dr. oscar rendon davila

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ING CIVIL

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  • Ing Vctor Oscar Rendn Dvila

    Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Profesor Universidad Nacional de San Agustn

    Universidad Catlica Santa Mara, Arequipa

    Doctorando Ingeniera Civil UPC BarcelonaTechMaster en Ingeniera Civil UPC BarcelonaTech

    Ro Ucayali

  • Ing Vctor Oscar Rendn Dvila

    Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    INDICE

    Definiciones

    Lluvia del proyecto

    Transformacin lluvia escorrenta

    propagacin y captacin de aguas

    Drenaje Urbano

    Conclusiones

    Profesor Universidad Catlica Santa Mara,

    Universidad Nacional de San Agustn

    Doctorando Ingeniera Civil UPC BarcelonaTechMaster en Ingeniera Civil UPC BarcelonaTech

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Riesgo : Combinacin de probabilidadde un evento y sus potencialidadesconsecuencias adversas para la saludhumana, herencia cultural y actividadeconmica. (risk)

    Peligro : evento fsico o actividadhumana con el potencial resultado decausar dao. (hazard)

    Vulnerabilidad :

    Caractersticas de un Sistema quedescribe su potencialidad a serdaado.

    Resiliencia : Es la habilidad pararesponder a una situacin peligrosa Chosica - Lima

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Riesgo : f(p,e,s,v)

    Probabilidad : Naturaleza yprobabilidad de un peligro

    Exposicin : grado de exposicin de losreceptores

    Suceptibilidad : suceptibilidad de losreceptores al peligro

    Valor : valor de los receptores

    Pucallpa

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Riesgo : P x C

    Probabilidad : posibilidad deocurrencia de un evento

    Consecuencias : Representa unimpacto econmico social, ambiental,que pueda ser expresadocuantitativamente ( valor monetario),por categorias ( alta, media, baja )

    Percepcin y aceptacin del Riesgo

    Aceptable

    Tolerable

    InaceptableHuayco - Debris Flow -Chosica

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Riesgo : P x C

    Probabilidad : posibilidad deocurrencia de un evento

    Consecuencias : Representa unimpacto econmico social, ambiental,que pueda ser expresadocuantitativamente ( valor monetario),por categorias ( alta, media, baja )

    Percepcin y aceptacin del Riesgo

    Aceptable

    Tolerable

    Inaceptable

    Ro Chosica

  • Escalas de Tiempo en la Ingeniera Hidrolgica

    Freeman Dyson (electrodinmica )

    Destino de nuestra especie estconfigurado por seis escalas.

    Sobrevivir, competir con xito en lasseis. Unidad de supervivencia esdistinta en cada escala.

    Aos: unidad es la persona.

    Dcadas: unidad es la familia.

    Siglos: la unidad es la tribu o la nacin.

    Milenios: La unidad es la cultura.

    Dcadas de Milenios: la unidad es laespecie.

    Eones: , la unidad es toda la vida en elplaneta.

    (Un en= billn de aos )

    En unidades de tiempo , de perodosde la vida la Tierra desde el punto devista geolgico y paleontolgico. Quebrada Chosica

  • Problemtica de la Ingeniera Civil

    Comprender la Ingeniera Civil, no esfcil.

    Es preciso entender que trabajamos condos fuerzas diferentes

    Una de origen natural

    Propuesta por el ser humano.

    Le ha tocado a la Ingeniera Civil, lalucha ms desigual entre todas lasprofesiones.

    Enfrentarse a los Inundaciones,Terremotos y Tsunamis.

    Fuerzas descomunales a las que conciencia, con mucha creatividad ypocos recursos nos enfrentamosfrecuentemente. Arequipa Plaza de Armas

  • Esta el Per expuesto a Riesgos Naturales?

  • Esta Arequipa expuesta a Riesgos Volcnicos?

    El volcn Misti es un volcn activo, potencialmente muy peligroso. Se han

    identificado diferentes estilos eruptivos en la actividad reciente del Misti con

    periodos alternados entre emisin de lavas y erupciones explosivas. Decenas

    de flujos Piroclsticos y al menos 20 episodios de cadas de ceniza producidos

    por erupciones de mediana y de gran magnitud ocurrieron en los ltimos 50 000

    aos (Thouret et al, 2001).

  • El Riesgo Ssmico en Per, es mas importante que el Riesgo Hidrolgico ?

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    Caudal o Precipitacin de diseo:

    Es funcin del periodo de retorno?

