Estado Libre Asociado De Puerto Rico DEPARTAMENTO de RECURSOS NATURALES y Ambientales

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Estado Libre Asociado De Puerto Rico DEPARTAMENTO de RECURSOS NATURALES y Ambientales

0 8 S E P 2003

ING GREGORY L MORRIS 250 TANCA STREET PO BOX 9024157

OLD SAN JUAN PR 00902-4157 Estimado ingeniero Morris: Estudio Hidrológico-Hidráulico Atlantic Beach Resort - -Loíza

C-1-2003-031 -

(200314287)

Hemos evaluado los documentos sometidos en relación al asunto descrito en epígrafe.

Mediante el estudio se propone una alternativa de detención y percolación al terreno para manejar las escorrentías a generarse debido al desarrollo.

La eficacia y eficiencia del sistema de infiltración o percolación es de entera responsabiliddd de la Administración de Reglamentos y Permisos (ARPE) por lo que el proponente deberá certificarlo ante dicha Agencia y corresponde a ARPE aceptar el mismo.

El Departamento de Recursos Naturales y Ambientales no tiene objeción al estudio con la condición de que en la fase de diseño y construcción se cumpla con proveer el área mínima necesaria para infiltración con la profundidad y el tipo de terreno recomendado en el estudio para utilizarse como relleno, para la disposición de las aguas pluviales según el flujo calculado y que todas las demás recomendaciones del estudio sean incorporadas en el diseño y construcción.

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Ing. Gregory L. Morris C-1-2003-031 Página - 2

Las obras propuestas podrían requerir un permiso del Cuerpo de Ingenieros bajo la Sección 404 de la Ley de Agua Limpia, ya que puede haber una descarga de material en terrenos jurisdiccionales. También podría requerir un permiso de dicha entidad federal bajo la Sección 10 de la Ley de Ríos y Puertos ya que las estructuras propuestas podrían afectar o estar en aguas jurisdiccionales.

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“ATLANTIC BEACH RESORT”

ESTUDIO HIDROLOGICO E HIDRAULICO

LOIZA – PUERTO RICO

TABLE OF CONTENTS

1 INTRODUCCION ...1

1.1 Ubicación y Descripción del Proyecto ...1

1.2 Propósito y Alcance del Estudio...1

1.3 Limitaciones del Informe y Advertencia...2

1.4 Autorización...2

1.5 Personal Envuelto en Estudio...2

2 DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO...3

2.1 Topografía y Cuerpos de Agua ...3

2.2 Mapas de Inundación y Estudios Previos...3

2.3 Observaciones de Campo...3

2.4 Data de Campo ...4

2.5 Pruebas de Infiltración...4

• Descripción de Prueba y Localización...4

• Resultados ...4

3 ENFOQUE DEL ESTUDIO...5

3.1 Concepto del Sistema Hidráulico...5

3.2 Metodología ...5 • Sub-Cuencas...5 4 HIDROLOGÍA...8 5 ANALISIS HIDRAULICO...10 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...11 7 REFERENCIAS ...12

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa de Localización del Proyecto.

Figura 2: Componentes del Proyecto de Atlantic Beach.

Figura 3: Mensura del Área del Proyecto.

Figura 4: Mapa de Inundación de Junta de Planificación (Hoja 11A; mayo, 1999).

Figura 5: Localización de Pruebas de Infiltración.

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1: Resultados de Pruebas de Infiltración.

Tabla 2: Granulometría de Arena a Utilizar como Relleno.

Tabla 3: Parámetros Hidrológicos para Condición Post Desarrollo.

Tabla 4: Lluvia de 24 horas (Informe Técnico 42).

Tabla 5: Resultados Hidrológicos para Condición Post Desarrollo, evento 100-años.

Tabla 6: Área de Infiltración Requerida.

