Defensa Ribereña con River, Diapositivas de Hidráulica e hidrología 2

¡Descarga Defensa Ribereña con River y más Diapositivas en PDF de Hidráulica e hidrología 2 solo en Docsity!

PERÚ Ministerio de Agricultura

Autoridad Nacional del Agua

Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales

INDICE

I INSTALACION

1.1 Archivos/carpetas del programa

1.2 Pasos

II MANEJO DEL SOFTWARE RIVER

2.1 Cálculo del caudal de diseño

2.1.1 Método Estadístico

2.1.2 Método Empírico

2.1.3 Caudal Instantáneo

2.2 Cálculo de Defensas Enrocadas

2.2.1 Laterales

2.2.2 Espigones

I INSTALACION

Para la instalación del programa, es necesario contar con los siguientes archivos:

1.1 Archivos/carpetas del programa

 Dotnetfx  WindowsInstaller-KB893803-v  River  River_Data (carpeta)

1.2 Pasos

Instalar el archivo WindowsInstaller-KB893803-v, haciendo doble clic; es posible que algunas máquinas tengan todos los service pack (programa para actualizar el sistema operativo); en este caso no será necesario la instalación de este archivo.

Instalar el archivo dotnetfx, haciendo doble clic en el archivo; dependiendo de la capacidad de la máquina, tomará algunos minutos.

Copiar el archivo River en el disco “C”; en esta misma unidad crear la carpeta RIVER_DATA, donde se guardarán los archivos de trabajo.

Para acceder al programa es necesario dar un doble clic al ícono River y aparecerá la siguiente pantalla.

II MANEJO DEL SOFTWARE RIVER

2.1 Cálculo del caudal de diseño

Acceder al menú principal y optar por el tema caudal de diseño. El programa considera tres métodos para calcular el caudal de diseño: Estadístico, Empírico y Caudal Instantáneo.

2.1.1Método Estadístico

(1) El programa solicita ingresar la información básica:

 Nombre del Proyecto , después de ingresar este dato; dar un “enter” para acceder al siguiente dato de entrada.

 Estación , se refiere a la estación de generación de los datos hidrometeorológicos; dar “enter” para pasar al siguiente dato de entrada.

 Tiempo de Retorno , dependiendo del tipo de proyecto se puede optar 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500, 1000, años.

 Registro Año Inicio , es el dato hidrometeorológico del primer año, tomado del registro de datos históricos.

 Registro Años Final , es el dato hidrometeorológico del último año, tomado del registro de datos históricos.

(2) En la segunda parte, el programa pide ingresar los datos de caudales en m 3 /s, año por año.

(4) Para continuar con el cálculo del caudal de diseño, se debe ordenar la información para calcular los parámetros estadísticos.

Considerando la opción Ordenar Datos de la barra del menú principal Procesos , se ordenar los datos para luego optar por la opción Parámetros Estadísticos.

Los parámetros estadísticos considerados en el programa son:

Suma de registros, Media, Desviación Estándar, Coeficiente de Asimetría, Coeficiente de Variación, Número de Registros, Media-Log, Log-Desviación Estándar, Log Coeficiente de Asimetría y Log-Coeficiente de Variación.

(5) Cálculos estadísticos, el programa incluye tres modelos probabilísticos: Log Normal, Gumbel y Pearson III, para ello acceder al menú principal, considerando la opción Métodos.

La primera opción es la función Log Normal, dar un clic en el tema Calcular dentro del menú Procesar. El programa calculará los caudales para 10 años de periodo de retorno.

Para calcular el caudal mediante las otras dos funciones, es necesario dar un clic en la opción Regresar. Luego ir al menú Procesar y Regresar

2.1.2Método Empírico

(1) Ingresar al menú Caudal de Diseño y optar por la opción Método Empírico

(2) El programa solicita ingresar la siguiente información de la cuenca:

 Nombre del Proyecto , luego de ingresar el nombre del proyecto, dar un enter para pasar al siguiente dato de entrada.

 Longitud de Cauce Principal (Km), se refiere a la longitud del tramo en consideración

 Pendiente del Cauce del Río (Manning), el dato de entrada es m/m, considera la pendiente desde la parte más alta hasta la zona más baja donde la precipitación genera escorrentía, en todo caso hasta el punto de interés.