    Probabilidad de que ocurra

    Probabilidad de que no ocurra

    Probabilidad de no ocurra en n aos

    Probabilidad de que ocurra por lo menos unavez en n aos

    P

    Vertederos Tous: T=1000 aos; 10000 aos

    El hombre puede creer en lo imposible, pero nunca podr creer en lo improbable Oscar Wilde

    TP

    1

    TP

    11

    NN

    TP

    1

    1

    N

    tR

    1

    11

    N RT

    11

    19975___50_005.0

    975____50__05.0

    475____50__10.0

    TNR

    TNR

    TNR

    9950__100__01.0

    950___100__10.0

    TNR

    TNR

    50__10__18.0

    10___10__65.0

    TNR

    TNR

  • Problemtica de Hidrologa Urbana en el Per

    P

    N

    tR

    1

    11

    N RT

    11

    1

    9975___50_005.0

    975____50__05.0

    475____50__10.0

    TNR

    TNR

    TNR

    9950__100__01.0

    950___100__10.0

    TNR

    TNR

    50__10__18.0

    10___10__65.0

    TNR

    TNR

    Riesgo Falla VIDA ESPERADA DEL PROYECTO

    Permisible (P) 1 2 5 10 20 25 50 100

    0.99 1.01 1.11 1.66 2.71 4.86 5.94 11.37 22.22

    0.95 1.05 1.29 2.22 3.86 7.19 8.86 17.20 33.88

    0.90 1.11 1.46 2.71 4.86 9.20 11.37 22.22 43.93

    0.80 1.25 1.81 3.63 6.73 12.93 16.04 31.57 62.63

    0.75 1.33 2.00 4.13 7.73 14.93 18.54 36.57 72.64

    0.65 1.54 2.45 5.28 10.03 19.56 24.32 48.13 95.76

    0.35 2.86 5.16 12.11 23.72 46.93 58.54 116.57 232.64

    0.25 4.00 7.46 17.89 35.26 70.02 87.40 174.30 348.11

    0.18 5.56 10.59 25.70 50.89 101.28 126.48 252.45 504.40

    0.10 10.00 19.49 47.96 95.41 190.32 237.78 475.06 949.62

    0.05 20.00 39.49 97.98 195.46 390.41 487.89 975.29 1950.07

    0.02 50.00 99.50 247.99 495.48 990.47 1237.96 2475.42 4950.33

    0.01 100.00 199.50 498.00 995.49 1990.48 2487.98 4975.46 9950.42

    0.005 200.00 399.50 998.00 1995.50 3990.49 4987.99 9975.48 19950.46

    Uno no consigue la gloria prediciendo la lluvia, la alcanza construyendo las arcas Lou Gerstner

  • Es nuestra ciudad, susceptiblea eventos naturales extremos?

    De los eventos naturales, losclimatolgicos afectan a laciudad?

    La ciudad es vulnerable antelas precipitaciones extremas ?

    Problemtica del drenaje pluvial en Per

    Tarapoto

  • Las obras de lasMunicipalidades oGobierno Regionalcontemplan laProblemtica hidrolgica ?

    El medio urbano, estapreviendo el futuro?

    Tenemos Plan Maestro deDrenaje Pluvial ?

    Problemtica del drenaje pluvial en Per

  • Problemtica del drenaje pluvial en Per

    Por lo tanto es necesario articular, polticas, planes, programas y proyectos.?

    POLTICAS: Se toman opciones y se definen acciones e instrumentos para alcanzar los

    objetivos.

    PLANES : Establece un marco fijando fines, objetivos generales y determinando prioridades

    de la accin.

    PROGRAMAS : Tienen objetivos medibles y por ende metas que cuantifican su

    cumplimiento.

    PROYECTO: Particularidades de la accin en todas sus fases (diseo, construccin,

    operacin y abandono)

  • Problemtica hidrolgicaLos 4 subproblemas del drenajeurbano :

    Determinar lluvia del proyecto,f(T) que precipitacin se espera ycomo esta se distribuye en el tiempo.

    Que cantidad de precipitacin, deacuerdo a % de impermeabilizacin,se captan por los sumideros, ycuales son los criterios de riesgoasociados.

    Conductos de Drenaje, sean capacesde transportar el fluido, sin que seproduzcan el retorno a la superficie.

    Verter el caudal transportado a unmedio receptor, preservando elmedio ambiente. Arequipa - Per

  • Lluvia del Proyecto Primer subproblema del drenaje urbano

    Anlisis de datos de Lluvia

    Lluvias histricas con registros, queprodujeron inundaciones

    Series temporales de lluvias, dentro delrea de estudio.

    Lluvias de Proyecto, a partir de Curvas deIntensidad Duracin y Frecuencia.

    Depende del tipo de datos que sedisponga, longitud, calidad.

    PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 24 HORAS Estacin Pluviomtrica Juliaca

    PERIODO 1964-2011

    Longitud : 709' 21.44'' Latitud : 1528'8.11''

    Altitud : 3826 m.s.n.m

    Nmero Ao Precipitacion

    Orden (mm)

