ANÁLISIS DE LLUVIAS Y CAUDALES PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE DRENAJE TORMENTAL EN LA MICROCUENCA DEL SAHUANAY DE LA. Análisis de precipitación y caudal para el diseño del sistema de drenaje pluvial en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay.
Descripción del problema
Enunciado del Problema
- Problema general
- Problemas específicos
Justificación de la investigación
Objetivos de la investigación
- Objetivo general
- Objetivos específicos
Hipótesis de la investigación
- Hipótesis general
- Hipótesis específicas
El caudal máximo alcanzado es superior a 40 m3/s en un periodo de retorno de 100 años en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay. Las obras de drenaje pluvial existentes no están diseñadas para el caudal máximo en la microcuenca Sahuanay en la ciudad de Abancay.
Operacionalización de variables
Antecedentes
- Antecedentes locales
Marco teórico
- Ciclo Hidrológico
- Geomorfología de la cuenca Sahuanay
- La estación meteorológica
- Información grillada PISCOp
- Análisis estadístico
- Determinación del periodo de retorno y probabilidad de ocurrencia
- Análisis de tormentas
- Tiempo de Concentración (Tc)
- Hietogramas de diseño
- Cálculo de caudales máximos
- Modelo con el software Hec Hms
Sí: área parcial entre capas en km2 A: área total de la cuenca en km2. Lt: longitud total de los cursos de agua en km A: superficie total de la cuenca en km2.
Marco conceptual
Es el cálculo de los números que representan una muestra de agua, procedimiento en el que se logra la máxima resumen de las características del fenómeno estudiado (CHOW Y MAIDMENT, 1994). f) Estación pluviométrica. Consiste en registrar y medir la cantidad de agua procedente de la lluvia, almacenada en un lugar determinado (ZUCARELLI y HAMMERLY 2013). g) Estación hidrológica. Por tanto, la ciencia que se encarga del estudio del comportamiento de los fluidos incluye uno de los factores de medida de la mecánica de fluidos, ya sea en movimiento o en reposo, además de la interacción con otros sólidos y fluidos (VILLANUEVA DÍAZ et al. 2018).
Ciencia encargada del estudio del agua, así como de su circulación, distribución y propiedades físico-químicas en la superficie, además de su interacción con el medio ambiente (VARGAS et al. 2020). j) Hidrograma unitario. Representación gráfica de la variación de las precipitaciones, con abscisas y ordenadas, reflejando el tiempo y la intensidad de las precipitaciones (ROJAS MARMOLEJO 2018). l) Precipitación. Fracción de agua de lluvia almacenada en la superficie (ROJAS MARMOLEJO 2018). n) Plazo de devolución.
- Tipo y nivel de investigación
- Tipo de investigación
- Nivel de investigación
- Diseño de investigación
- Población y muestra
- Población
- Muestra
- Técnica e instrumentos
El río Sahuanay corresponde a uno de los principales afluentes del río Mariño, que a su vez es afluente del río Pachachaca, y este último desemboca en el río Apurímac, para luego formar el río Ucayali y finalmente desembocar en el Océano Atlántico. Según la codificación Pfastetter en la tabla, la Microcuenca Sahuanay se ubica en la cuenca del río Mariño con nivel 6 y código 499928. A partir de esto, la Microcuenca Sahuanay se delinea en nueve unidades hidrográficas para su posterior análisis. La precipitación máxima en 24 horas al año es la información proporcionada por el SENAMHI de las estaciones meteorológicas de Abancay y Granja San Antonio, así como datos del producto PISCOp del SENAMHI.
La encuesta utiliza la técnica de observación para obtener datos correspondientes a registros y productos del SENAMHI e información satelital.
Análisis de resultados
- Geomorfología de la cuenca Sahuanay
- Tiempo de Concentración (Tc)
- Información meteorológica de precipitación
- Análisis de precipitación
- Análisis de precipitación máxima
A continuación se presentan los parámetros de forma de las 9 unidades hidrográficas y la microcuenca principal de Sahuanay. Figura 32—Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes (UH 4999289) En la siguiente figura (UH 9) se observan polígonos de frecuencias de la cuenca, de igual manera la altitud promedio es de 2762.90 m.s.n.m. P1, P2 y P3, que representan la zona alta, zona media y zona baja de la microcuenca del río Sahuanay y según HU, se distribuyen de la siguiente manera.
El gráfico de barras de la zona superior (P1) en la microcuenca Sahuanay muestra el comportamiento del régimen de precipitación anual para cada mes; En el gráfico de barras de la zona media (P2) en la microcuenca Sahuanay, las máximas precipitaciones se observan en los meses de enero, febrero y marzo. En el gráfico de barras de la zona baja (P3) de la microcuenca Sahuanay, las máximas precipitaciones se observan en los meses de enero, febrero y marzo.
Se determinó la lámina de lluvia (en milímetros) y la intensidad de la tormenta asociada al tiempo de concentración (en minutos) de la microcuenca Sahuanay y sus unidades hidrográficas. DATOS DE LLUVIA MÁXIMA EN 24 HORAS. a) Distribuciones de probabilidad de la zona alta (P1) en la microcuenca Sahuanay Tabla 26—Distribuciones de probabilidad con los datos de la zona alta (P1).
