Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016tlamati.uagro.mx/t7e2/305.pdf · laderas y sobre barrancas es el crecimiento poblacional y como consecuencia la falta de espacio

Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)

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4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación

Acapulco, Guerrero 22, 23 y 24 de septiembre 2016 Memorias

SIMULACION DEL FLUJO DEL ESCURRIMIENTO PRINCIPAL DE LA

BARRANCA TONALAPA EN DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO

Yolanda Casarrubias Castillo

Unidad academica de Ingenieria de la UAGro

Programa verano uagro

[email protected]

Area Vii: Ingenierias

M.C Martin Zuñiga Gutierrez

Investigador de la unidad academica de Ingenieria UAGro

[email protected]

Resumen

Realizar una simulación de flujo del cauce principal de la barranca Tonalapa, con el

propósito de conocer el gasto aproximado que pudiese estar pasando por esta, en determinados

periodos de retorno, esto para proponer una obra constructiva que brinde seguridad para las

personas que se encuentran viviendo en los márgenes de la barranca.

Palabras Clave: Gasto, estudio hidrológico, periodo de retorno, cauce.


Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016

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Introducción

Sabemos que, uno de los grandes factores que provocan la construcción de viviendas en

laderas y sobre barrancas es el crecimiento poblacional y como consecuencia la falta de espacio

físico en la ciudad o área urbana; por esto y otras razones es que debemos de dar a nuestra

sociedad opciones a través de estudios analíticos, que establezcan soluciones coherentes y

prácticas para el buen estado de las viviendas construidas a lo largo de dichas barrancas, en las

distintas circunstancias en que éstas se encuentren construidas o planificadas, esto con el fin de

generar alternativas de solución a dicho problema.

Materiales y Métodos

Metodología: La presente investigación se realizó en la ciudad de Chilpancingo de los

Bravo, en la barranca Tonalapa que se encuentra ubicada al sureste de la ciudad, abarcando parte

de 8 colonias y en sus márgenes podemos encontrar un aproximado de 367 viviendas como se

muestra en la figura 1. La barranca tiene una longitud de 2.763km, un área de 1.21km2, un

desnivel de 255 m y una pendiente de 9.23% aproximadamente.

Figura 1: Colonias y viviendas ubicadas en la barranca Tonalapa.; Fuente: plano

topográfico proporcionado por el Mc. Martin Zúñiga Gutiérrez.

Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016)

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Utilizando las precipitaciones máximas a 24 hrs de la cuidad de Chilpancingo y con la

ayuda del programa simulador SIATL pudimos obtener gastos aproximados en diferentes

periodos de retorno esto con el fin de tener un comportamiento aproximado de los gastos que

pudiesen presentarse en la barranca.

Materiales y herramientas:

Computadora (papelería de office)

Programa simulador SIATL

Google eart

AutoCAD

Libreta de apuntes

Lo primero que se realizó en esta investigación fue la visita en campo, después de acuerdo a las

precipitaciones de la cuidad de Chilpancingo a partir del año 1982 al año 2015 se comenzó a

hacer el análisis hidrológico correspondiente a la barranca Tonalapa; también por medio del

programa simulador SIATL y de la carta topográfica obtuvimos: área, longitud, desnivel de la

barranca y la pendiente del cauce principal

Figura 2: Escurrimientos principales en la ciudad de Chilpancingo; Fuente: SIATL



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Figura 3: Croquis de ubicación de la cuenca de la barranca Tonalapa.; Fuente: SIATL

También obtuvimos el perfil del cauce principal de la barranca Tonalapa.

Figura 4 Perfil del cauce principal por medio del programa SIATL

BARRANCA TONALAPA


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De los cálculos realizados obtuvimos los gastos que estarán escurriendo por la barranca en

determinados periodos de retorno, esto gracias a los cálculos hidrológicos por diferentes métodos

para calcular el flujo de una cuenca.