    1 1964 29.00

    2 1966 42.00

    3 1967 29.20

    4 1968 48.20

    5 1969 38.00

    6 1970 24.30

    7 1971 28.40

    8 1972 51.30

    9 1973 36.20

    10 1974 25.20

    11 1975 30.00

    12 1976 25.20

    13 1977 21.40

    14 1978 37.40

    15 1979 34.00

    16 1980 25.70

    17 1981 23.20

    18 1982 26.00

    19 1983 49.00

    20 1984 26.50

    21 1985 52.00

    22 1986 36.70

    23 1987 30.60

    24 1988 38.80

    25 1989 33.00

    26 1990 33.00

    27 1991 20.00

    28 1992 35.00

    29 1993 26.00

    30 1994 80.00

    31 1995 30.00

    32 2001 51.30

    33 2002 29.80

    34 2003 23.20

    35 2004 30.00

    36 2005 25.20

    37 2006 21.00

    38 2007 37.40

    39 2008 30.00

    40 2009 14.20

    41 2010 17.10

    42 2011 32.10

  • Lluvia del Proyecto Distribuciones de Probabilidad

    Seleccionar el mejor ajuste con pruebasestadsticas Smirnov-Kolmogorov

    El estadstico Smirnov-Kolmogorov,considera la desviacin de la funcin dedistribucin de probabilidades de lamuestra F(x) y de la funcin deprobabilidades terica, escogida Fo(x) talque

    Distribucin Probabilstica Log Pearsontipo 3, al tener un menor valor de , seajusta mejor a los valores registrados en laEstacin de Juliaca

    PRUEBA BONDAD DE AJUSTE SMIRNOV-KOLMOGOROV

    LOG PEARSON TIPO TRES

    m X P(X) F(Z) F(Z)

    Ordinario Mom. Lineal Smirnov

    1 14.2 0.0233 0.0025 0.0018 0.0214

    2 17.1 0.0465 0.0218 0.0192 0.0273

    3 20 0.0698 0.0786 0.0746 0.0048

    4 21 0.093 0.1081 0.1041 0.0111

    5 21.4 0.1163 0.1212 0.1173 0.001

    6 23.2 0.1395 0.188 0.1847 0.0452

    7 23.2 0.1628 0.188 0.1847 0.0219

    8 24.3 0.186 0.2335 0.2309 0.0449

    9 25.2 0.2093 0.2724 0.2705 0.0612

    10 25.2 0.2326 0.2724 0.2705 0.038

    11 25.2 0.2558 0.2724 0.2705 0.0147

    12 25.7 0.2791 0.2944 0.2929 0.0139

    13 26 0.3023 0.3077 0.3065 0.0041

    14 26 0.3256 0.3077 0.3065 0.0191

    15 26.5 0.3488 0.33 0.3291 0.0197

    16 28.4 0.3721 0.4139 0.4144 0.0423

    17 29 0.3953 0.4397 0.4407 0.0453

    18 29.2 0.4186 0.4483 0.4493 0.0307

    19 29.8 0.4419 0.4735 0.4749 0.033

    20 30 0.4651 0.4818 0.4833 0.0182

    21 30 0.4884 0.4818 0.4833 0.0051

    22 30 0.5116 0.4818 0.4833 0.0284

    23 30 0.5349 0.4818 0.4833 0.0516

    24 30.6 0.5581 0.5062 0.508 0.0501

    25 32.1 0.5814 0.5642 0.5667 0.0147

    26 33 0.6047 0.5967 0.5995 0.0052

    27 33 0.6279 0.5967 0.5995 0.0284

    28 34 0.6512 0.6307 0.6338 0.0174

    29 35 0.6744 0.6625 0.6657 0.0087

    30 36.2 0.6977 0.6977 0.701 0.0033

    31 36.7 0.7209 0.7114 0.7147 0.0062

    32 37.4 0.7442 0.7297 0.733 0.0112

    33 37.4 0.7674 0.7297 0.733 0.0344

    34 38 0.7907 0.7445 0.7478 0.0428

    35 38.8 0.814 0.7632 0.7665 0.0475

    36 42 0.8372 0.8261 0.829 0.0082

    37 48.2 0.8605 0.9052 0.9072 0.0467

    38 49 0.8837 0.9123 0.9142 0.0305

    39 51.3 0.907 0.93 0.9315 0.0245

    40 51.3 0.9302 0.93 0.9315 0.0013

    41 52 0.9535 0.9346 0.936 0.0174

    42 80 0.9767 0.9949 0.995 0.0182

    ))()(max( xFoxF

    05.0

    2099.036.1

    max n

  • Lluvia del Proyecto Periodo de Retorno

    o Nrdicos = 2 a 5 aos - drenaje dual Estados Unidos = 10 a 25 aos y unacomprobacin para lluvias de 100. Espaaperiodo de retorno de 10 aos, algunas zonasde la ciudad, 25 aos

    o La normativa Peruana de Obras deSaneamiento OS-60

    Drenaje menor de 2 a 10 aos y para drenajeurbano mayor 25 aos.

    En base a lo expuesto, se considera parael diseo un periodo de retorno de 10aos.