 Diferencia de Cotas (m) , este dato está relacionado con las altitudes máxima y mínima considerando el área húmeda de la cuenca.

 Área de la Cuenca Húmeda (Km2), se refiere al porcentaje de la cuenca donde la precipitación genera caudal.

 Periodo de Retorno (años), dependiendo del tipo de estructuras a proyectarse se define el número de años.

 Coeficiente de Escorrentía (C), se trata de la proporción de lluvia real que produce escorrentía superficial. Valores se presenta en el cuadro N° 1.

Cuadro N°1. Coeficientes de escorrentía (C)

Fuente: Chow et al (1988)

(3) Cálculo del tiempo de concentración, el programa considera tres métodos:

 Soil Conservation Service of California  R. Temez  Kirpich.

Con la información ingresada en el paso (2), se calculará el tiempo de concentración (Tc), dando un clic en las fórmulas para cada uno de los 3 métodos.

Puede considerarse un tiempo de concentración promedio (Tc) u optar cualquiera de los valores estimados, de acuerdo a criterio del proyectista. Sin embargo el programa da la opción de ingresar manualmente un valor diferente del Tc.

4. El programa considera el método de Mac Math para el cálculo del caudal máximo empírico. Pero antes se debe calcular la intensidad (I) de precipitación en (mm/h), usando del mismo modo la fórmula de Mac Math. Para obtener el valor de “I” basta con hacer un clic en la fórmula, previa verificación de los datos de ingreso que solicita la ecuación. De igual forma dar un clic en la fórmula del caudal “Q”.

Finalmente se tendrá caudales instantáneos para diferentes periodos de retorno.

El método que considera el programa River es el método de Fuller.

2.2 Cálculo de Defensas Enrocadas

El Programa “River”, ha incluido dos tipos de obras: Laterales y Espigones. Para ingresar al cálculo del primer tipo de obra, ir al menú principal optando por el tema Defensas Enrocadas.

2.2.1Laterales

A) Dimensionamiento del dique lateral

(1) Primero se debe ingresar la siguiente información inicial:

 Cauda l, por defecto incluye el caudal del último método trabajado.

 Periodo de retorno, considera al dato ingresado anteriormente, sin embargo estos dos primeros datos pueden ser cambiados.

 Pendiente , se refiere a la pendiente en m/m del tramo en estudio

(2) Cálculo del ancho estable del cauce (B), el programa considera cinco opciones

1.- Recomendación práctica , esta opción está en función del caudal. Para acceder a la tabla da valores, picar en la opción Recomendación Práctica.

 Orilla de barro y arena toma el valor de Fs: 0.1.  Orilla de barro, arcilla, fangosa toma un valor de Fs: 0.2.  Orilla de material muy cohesivo, toma un valor de fs: 0.3.

El factor de fondo Fb, puede ser valuado mediante las expresiones siguientes:

 Sí el canal arrastra poco sedimento y el fondo es arenoso, emplear la siguiente

expresión: Fb  1. 9 D , donde “D” es el diámetro medio de las partículas, en

mm.

 Sí existe arrastre de sedimentos y el fondo es arenoso, emplear la siguiente expresión:

Fb  1. 9 D  1  0. 012 Cs o

Para acceder a los valores recomendables de Fb y Fs, picar en el cajetín Método Blench y Altunin y marcar los valores apropiados, finalmente para el cálculo de B, dar un clic en la fórmula.

5.- Método de Manning y Strickler , este método pide seleccionar el coeficiente de rugosidad “n”, el coeficiente del tipo material (K) y el coeficiente del cauce (m).

El programa incluye tablas de valores recomendados, para los 3 coeficientes.

Para el caso del coeficiente de rugosidad (n) los valores recomendados varían de 0.025 a 0.045, según el tipo de material presente.

 ^3

1

Fb  d 50

La variación de los valores para K, va a depender del tipo de material, si es aluvial, erosionable o muy resistente; sin embargo el programa incluye un valor práctico.

En el caso del coeficiente “m”, los valores varían de 0.5 a 1, según el tipo de cauce: aluvial, arenoso o de montaña.