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“ATLANTIC BEACH RESORT”

ESTUDIO HIDROLOGICO E HIDRAULICO

LOIZA – PUERTO RICO

1

INTRODUCCIÓN

1.1

1.2

Ubicación y Descripción del Proyecto

El proyecto se ubica en un predio de 7.91 cuerdas de terreno, colindante con el Océano Atlántico, y localizado en el Bo. Medianía Alta de Río Grande. El área del proyecto se accesa mediante la PR-3, salida PR-187 Km 7. La ubicación del proyecto se ilustra en el mapa de localización presentado como Figura 1.

El proyecto “Atlantic Beach Resort” tiene como propósito el desarrollo de un complejo residencial de alta calidad que consiste de un área residencial y estacionamiento de aproximadamente 5.06 cuerdas, con el restante siendo áreas verdes y playa. El desarrollo incluirá la segregación de los terrenos y la construcción de la infraestructura de carreteras, encintados, aceras, drenajes pluviales, instalaciones eléctricas, de teléfono y de cable T.V., facilidades de agua potable y sanitaria y la construcción de las estructuras residenciales. El proyecto será de acceso controlado. La configuración del proyecto se ilustra en la Figura 2.

Propósito y Alcance del Estudio

Este informe resume los resultados obtenidos del estudio hidrológico e hidráulico preparado para el proyecto, e incluye el siguiente análisis:

• Pruebas de infiltración del para determinar los parámetros del suelo.

• Análisis H-H para determinar el área necesaria a usarse para infiltrar la escorrentía pluvial generada por el proyecto en eventos de lluvia de 100-años, sin que haya escurrimiento fuera de la propiedad. Este cumple con el requisito

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establecido en el reglamento #3 de la Junta de Planificación de no aumentar el pico de las descargas pluviales fuera del proyecto.

• Proveer recomendaciones para la protección contra inundaciones costaneras basado en mapas de la Junta de Planificación y de FEMA.

Los resultados de este estudio se deben usar como base para el diseño civil del proyecto.

1.3

1.4 Autorización

1.5

Limitaciones del Informe y Advertencia

Será la responsabilidad del ingeniero de campo o del consultor geotécnico del proyecto adaptar las recomendaciones del diseño hidráulico incluidas en este estudio al terreno y otras condiciones del proyecto que estén relacionadas con la estabilidad de los taludes, conflictos con infraestructura, etc.

El estudio fue autorizado por contrato con la oficina de Gutiérrez-Latimer, Arquitects.

Personal Envuelto en Estudio

Proyecto: ATLANTIC BEACH RESORT– Loíza, P.R. Arquitecto: Gutiérrez-Latimer

Ingeniero Hidráulico: Gregory L. Morris & Associates

Gregory L. Morris; PE., PHD.

Francisco J. Rodríguez-Ema; MSCE.

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DESCRIPCIÓN DEL AREA DE ESTUDIO

2.1

2.2

2.3

Topografía y Cuerpos de Agua

La topografía del predio es llana y varía aproximadamente de 1 a 3 metros sobre el nivel del mar y está compuesta de suelos arenosos (“Cataño Sand”) según el mapa de suelos del área de Humacao. El predio observa haber sido impactado por la extracción de arena. La escorrentía pluvial generada por el predio drena directamente al terreno arenoso dentro del mismo proyecto. El Océano Atlántico colinda con la parte norte de este predio, pero el área del proyecto está separada del mar por una pequeña duna de arena y por ende no drena hacia el mar por escorrentía superficial. Durante eventos de lluvia, aguas pluviales forman lagunas temporeras en los puntos bajos del predio. La Figura 3 ilustra la topografía del área del proyecto.

Mapas de Inundación y Estudios Previos

Según el mapa de inundación de la Junta de Planificación (Hoja 11A, mayo 1999), la porción sur del predio esta ubicada en Zona-2, mientras que la porción norte (colindante con el Océano Atlántico) esta ubicada en la Zona-IM. El nivel de inundación reglamentaria en la Zona-2 es de 2.0 metros mientras que el nivel de inundación en la Zona-IM es de 2.6 metros debido al embate de las olas. El mapa de inundación de la Junta de Planificación se encuentra ilustrado en la Figura 4.