    PREDICCIONES

    Probabilidad Periodo Valor

    Excendencia Retorno Predecido

    Promedio Precipitacion

    (aos) (mm)

    0.002 500 91

    0.005 200 80

    0.010 100 72

    0.020 50 64

    0.040 25 57

    0.100 10 48

    0.200 5 41

    0.333 3 35

    0.500 2 31

    0

    1

    0 )ln(exp)ln(1

    )(yxyx

    xxf

    y0 y para 0; y y0 para 0 y son los parmetros de escala y forma, respectivamente , y y0 es el parmetro de localizacin

    Distribucin Log Pearson Tipo 3

  • Lluvia del Proyecto Periodo de Retorno

    o Nrdicos = 2 a 5 aos - drenaje dual Estados Unidos = 10 a 25 aos y unacomprobacin para lluvias de 100. Espaaperiodo de retorno de 10 aos, algunas zonasde la ciudad, 25 aos

    o La normativa Peruana de Obras deSaneamiento OS-60

    Drenaje menor de 2 a 10 aos y para drenajeurbano mayor 25 aos.

    En base a lo expuesto, se considera parael diseo un periodo de retorno de 10aos.

    Riesgo Falla VIDA ESPERADA DEL PROYECTO

    Permisible (P) 1 2 5 10 20 25 50 100

    0.99 1.01 1.11 1.66 2.71 4.86 5.94 11.37 22.22

    0.95 1.05 1.29 2.22 3.86 7.19 8.86 17.20 33.88

    0.90 1.11 1.46 2.71 4.86 9.20 11.37 22.22 43.93

    0.80 1.25 1.81 3.63 6.73 12.93 16.04 31.57 62.63

    0.75 1.33 2.00 4.13 7.73 14.93 18.54 36.57 72.64

    0.65 1.54 2.45 5.28 10.03 19.56 24.32 48.13 95.76

    0.35 2.86 5.16 12.11 23.72 46.93 58.54 116.57 232.64

    0.25 4.00 7.46 17.89 35.26 70.02 87.40 174.30 348.11

    0.18 5.56 10.59 25.70 50.89 101.28 126.48 252.45 504.40

    0.10 10.00 19.49 47.96 95.41 190.32 237.78 475.06 949.62

    0.05 20.00 39.49 97.98 195.46 390.41 487.89 975.29 1950.07

    0.02 50.00 99.50 247.99 495.48 990.47 1237.96 2475.42 4950.33

    0.01 100.00 199.50 498.00 995.49 1990.48 2487.98 4975.46 9950.42

    0.005 200.00 399.50 998.00 1995.50 3990.49 4987.99 9975.48 19950.46

  • Lluvia del Proyecto Curva IDF IILA SENAMHI

    Instituto talo Latinoamericano Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa Universidad Nacional de Ingeniera UNI- (1983)Para una duracin de t< 3 horas,

    I = Intensidad de la lluvia en (mm/h);

    a= (11 ) Parmetro de intensidad (mm)K= (0.553 ) Parmetro de frecuencia adimensional; b = (0.4 ) Parmetro (hora)n = (0.38 ) Parmetro de duracin (adimensional); t = Duracin (hora) T = Tiempo de retorno

    1*1(),( nbtkLogTaTti

    138.0)4.0)(553.01(11),( tLogTTti

    0.00

    5.00

    10.00

    15.00

    20.00

    25.00

    30.00

    35.00

    40.00

    0 20 40 60 80 100 120

    Tr = 2 aos

    Tr = 5 aos

    Tr = 10 aos

    Tr = 25 aos

    Tr = 50 aos

    Tr = 100 aos

    Curva Intensidad -Duracion - Periodo de Retorno Altiplano I (mm/h)

    t (min)

  • Lluvia del Proyecto

    0.00

    0.50

    1.00

    1.50

    2.00

    2.50

    5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115

    Hietograma T=10 aosP(mm)

    t(min)

    Clculo Hietograma mtodo de los bloques alternados Tr = 10 aos

    Curva IDT - 10 aos

    t (min) I (mm/h)

    Lluvia

    acumulada

    (mm)

    Incremento

    de lluvia

    (mm)

    Intensidad

    del bloque

    (mm/h)

    5 26.79 2.23 2.23 26.79

    10 24.28 4.05 1.81 21.76

    15 22.30 5.57 1.53 18.34

    20 20.69 6.90 1.32 15.87

    25 19.36 8.06 1.17 14.01

    30 18.22 9.11 1.05 12.57

    35 17.25 10.06 0.95 11.41

    40 16.40 10.93 0.87 10.46

    45 15.65 11.74 0.81 9.68

    50 14.99 12.49 0.75 9.01

    55 14.39 13.20 0.70 8.44

    60 13.86 13.86 0.66 7.95

    65 13.37 14.48 0.63 7.51

    70 12.92 15.08 0.59 7.13

    75 12.52 15.64 0.57 6.79

    80 12.14 16.18 0.54 6.49

    85 11.79 16.70 0.52 6.22

    90 11.47 17.20 0.50 5.97

    95 11.17 17.68 0.48 5.75

    100 10.88 18.14 0.46 5.54

    105 10.62 18.59 0.45 5.35

    110 10.37 19.02 0.43 5.18

    115 10.14 19.44 0.42 5.02

    120 9.92 19.84 0.41 4.87

    1 ii PPt

    60

    * ti

    t

    P

    60*

    Hietograma Tr = 10 aos

    t (min)

    Intensidad

    del bloque

    (mm/h)