• Coeficiente de escurrimiento de la cuenca

Utilizando la información contenida en el estudio geológico, con apoyo en las fotografías aéreas

y en las cartas topográficas, geológicas, edafológicas y de uso del suelo, y con base en los datos

recabados durante el reconocimiento de campo, se determina el coeficiente de escurrimiento de la

cuenca, definido por las condiciones de su superficie

Ce= 0.18

Metodo racional

Tabla 1. Gastos obtenidos utilizando el método racional. Qmp=Ce*Illuvia*Ac/360

DATOS DE ENTRADA Área de la cuenca (Ac) 121.12 ha Coeficiente de escurrimiento (Ce) 0.18 Longitud del cauce principal (Lc) 2,763.68 m Desnivel del cauce principal (Hc) 255.00 m Pendiente del cauce principal 0.0923

RESULTADOS Tiempo de concentración (tc) 21.80 min Intensidad de lluvia (i) 5AÑOS 92.68 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 10 AÑOS 116.38 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 20 AÑOS 139.66 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 25 AÑOS 147.09 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 50 AÑOS 170.03 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 100 AÑOS 192.80 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 500 AÑOS 245.22 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 1,000 AÑOS 267.65 mm/hr Intensidad de lluvia (i) 10,000 AÑOS 341.78 mm/hr Gasto máximo probable (Q5 AÑOS) 5.71 m3/s



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Gasto máximo probable (Q10 AÑOS) 7.18 m3/s Gasto máximo probable (Q20 AÑOS) 8.61 m3/s Gasto máximo probable (Q25 AÑOS) 9.07 m3/s Gasto máximo probable (Q50 AÑOS) 10.48 m3/s Gasto máximo probable (Q100 AÑOS) 11.89 m3/s Gasto máximo probable (Q500 AÑOS) 15.12 m3/s Gasto máximo probable (Q1,000 AÑOS) 16.50 m3/s Gasto máximo probable (Q10,000 AÑOS) 21.07 m3/s

Fuente: Formulas de Excel, elaboración propia.

Método racional modificado

Tabla 2. Gastos obtenidos utilizando el método racional modificado. Qmp=0.028*Ce*(Pe/10)*Ac

PARÁMETROS HIDROLÓGICOS Área de la cuenca (Ac) 121.12 ha Coeficiente de escurrimiento (Ce) 0.18

RESULTADOS DE LA PRUEBA DEL ERROR ESTANDAR DISTRIBUCIÓN ERROR ESTANDAR CONCLUSIÓN

NORMAL 13.21 LOG-NORMAL 10.88 PEARSON III 6.70 Es la mejor LOG-PEARSON III 6.94 GUMBEL 9.49 Para la función de probabilidad PEARSON III Se tiene el siguiente análisis para diferentes periodos de retorno: Periodo de retorno (años) Precipitación esperada (mm) Gasto máximo (m3/s)

1.05 28.36 1.76 2 51.08 3.17 5 78.90 4.90 10 99.08 6.16 20 118.89 7.39 25 125.22 7.78 50 144.75 9.00 100 164.13 10.20 500 208.76 12.98

1,000 227.85 14.16 10,000 290.96 18.08

Fuente: Formulas de Excel, elaboración propia.

Tabla 3. Resumen de gastos obtenidos por los diferentes métodos utilizados y en diferentes

periodos de retorno.


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PERIODO DE

RETORNO (AÑOS)

METODO RACIONAL-

PERSON III (m3/seg)

METODO RACIONAL MODIFICADO- LOG-PERSON III (m3/seg)

METODO HIDROGRAMA

UNITARIO TRIANGULAR (m3/seg)

PROMEDIO

(m3/seg)

5 5.71 4.90 0.59 3.74 10 7.18 6.16 2.16 5.16 20 8.61 7.39 3.98 6.66 25 9.07 7.78 4.6 7.15 50 10.48 9.00 6.65 8.71 100 11.89 10.20 8.83 10.31 500 15.12 12.98 14.24 14.11

1,000 16.50 14.16 16.69 15.79 10,000 21.07 18.08 25.13 21.43 Fuente: Formulas de Excel, elaboración propia.

