen o (m3/s)

T = 100 an os T = 500 an os

1 15,84 26,46

2 33,5 56,07

5 Drenaje transversal