    Precipitacin

    del bloque

    (mm)

    5 5.18 0.43

    10 5.54 0.46

    15 5.97 0.50

    20 6.49 0.54

    25 7.13 0.59

    30 7.95 0.66

    35 9.01 0.75

    40 10.46 0.87

    45 12.57 1.05

    50 15.87 1.32

    55 21.76 1.81

    60 26.79 2.23

    65 18.34 1.53

    70 14.01 1.17

    75 11.41 0.95

    80 9.68 0.81

    85 8.44 0.70

    90 7.51 0.63

    95 6.79 0.57

    100 6.22 0.52

    105 5.75 0.48

    110 5.35 0.45

    115 5.02 0.42

    120 4.87 0.41

    60

    * ti t

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    ALTURA MAXIMA

    El criterio de la altura mxima minimiza el dao, que una lmina de agua es capaz de causar en la acera y/o la calzada.

    Los criterios de Denver .45 m, en elcondado de Clark de 0.30 m, o de Mendozatambin de 0.30 m. son excesivos paranuestra realidad, pues no se ha previsto enel asentamiento de nuestras ciudades unaaltura de proteccin, aceptar esa altura aequivaldra a inundar la ciudad.

    CRITERIO DE RIESGO

    Canaleta triangular

    s

    mQ

    32/13/2

    _038.0016.0

    005.0029405.0.09.0

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    VELOCIDAD MAXIMA

    Es conveniente limitar la velocidad delflujo que circula por las calles.

    Valores muy altos favorecen los arrastres,dificultan la adherencia entre pavimento ypeatn o vehculo rodado

    .

    CRITERIO DE RIESGO

    Hunuco

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    VELOCIDAD MAXIMA

    Aceptamos un peligro moderado, por locual la velocidad lmite ser lacorrespondiente a 1.0 m/s.

    .

    CRITERIO DE RIESGO

    nSy

    Z

    ZVMAX

    2/13/23/2

    2112

    Arequipa

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    Estabilidad al deslizamiento

    Este criterio considera el efecto queproduce la combinacin develocidad y calado del flujo queescurre por la calle y evala lacapacidad del peatn para mantenerla estabilidad al deslizamiento.

    Parte de la idea que la fuerza dearrastre del agua puede estimarsecomo:

    CRITERIO DE RIESGO

    AVCF d2

    11

    PF

    Barcelona - UPC

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    Estabilidad al deslizamiento

    Este criterio considera el efecto queproduce la combinacin develocidad y calado del flujo queescurre por la calle y evala lacapacidad del peatn para mantenerla estabilidad al deslizamiento.

    Parte de la idea que la fuerza dearrastre del agua puede estimarsecomo:

    CRITERIO DE RIESGO

    AVCF d2

    11

    PF

    Barcelona - UPC

  • Transformacin Lluvia escorrentaEstabilidad al deslizamiento

    No se tiene en cuenta aqu el empujevertical Cd = 1.2 el ancho de laspiernas b = 0,1, m x 2 = 0,2 m, P =60 kgf y = entre caucho y elconcreto hmedos 50 con uncoeficiente de seguridad de 2

    AVCF d2

    11

    PF 2

    2

    12

    AVC

    P

    Cs

    d

    BC

    PyV

    d

    2

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    Estabilidad al vuelco

    En el criterio de estabilidad al vuelco lafuerza estabilizadora es el peso del peatn.

    El transente es un slido rgido, elmomento volcador ser la fuerza dinmicadel flujo sobre ste, actuandoa la mitad de la altura de agua

    Momento estabilizador el peso de lapersona, aplicado en su centro de gravedad,por lo que tendr un brazo de palanca iguala la mitad del dimetro de las piernas, esdecir B/4

    CRITERIO DE RIESGO

    AVCF d2

    11

    Barcelona - UPC

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    Estabilidad al vuelco

    En el criterio de estabilidad al vuelco lafuerza estabilizadora es el peso del peatn.

    El transente es un slido rgido, elmomento volcador ser la fuerza dinmicadel flujo sobre ste, actuandoa la mitad de la altura de agua

    Momento estabilizador el peso de lapersona, aplicado en su centro de gravedad,por lo que tendr un brazo de palanca iguala la mitad del dimetro de las piernas, esdecir B/4

    CRITERIO DE RIESGO

    AVCF d2

    11

    22

    1

    2

    2

    1

    yAVC

    yFM dV 4

    BPM e

    1

    22

    12

    1

    4

    2

    y

    AVC

    BP

    Cs

    d

    smC

    P

    Vyd

    /_5.02

    1

    2

  • Transformacin Lluvia escorrenta

    Estabilidad al vuelco

    En el criterio de estabilidad al vuelco lafuerza estabilizadora es el peso del peatn.