Cálculo de caudales máximos en la micro cuenca Sahuanay
- Métodos usados para cuantificación de caudales
Tc: El tiempo de concentración del estanque, en segundos, se puede determinar mediante los métodos habituales o con la ayuda de las gráficas dadas por este método, dependiendo de la superficie y pendiente del estanque. Precipitación máxima diaria, en mm, correspondiente a un período de retorno de 100 años de la zona media P2 = 64,84 mm. En cuanto al tiempo de concentración (tiempo base), “para la zona caracterizada como tropical y de transición tropical”, el tiempo base será la gráfica de la abscisa (Área de la cuenca en Km2) y la pendiente R5, el tiempo base. seria 1 hora.
Como tiempo de concentración elegimos el menor entre el tiempo base y el tiempo de concentración de la piscina, que es 45 minutos o 0,75 horas.
Modelación de la micro cuenca Sahauany
- Modelo con el software Hec Hms
- Hidrograma
- Análisis de Transformación Lluvia Escorrentia en UH
En la unidad hidrográfica 01, que se ubica en una zona alta, observamos que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva representa un caudal pico de 13.70 𝑚. En la unidad hidrográfica 02, que se ubica en una zona alta, observamos que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva se presenta con un caudal máximo de 6,1 𝑚. En la unidad hidrográfica 03, que se ubica en la zona media, observamos que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva alcanza un caudal máximo de 14,7 𝑚.
En la unidad hidrográfica 04, que se ubica en la zona media, se observa que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva alcanza un caudal máximo de 8.80 𝑚. En la unidad hidrográfica 06, que se ubica en la zona media, se observa que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva alcanza un caudal máximo de 5,3 𝑚. En la unidad hidrográfica 07, que se ubica en la zona media, se observa que la duración de la precipitación máxima es de 12 horas, la precipitación efectiva alcanza un caudal máximo de 6.00 𝑚.
Contrastación de hipótesis
- Hipótesis especifica 01
- Hipótesis especifica 02
- Hipótesis especifica 03
Como se desarrolló en esta tarea a partir de la delimitación de la microcuenca de Sahuanay y dividida en 9 unidades hidrográficas, como se puede observar en la Tabla 11 y el Apéndice E, donde se muestran planos y mapas, también se obtuvieron 3 datos de precipitación. rango alto (P1), rango medio (P2) y rango bajo (P3) como se muestra en la Tabla 25; Al realizar cálculos estadísticos de estas precipitaciones se obtienen los hietogramas de diseño de las Tablas 53, 54 y 55 y con estos datos se realiza la modelación hidrológica utilizando el software HEC HMS, como se muestra en la Figura 81, y finalmente un caudal total de 43.10 𝑚 es obtenido. Por tanto, se rechaza la hipótesis nula 𝑯𝟎 y se acepta la hipótesis de investigación 𝑯𝟏. 𝑯𝟎: Las obras de drenaje pluvial existentes están diseñadas para máximo caudal en la Microcuenca Sahuanay en Abancay.
𝑯𝟏: Las obras de drenaje pluvial existentes no están diseñadas para el caudal máximo en la Microcuenca Sahuanay en Abancay. Según la tabla 59, donde se ubican los caudales totales, la tabla 60 proporciona datos de campo sobre las medidas geométricas de la infraestructura de drenaje existente, y la tabla 61 muestra que la capacidad de drenaje es suficiente para cubrir los pasos de diseño. Por tanto, se acepta la hipótesis nula 𝑯𝟎 y se rechaza la hipótesis de investigación 𝑯𝟏.
Discusión
- Análisis de infraestructura hidráulica de drenaje existente
En el puente Maucacalle se tomaron medidas de las dimensiones del canal a una distancia de aprox. De acuerdo a lo observado y a diferencia del esquema existente, se extrajeron los parámetros de diseño, que básicamente serían el flujo como insumo principal. El valor del coeficiente de rugosidad para cada caso depende del material de constitución y su estado de conservación, que en este caso se utilizó n=0,018, para hormigón y un estado de conservación regular según la literatura.
Para cuantificar los parámetros hidráulicos de la infraestructura de drenaje se utilizó la fórmula de Manning. Dado que las velocidades permitidas para el hormigón tienen valores máximos de 5 m/s, valores de velocidad más altos provocan una disminución en la vida útil de la infraestructura de drenaje.
Conclusiones
Para los cuantos de Matemáticas, se observa que hay mucha dispersión entre estos, por lo que el valor promedio se obtuvo 50,57. Se realizó la verificación de la capacidad hidráulica de los drenajes en la microcuenca baja del Sahuanay (Fórmula de Manning), pues ya existe caudal en diferentes puntos de la cuenca. En los tres tramos analizados se puede observar que, para un caudal con un periodo de retorno de 100 años, la capacidad hidráulica del drenaje es suficiente.
El parámetro de evaluación, que es la velocidad, muestra velocidades erosivas del orden de 10 m/s, teniendo en cuenta la velocidad permitida de 5 m/s para el hormigón.
Recomendaciones
El análisis de precipitación y caudal permitirá el diseño hidráulico del sistema de drenaje pluvial en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay. El análisis de precipitación y caudal determina el diseño hidráulico del sistema de drenaje pluvial en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay PROBLEMAS. ¿Qué funciones de distribución de probabilidad ajustan la precipitación máxima de 24 horas en el estudio hidrológico con el objetivo de diseñar un sistema de drenaje pluvial en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay?
¿Cuál es el flujo máximo de precipitación en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay para un periodo de retorno de 100 años? Cuál es la capacidad hidráulica de las obras de drenaje pluvial existentes en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay. Determinar la capacidad hidráulica de los drenajes pluviales existentes en la microcuenca Sahuanay de la ciudad de Abancay.