Resultados

A partir de la información obtenida en el presente informe, se puede concluir que los

resultados obtenidos por la investigación llevada a cabo pueden aplicarse actualmente a las

condiciones físicas del sitio donde se encuentran ubicadas las viviendas afectadas. Los resultados

hidrológicos e hidráulicos desarrollados en el sitio donde se encuentra la Barranca “Tonalapa”,

permitirá a un especialista hidráulico considerar los datos hidráulicos obtenidos para un posible

diseño estructural de una obra tipo, así como tomar en cuenta las dimensiones mínimas de la

estructura, así como el espacio libre vertical mínimo que ha de dejarse entre el nivel de aguas de

diseño (NADI), considerando todas las aportaciones que tiene el mismo, así como las

regulaciones que existen sobre su cauce, determinando tramos específicos del escurrimiento

principal, y el gasto para el cual se debe realizar el diseño de un Proyecto Ejecutivo.

Discusión y conclusiones

Respecto al análisis hidráulico que se llevó a cabo obtuvimos la siguiente conclusión: para

un periodo de retorno de 100 años, se tiene un gasto de 10.31 m3/s que podría escurrir en el cauce

principal de la barranca Tonalapa, por lo que la estructura que se podrá proponer para que las

viviendas tengan un índice de seguridad regular deberá de tener como mínimo las dimensiones

que se muestran en la tabla siguiente.

Tabla 4. Dimensionamiento propuesto para el diseño de la estructura hidráulica.



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Area Hdca (km2)

Desnivel Cuenca

(m)

Log cauce(Km)

S plantilla

Tc (hrs)

Intensidad I

Coef C

Q (m3/seg)

Coef Manning

Ancho prop (m)

Tirante (m)

Area Hdca (m2)

1.21 255.00 2.73 0.0200 0,363 193 0.30 10.31 0.100 3.20 2.35 7.53

Por lo que utilizando un gasto de diseño a un periodo de retorno de Tr: 100 años,

llegamos al resultado que para brindar una seguridad a las viviendas construidas a lo largo del

cauce de la barranca, se necesita construir una canal con unas dimensiones de 3.20 de ancho, una

altura de 3.00 metros (para que exista un bordo libre de acuerdo al tirante, tirante: 2.35 m), y

podría ser de mampostería de piedra o muros de concreto armado. Así de este modo se

garantizaría la seguridad de las viviendas construidas en los márgenes del cauce principal de la

barranca “Tonalapa”.

Agradecimientos

A mis padres:

Por su apoyo que me brindaron en este proceso de investigación, por la paciencia que han tenido

para conmigo, así como los ánimos que me dan dia con dia y principalmente por la confianza que

me han dado desde el inicio de mi carrera hasta ahora.

A mi novio:

Por la paciencia, respeto y amor que ha tenido hacia mí al enseñarme, apoyarme, compartiendo

sus conocimientos conmigo y por ayudarme en la elaboración de esta investigación y en cada

paso que doy.

A mi asesor:

Por brindarme las herramientas necesarias para la elaboración de esta investigación, así como su

tiempo que ha dedicado en la revisión de mi trabajo.

Referencias

• http://antares.inegi.org.mx/analisis/red_hidro/SIATL/# • hhttp://buscador.inegi.org.mx/search?q=chilpancingo+de+los+bravo


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• http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicaciones/Publicaciones/Libros/01AlcantarilladoPluvial.pdf

• http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/noticias/2012/Documents/FICHAS%20TECNICAS%20E%20INSTRUCTIVOS%20NAVA/INSTRUCTIVO_HIDROLOG%C3%8DA.pdf

• hhttp://buscador.inegi.org.mx/search?q=chilpancingo+de+los+bravo • ttp://smn.cna.gob.mx/es/informacion-‐climatologica-‐ver-‐estado?estado=gro • http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/3176/Metodolog

%C3%ADa%20para%20el%20an%C3%A1lisis%20hidrol%C3%B3gico%20de%20cuencas%20rurales%20de%20peque%C3%B1as%20dimensiones.pdf?sequence=1