    El transente es un slido rgido, elmomento volcador ser la fuerza dinmicadel flujo sobre ste, actuandoa la mitad de la altura de agua

    Momento estabilizador el peso de lapersona, aplicado en su centro de gravedad,por lo que tendr un brazo de palanca iguala la mitad del dimetro de las piernas, esdecir B/4

    CRITERIO DE RIESGO

    AVCF d2

    11

    Barcelona - UPC

  • IV Transformacin Lluvia escorrentaCriterios de Riesgo

    a. Calado mximo (y ) = 0.06

    b. Velocidad mxima (V )= 1 m/s

    c. Estabilidad al vuelco (V2y )

    d. Estabilidad al deslizamiento (vy )

    Resumen de criterios de riesgo en funcin de pendientes de calles

    Calado Velocidad Deslizamiento Vuelco

    Pendiente y Talud Caudal Caudal K* Vmax ymax yopt

    (m/m) (m) Z (m3/s) (l/s) (m/s) < 1.23 m3/s2 < 0.5 m2/s

    0.00001 0.06 50 0.0017 1.69 0.12 1.0 22.77 0.06 0.060 0.060

    0.00005 0.06 50 0.004 3.79 0.28 1.0 6.81 0.06 0.060 0.060

    0.00011 0.06 50 0.006 5.62 0.41 1.0 3.77 0.06 0.060 0.060

    0.00046 0.06 50 0.011 11.49 0.84 1.0 1.29 0.06 0.060 0.060

    0.00132 0.06 50 0.019 19.47 1.43 1.0 0.58 0.06 0.060 0.060

    0.00169 0.06 50 0.022 22.03 1.62 1.0 0.49 0.06 0.060 0.060

    0.00208 0.06 50 0.024 24.44 1.80 1.0 0.42 0.06 0.060 0.060

    0.00267 0.06 50 0.028 27.69 2.03 1.0 0.34 0.06 0.060 0.060

    0.00372 0.06 50 0.033 32.69 2.40 1.0 0.27 0.06 0.060 0.060

    0.0050 0.06 50 0.038 37.89 2.78 1.0 0.22 0.06 0.060 0.060

    0.04000 0.06 50 0.107 107.18 7.87 1.0 0.05 0.05 0.045 0.045

    0.07000 0.06 50 0.142 141.78 10.42 1.0 0.03 0.03 0.030 0.030

    0.09173 0.06 50 0.162 162.31 11.92 1.0 0.02 0.02 0.024 0.024

    yV 2 Vy

    8/3

    3/22

    3/511(*2*

    2

    z

    ZS

    Qny

    o

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia - Escorrenta

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia - Escorrenta

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia EscorrentaAproximacin de la Onda Cinematica

  • TransformacinLluvia EscorrentaAproximacin de la Onda Cinematica

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia EscorrentaAproximacin de la Onda Cinematica

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia EscorrentaAproximacin de la Onda Cinematica

  • TransformacinLluvia EscorrentaAproximacin de la Onda Cinematica

    B

    y

    QkAE

    n calzada 0.016 s/m1/3

    Z 50.00

    So 0.04 m/m

    y (m)Q calzada

    (m 3/s)E (%)

    Qdiversion

    (m 3/s)

    Qcalle*E

    0.000 0.000 0.000

    0.025 0.010 88.6% 0.009

    0.032 0.020 64.6% 0.013

    0.037 0.030 53.6% 0.016

    0.041 0.040 47.0% 0.019

    0.045 0.050 42.5% 0.021

    0.048 0.060 39.1% 0.023

    0.051 0.070 36.4% 0.026

    0.054 0.080 34.3% 0.027

    0.056 0.090 32.5% 0.029

    0.060 0.110 29.7% 0.033

    0.068 0.150 26.0% 0.039

    0.075 0.200 23.3% 0.047

    0.088 0.300 20.3% 0.061

    0.098 0.400 18.5% 0.074

    0.106 0.500 17.3% 0.087

    0.114 0.600 16.5% 0.099

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    TransformacinLluvia Escorrenta

    B

    y

    QkAE

    0.00

    0.02

    0.04

    0.06

    0.08

    0.10

    0.12

    0.14

    0.16

    0.18

    0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

    Ca

    ud

    al

    Ca

    pta

    do

    (m

    3/

    s)

    Caudal Calzada (m3/s)

    Reja - Pendiente Longitudinal

    S=0.04

    S=0.005

    Se puede en el grafico que a medida, que la pendiente aumenta

    el caudal captado por la reja disminuye

  • Perspectivas del drenaje pluvial en Arequipa

    Criterios de Riesgo

    myCalado _06.0__

    La expresin impone un lmite para el calado en la calzada, y teniendo encuenta que conocemos las caractersticas del canal, como son pendiente defondo, coeficiente de rugosidad de Manning, talud del canal triangular,

    podemos para cada una de las pendientes saber a priori, cual es el caudal,

    que no cumple con la restriccin.

    smVMediaVelocidad /_20.1___

    smVyvuelcoaldEstabilida /_5.0____ 2

  • Transformacin Lluvia escorrenta Captacin de agua por un imbornal

    Reja nt nl nd Ag (m2) p (%) L(cm) Ancho (cm) A B

    R-121 1 5 0 0.2114 57.427 78 36.4 0.47 0.77

    Efieciencia de Rejilla R-121, de acuerdo a pendientes

    S= 0.00001 X>3 m

    y (m) KQ calle

    (m 3 /s)E (%)