Observaciones de Campo

Varias visitas de campo se efectuaron durante octubre del 2002. Mediante inspección ocular y entrevistas con los vecinos del área se confirmó la información de los mapas de inundación y los mapas de suelo. El área del proyecto se divide con la playa mediante una duna de arena. Se pudo apreciar pequeñas depresiones dentro del área del proyecto en donde la escorrentía pluvial se infiltraría en el terreno. No se identificó cuenca extramuros que drenara hacia el área del proyecto.

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2.4

2.5

Data de Campo

Gutiérrez-Latimer nos proveyeron la agrimensura topográfica del proyecto, preparada y certificada por Ing. Roberto A. Guzmán, lic. #13834. La información topográfica está incluida en el bolsillo trasero de este informe.

Pruebas de Infiltración

• Descripción de Prueba y Localización

Pruebas de infiltración se llevaron a cabo para evaluar la razón de infiltración de los suelos del predio del proyecto. Dichas pruebas fueron hechas por Suelos Inc. en su estudio titulado “Geotechnical Engineering Report on Preliminary Subsoil Exploration for the Proposed Atlantic Beach Resort, Río Grande, Puerto Rico”. Estas pruebas se llevaron a cabo siguiendo el procedimiento de la Junta de Calidad Ambiental. Se hicieron pruebas en cuatro puntos diferentes a través del predio. La localización de las pruebas está ilustrada en la Figura 5.

• Resultados

La Tabla 1 demuestra los resultados de las pruebas de infiltración. Tabla 1: Resultados de Pruebas de Infiltración.

Localización Razón de Infiltración (pulg./hr)

B-1 30.0

B-2 2.6 a/

B-3 N/A a/

B-4 60.0 a/ Los valores de precolación bajos (B-2 y B-3) corresponden a áreas de nivel freático alto, lo cual

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3

ENFOQUE DEL ESTUDIO

3.1

3.2 Metodología

Concepto del Sistema Hidráulico

Bajo las condiciones presentes de pre-desarrollo, los suelos arenosos del área (Arena Cataño – Cf, ver Figura 6) no generan una cantidad significativa de escorrentía. Esta condición será alterada cuando se cambie el uso del terreno debido al desarrollo del proyecto. Bajo la condición actual el sitio no genera escorrentía superficial. En cumplimiento con los requisitos del Reglamento #3 de la Junta de Planificación, el proyecto no debe de generar escorrentía superficial luego del desarrollo.

Bajo las condiciones propuestas, el predio del proyecto estará completamente desarrollado con unidades de viviendas, estacionamientos, áreas recreativas y áreas verdes. Se propone impermeabilizar un 64% del predio, que actualmente no tiene desarrollo alguno. El área completa del proyecto (7.91 cds) en condiciones post-desarrollo fue analizada para determinar cuanta área habría de segregarse para infiltrar la totalidad de un evento de lluvia con 100-años de intérvalo de recurrencia.

Para simular el comportamiento del sistema natural, el sistema pluvial utilizara la infiltración natural del terreno como el medio de disponer la escorrentía superficial. Por ende, todo el sistema de drenaje pluvial será en base a drenaje superficial.

• Sub-Cuencas

El área del predio se sub-dividió en áreas impermeables (estructuras, calles, etc.), áreas verdes, y áreas de infiltración. Casi toda la lluvia que cae sobre el área impermeable descarga al área de infiltración, mientras que la lluvia que cae sobre las áreas verdes pueden infiltrarse antes de llegar superficialmente al área de infiltración. El área de infiltración recibe escorrentía pluvial de estas dos áreas previamente mencionadas, más la lluvia que cae sobre ella misma. Cómputos hidráulicos se llevaron a cabo con una hoja de cálculos para determinar la relación mínima recomendada del área de infiltración a áreas de desarrollo impermeable.