Seleccionado los valores apropiados de los coeficientes, dar un clic en la fórmula para obtener el valor de “B”.

Finalmente se podrá apreciar los valores del ancho estable del rio “B”, mediante los 5 métodos.

(3) Sección teórica del cauce, comprende calcular el tirante (Y), ancho (T), área (A), perímetro, velocidad y N° Fraude; mediante el método de Manning y Strickler.

V  KsR^2 /^3 S^1 /^2

Y  ( Q /( Ks * b * S^0.^5 ))^3 /^5 = t

F  V /( g * A / T )^1 /^2

(4) Cálculo de las dimensiones del dique

El programa requiere definir el tipo del dique y el tipo de suelo. El programa incluye dique recto y dique curvo, con respecto al tipo de suelo, éste considera dos tipos: suelo cohesivo y no cohesivo.

Tanto para el tipo de dique recto y curvo se debe ingresar el diámetro de la partícula en milímetros, para el caso de dique curvo, adicionalmente ingresar el radio de curva.

Cálculo de la profundidad de socavación

El programa incluye al método de LL. List Van Levediev para el cálculo de la socavación. Este método está basado para cauces naturales definidos, donde la erosión de fondo se detendrá cuando se llegue a un equilibrio entre la velocidad media y la velocidad erosiva.

Para suelos no cohesivos la expresión considerada es:

1

1

1. 18

5 / 3

x

w

t

ts





Para suelos cohesivos la expresión la expresión considerada es:

1

1

1. 28

5 / 3

x

w

t

ts









t^5 /^3 * B *

Q

B

V

 1  0. 387

Donde:

Q = caudal (m3/s) t = tirante hidráulico (m) w = peso específico del suelo (Tn/m3)  coeficiente por tiempo de retorno, ver tabla para determinar los valores ts = tirante de socavación B = Ancho del cauce (m)  = coeficiente de contracción x = valor de tabla 1/(x + 1) = valor de tabla

Cuadro 4. SELECCIÓN DE x EN SUELOS COHESIVOS (Tn/m3) o SUELOS NO COHESIVOS (mm) Suelos Cohesivos (1) Suelos No Cohesivos (2)

Peso especifico Tn/m3 x^ 1/(x +1)^ D (mm)^ x^ 1/(x +1) 0.80 0.52 (^) 0.66 0.05 0.43 (^) 0. 0.83 0.51 (^) 0.66 0.15 0.42 (^) 0. 0.86 0.50 (^) 0.67 0.50 0.41 (^) 0. 0.88 0.49 (^) 0.67 1.00 0.40 (^) 0. 0.90 0.48 (^) 0.68 1.50 0.39 (^) 0. 0.93 0.47 (^) 0.68 2.50 0.38 (^) 0. 0.96 0.46 (^) 0.68 4.00 0.37 (^) 0. 0.98 0.45 (^) 0.69 6.00 0.36 (^) 0. 1.00 0.44 (^) 0.69 8.00 0.35 (^) 0. 1.04 0.43 (^) 0.70 10.00 0.34 (^) 0. 1.08 0.42 (^) 0.70 15.00 0.33 (^) 0. 1.12 0.41 (^) 0.71 20.00 0.32 (^) 0. 1.16 0.40 (^) 0.71 25.00 0.31 (^) 0. 1.20 0.39 (^) 0.72 40.00 0.30 (^) 0. 1.24 0.38 (^) 0.72 60.00 0.29 (^) 0. 1.28 0.37 (^) 0.73 90.00 0.28 (^) 0. 1.34 0.36 (^) 0.74 140.00 0.27 (^) 0. 1.40 0.35 (^) 0.74 190.00 0.26 (^) 0. 1.46 0.34 (^) 0.75 250.00 0.25 (^) 0. 1.52 0.33 (^) 0.75 310.00 0.24 (^) 0. 1.58 0.32 (^) 0.76 370.00 0.23 (^) 0. 1.64 0.31 (^) 0.76 450.00 0.22 (^) 0. 1.71 0.30 (^) 0.77 570.00 0.21 (^) 0. 1.80 0.29 (^) 0.78 750.00 0.20 (^) 0. 1.89 0.28 0.78 1,000.00 0.19 0. 2.00 (^) 0.27 0.