    Qcaptado

    (m 3 /s)

    Qsigue

    calle (m 3 /s)

    Qcalle*E

    0.000 1.00 0.000 0.0% 0.000 0

    0.266 0.66 0.090 98.5% 0.089 0.001

    0.277 0.65 0.100 93.5% 0.094 0.006

    0.287 0.65 0.110 89.3% 0.098 0.012

    0.296 0.65 0.120 85.5% 0.103 0.017

    0.305 0.65 0.130 82.3% 0.107 0.023

    0.314 0.65 0.140 79.3% 0.111 0.029

    0.322 0.64 0.150 76.7% 0.115 0.035

    0.330 0.64 0.160 74.3% 0.119 0.041

    0.338 0.64 0.170 72.1% 0.123 0.047

    0.345 0.64 0.180 70.2% 0.126 0.054

    0.352 0.64 0.190 68.3% 0.130 0.060

    0.359 0.64 0.200 66.6% 0.133 0.067

    0.366 0.64 0.210 65.1% 0.137 0.073

    0.372 0.64 0.220 63.6% 0.140 0.080

    0.378 0.64 0.230 62.2% 0.143 0.087

    0

    0.01

    0.02

    0.03

    0.04

    0.05

    0.06

    0.07

    0.08

    0.09

    0.1

    0 0.05 0.1 0.15 0.2

    S=0.00005 S=0.00046 S=0.00267

    Caudal Captado ( m3/s )

    Caudal calzada ( m3/s )

    B

    y

    QkAE

  • Transformacin Lluvia escorrenta Simulacin captacin de imbornales

  • Transformacin Lluvia escorrenta Simulacin captacin de imbornales

    Pendiente Espaciamiento

    (m) l/s L/s (m)

    0.00267 26 8 200

    0.0046 11 7 200

    0.0005 3.8 3.5 120

    0.00001 1.8 1.8 70

    maxQ QPendiente Espaciamiento

    (m) l/s L/s (m)

    0.00267 26 11 100

    0.0046 11 9 80

    0.0005 3.8 3.5 40

    0.00001 1.8 1.8 20

    maxQ Q

  • V Drenaje Urbano

    Drenaje Pluvial de la Ciudad de Juliaca

    El tercer subproblema

    Conductos sean capaces de transportar el fluido,sin que se produzcan el retorno a la superficie.

    Modelo de Onda dinmica

    00

    fIIg

    x

    yg

    x

    VV

    t

    V

    Onda Cinemtica

    Onda Difusiva

    Onda Dinmica

    Onda cinemtica

    Onda difusiva

    Onda dinmica

    Las ondas dinmicas dominan el flujocuando las fuerzas inerciales y de presinson importantes : ros, alcantarillas dependientes bajas, efectos de remanso noson despreciables, como es el caso de laciudad de Juliaca.

    Storm Water Management Model

    1971. SWMM, capaz de simular escorrenta , tormentas y fenmenos de desborde en drenajes .

    Modelo Conceptual de 4 capas : Atmosfrica (genera precipitacin ) Terreno Subcatchment (prdidas por

    precipitacin y escorrenta ) Aguas subterrneas Transporte (red de drenaje )

  • V Drenaje UrbanoStorm Water Management Model

    Bloque RUNOFF ( Cuenca de Drenaje )

    Simula generacin de escorrenta Generacin de Hidrogramas

    caudales de entrada en la red de drenaje. Los clculos escorrenta, derivan de un modelo de depsitos modificado con la onda cinemtica

    Runoff divide la subcuenca en funcin del porcentaje de impermeabilidad y retencin en cada zona en:

    Sub rea PermeableSub rea impermeable con retencin superficialSub rea impermeable sin retencin superficial

    2/103/5IhoH

    n

    WQ

    Q = caudal de salida de la subcuenca

    W = ancho de la subcuenca

    n = coeficiente de rugosidad de Manning

    H = profundidad del agua

    ho = profundidad de retencin superficial (m)

    Io = pendiente de la cuenca.

    dt

    dSOI

    t

    HHAQQtiA iiii

    1

    12

    1)(*

    t

    HHAhHhH

    n

    IWtiA iioioi

    o

    13/53/5

    12

    1)(*

  • V Drenaje UrbanoStorm Water Management Model

    Bloque EXTRAN

    Ecuacin de cantidad de movimiento, combinada con continuidad a ser resuelta en cada conducto en cada intervalo de tiempo.

    0

    2 2

    x

    HgA

    x

    AV

    t

    AVgAI

    t

    Qf

    Ingreso de caudales en los nudos como Hidrogramas, Usa mtodo explcito, su estabilidad - Courant.