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Los cómputos de escorrentía se basan en la información de lluvia del Servicio de Conservación de Recursos Naturales y usando su ecuación para calcular el exceso de lluvia. Dicha ecuación tiene la siguiente forma:

(

)

(

)

(pulgadas) a Acumulativ Total Lluvia (pulgadas) Exceso en Lluvia Curva de Número (pulgadas) Potencial ón Infiltraci 10 1000 (pulgadas) Inicial n Abstracció : 2 . 0 : 0 8 . 0 2 . 0 NTONCES I 2 = = = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = × = = × + × − = ≥ P Pe CN : CN S S Ia Dónde Pe SINO S P S P Pe E Ia P S

Para términos del análisis, se asumió que la lluvia en exceso se convertía directamente a escorrentía pluvial y llegaba al área de infiltración inmediatamente después de tocar el terreno. Esta presunción provee un factor de seguridad al análisis. La razón de infiltración usada fue de 5 pulg./hra. Este valor es muy conservador con los valores informados por estudios en el campo (Tabla 1) en áreas donde la prueba no fue afectada por nivel freático alto.

Se requiere que todo relleno en áreas verdes y el área de infiltración sea arena limpia con las características señaladas en la Tabla 2.

Tabla 2: Granulometría de Arena a Utilizar como Relleno.

Descripción Valor

D50 > 0.3 mm

% < 0.062 mm < 10%

(12)

Este tamaño ha sido determinado basado en las arenas presentes en el predio de acuerdo a las curvas granulométricas en el estudio de suelos. Este relleno, requerido para proteger contra el nivel de inundación, también sirve para eliminar limitaciones en la tasa de precolación debido a una condición de nivel freático alto.

Los cálculos hidráulicos para determinar el área de infiltración requerida también tomaron en consideración una elevación máxima definida para dicha área. La profundidad máxima del agua en el área de infiltración se mantuvo menor de 1 pie.

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HIDROLOGIA

No se llevó a cabo un análisis pre-desarrollo, ya que en dicha condición el predio no genera escorrentía pluvial. El análisis para la condición post-desarrollo se enfocó en el evento de diseño de mayor intensidad, el evento de 100-años, para determinar los parámetros de diseño para el evento más crítico. Los cómputos de las áreas se obtuvieron mediante los planos del proyecto propuesto (ver Figura 2). La Tabla 3 demuestra los parámetros de las cuencas hidrográficas.

Tabla 3: Parámetros Hidrológicos para Condición Post Desarrollo.

Suelo Cuenca Área (cds) CN

Cf (tipo A) Desarrollo 5.06 95.0

Área Verde 2.85 39.0

Los suelos dentro del predio del proyecto se determinaron con el Mapa de Suelos de Humacao, Puerto Rico publicado por el Servicio de Conservación de Suelos (Boccheciamp, 1977). Figura 6 ilustra el proyecto sobre el mapa de suelos. La cubierta de suelo es homogénea a través del predio completo y está compuesto de Arena Cataño (Cf), con clasificación hidrológica “A” designando un suelo de alta permeabilidad. El Número de Curva (CN) representa el potencial de escorrentía de la cuenca y se estimó con el tipo de suelo, el uso de terreno y la condición de humedad antecedente II. La Tabla 3 resume los números de curva para los usos de terrenos, de acuerdo a la publicación TR-55.

La data de lluvia utilizada en los cómputos hidrológicos fue obtenida de Informe Técnico 42 del Departamento Federal de Comercio (1961). En el área del proyecto, la lluvia de 100-años de duración de 24 horas tiene una profundidad de 12.5 pulgadas. La Tabla 4 ilustra las profundidades de diferentes eventos de lluvia con duración de 24 horas.

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Tabla 4: Lluvia de 24 horas (Informe Técnico 42).

Evento de Lluvia (24hrs) Profundidad (pulg.)

2-años 5.30 25-años 10.0

100-años a/ 12.5

a/ evento de lluvia utilizado en el análisis

En la Tabla 3 se encuentran los resultados del análisis hidrológico para el evento de lluvia de 100-años de recurrencia.

Tabla 5: Resultados Hidrológicos para Condición Post Desarrollo, evento 100-años. Condición Cuenca Volumen de Escorrentía (ac-pies)

Post-Desarrollo Desarrollo 0.78

(15)

5

ANALISIS HIDRAULICO

El modelo hidráulico fue construido usando una hoja de cómputos para calcular el área de infiltración requerida para mitigar las aguas pluviales del proyecto después de construido. Copia electrónica del archivo con el modelo esta incluida en disco como un anejo a este estudio.

El modelo preparado para la condición post-desarrollo determina la relación que se debe de mantener de áreas de infiltración a áreas de desarrollo. La profundidad máxima en el área de infiltración se estableció a 0.3 mts. Usando esta profundidad, el evento de lluvia de 100-años y los parámetros hidrólogos de las cuencas, se determino que por cada m2 de terreno desarrollado, se tiene que segregar 0.38 m2 de áreas de infiltración, para no desbordar la charca de infiltración. La Tabla 6 presenta la relación de áreas para el proyecto según diseñado.

Tabla 6: Área de Infiltración Requerida.

Uso de Terreno Área (cds)

Área Desarrollada 5.06

Área Verde 0.93

Área de Infiltración 1.92

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6

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. El tipo de terreno utilizado como relleno en las áreas verdes y áreas de infiltración debe ser de arena con las características señaladas en la Tabla 2.

2. El nivel de piso para el proyecto debe de ser 0.5 mts mayor al nivel de inundación por marejada establecido por los mapas de la Junta de Planificación (ver Tabla 7). Tabla 7: Niveles de Piso Recomendado.

Distancia del Mar Nivel Mínimo Piso Nivel Mínimo Estacionamiento

< 300 mts 3.1 2.6

> 300 mts 2.5 2.0

3. Las áreas de infiltración se deben sembrar con grama y otra vegetación para utilizarse como parte del área verde del proyecto.

4. Se debe de mantener la integridad natural de la duna que separa el predio del proyecto con la playa.

5. Se debe de mantener una relación de 0.38 m2 de área de infiltración por cada 1.00 m2 de área desarrollada. Si se retiene el área de desarrollo propuesta de 5.06 cds, se necesitarían 1.92 cds de áreas de infiltración. El área de infiltración debe tener una profundidad mínima de 0.3 mts.

6. El área de infiltración total requerida se debe de sub-dividir a través del predio del proyecto para tener múltiples áreas pequeñas en donde se recogen las aguas pluviales en vez de una sola área grande.

7. Todas las estructuras impermeables (techos, calles, etc.) deben de drenar superficialmente hacia las áreas de infiltración mediante zanjas en grama (“grass swales”) en vez de tuberías o estructuras de hormigón.

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7

REFERENCIAS

Chow, V.T. 1959. Open Channel Hydraulics.. McGraw Hill, New York. Maidment, D. 1993. Handbook of Hydrology. Mc Graw Hill, New York.

Boccheciamp, Rafael A. 1978. Soil Survey of Humacao Area of Puerto Rico. USDA Soil Conservation Service. Sheet Num. 8

Junta de Planificación de Puerto Rico, 1992. Reglamento de Lotificación Y Urbanización. Reglamento de Planificación # 3, San Juan, P.R.

Kirpich, Z.P. Time of Concentration of Small Agricultural Watersheds. Civil Eng. American Society of Civil Engineers. Vol. 10 p.362, 1940.

U.S. Department of Commerce, Weather Bureau. Technical Paper Num. 42, Washington D.C. 1961.

U.S. Natural Resources Conservation Service, 1986. Technical Release 55.

Junta de Planificación de Puerto Rico, mayo, 1999. Mapas de Inundación. Hoja 11A, San Juan, P.R.

Suelos Inc. Geotechnical Engineering Report On Preliminary Subsoil Exploration For The

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N

0 .5 1 km

PR-187

ATLANTIC BEACH

“CALLE A”

Figura 1: Mapa de Localización.

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N

0 .5 1 km

SITIO

Figura 4: Proyecto ubicado en mapa de zonas susceptibles a inundaciones

de la Junta de Planificación.

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N

PR-187

“CALLE A”

SITIO

B-1

B-2

B-3

B-4

(23)

N

Ad

Cf

0 .5 1 km

Figura 6: Mapa de Suelos

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(25)

Figure

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References