    Discretizacin cuenca urbana

    tL

    HHgAt

    L

    AAVt

    t

    AVQV

    R

    tgnQQ tttttt

    12122

    3/4

    2

    2

    tL

    HHgA

    L

    AAVt

    t

    AVQ

    VR

    tgnQ tttt

    12122

    3/4

    22

    1

    1

  • V Drenaje UrbanoStorm Water Management Model

    Grfico 6 Tramo I Conductos en Lmina Libre

    Maximum Time of Max Maximum Max/ Max/|Flow| Occurrence |Veloc| Full Full

    Link Type CMS days hr:min m/sec Flow Depth

    CD1 CONDUIT 0.910 0 06:00 1.49 0.92 0.75

    CD2 CONDUIT 0.820 0 06:00 1.21 0.51 0.69

    CD3 CONDUIT 0.897 0 06:00 1.00 0.56 0.85

    CD4 CONDUIT 1.591 0 06:00 1.43 0.99 0.96

    CD5 CONDUIT 1.945 0 06:00 1.80 1.21 0.91

    CD6 CONDUIT 2.209 0 06:00 1.70 0.76 0.69

    CD7 CONDUIT 2.509 0 06:00 1.97 0.86 0.68

    CD9 CONDUIT 0.101 0 05:54 0.34 0.10 0.79

    CD10 CONDUIT 0.268 0 05:59 0.85 0.30 0.48

    CD11 CONDUIT 0.353 0 05:51 1.05 0.33 0.69

    CD12 CONDUIT 0.369 0 05:55 0.64 0.33 0.91

    CD13 CONDUIT 0.677 0 05:58 0.86 1.12 1.00

    CD14 CONDUIT 0.590 0 06:00 1.04 0.39 0.76

    CD15 CONDUIT 0.706 0 05:59 1.12 1.00 0.86

    CD16 CONDUIT 0.669 0 05:57 1.21 0.79 0.91

    CD17 CONDUIT 0.717 0 05:58 1.10 0.51 0.97

    CD18 CONDUIT 0.823 0 05:58 1.05 0.94 1.00

    CD19 CONDUIT 1.556 0 05:57 1.73 1.52 0.92

    CD20 CONDUIT 1.631 0 05:58 2.03 0.64 0.95

    CD21 CONDUIT 1.650 0 06:00 1.57 0.65 1.00

    CD22 CONDUIT 1.774 0 06:00 1.57 1.11 1.00

    CD23 CONDUIT 1.771 0 06:00 1.57 1.79 0.98

    CD24 CONDUIT 1.742 0 06:00 1.65 1.43 0.88

    CD25 CONDUIT 0.122 0 05:55 0.37 0.30 0.93

    CD27 CONDUIT 0.167 0 06:00 0.86 0.27 0.42

    CD28 CONDUIT 0.387 0 06:00 0.99 0.41 0.75

    CD29 CONDUIT 0.498 0 06:00 1.04 4.71 0.92

    CD30 CONDUIT 0.502 0 06:00 1.12 0.96 0.86

    CD31 CONDUIT 0.610 0 06:00 0.98 0.72 0.75

    CD32 CONDUIT 0.712 0 06:00 1.07 1.01 0.79

    CD33 CONDUIT 0.123 0 05:59 0.57 0.17 0.67

    CD34 CONDUIT 0.104 0 05:49 0.52 0.17 1.00

    CD35 CONDUIT 0.523 0 05:59 1.16 1.20 1.00

    CD36 CONDUIT 0.599 0 06:00 1.19 0.77 1.00

    CD37 CONDUIT 0.687 0 06:00 1.37 7.84 1.00

    CD38 CONDUIT 0.688 0 05:58 0.87 0.43 0.71

    CD39 CONDUIT 1.321 0 06:00 1.48 0.95 0.74

    CD40 CONDUIT 1.142 0 06:00 1.63 0.90 0.59

    CD41 CONDUIT 2.500 0 06:00 2.24 0.74 0.60

    CD42 CONDUIT 1.801 0 06:00 2.11 0.94 0.71

    Cuadro 6 Resultados conductos

  • Conclusiones

    Las pruebas de bondad de ajuste, son sensibles a la funcin no paramtrica utilizada. El ptimo espaciamiento de los imbornales, depende principalmente de la calidad del

    Hietograma del Proyecto. Se puede conocer, tomando en cuenta los Criterios de Riesgo, los mximos caudales asociados a

    cada tramo. En las cercanas al cambio de pendiente de fuerte a moderada, se debe reducir el espaciamiento

    entre rejas, pues se va incrementar el calado aguas abajo.

    Aunque dependiendo de la lluvia del proyecto, se puede inferir, que a mayor pendiente mayorespaciamiento y menores pendientes menores espaciamientos entre rejas.

  • Gracias por su atencin

    Profesor Universidad Catlica Santa Mara,

    Universidad Nacional de San Agustn

    Doctorando Ingeniera Civil UPC BarcelonaTechMaster en Ingeniera Civil UPC BarcelonaTech

    Ing. Vctor Oscar Rendn Dvila

    Si tu estas bien, quien se encuentra a tu

    lado, se contaga lo incorpora...porque es

    un estado sano, atractivo, poco usual, el

    optimismo se asimila y trasciende.....

    M. Dosil