PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 1 de 29
ANEJO Nº 8
CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y RED DE DRENAJE
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CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y DRENAJE
INDICE
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 5
2. CLIMATOLOGÍA............................................................................................ 7
2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES ........................................................7
2.2. TEMPERATURAS....................................................................................7
2.3. PRECIPITACIONES.................................................................................7
2.4. HUMEDAD ...............................................................................................8
2.5. EL VIENTO ..............................................................................................8
3. HIDROLOGÍA ................................................................................................ 9
3.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE CÁLCULO ........................................9
3.2. SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO.........................................10
3.3. REGIMÉN DE PRECIPITACIONES EXTREMAS...................................10
3.4. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA.......................................................11
3.5. CONDICIONANTES DE DISEÑO. DETERMINACIÓN DE CAUDALES PROCEDENTES DE CUENCAS EXTERIORES................12
4. CÁLCULO DE LA RED DE DRENAJE ....................................................... 13
4.1. MODIFICACIÓN DE LA O.D. 1 DENOMINACIÓN O.D.T.1 ....................13
4.2. CÁLCULO O.D.T.2 Y O.D.T.3 ................................................................13
4.3. CÁLCULO DRENAJE INTERIOR DE LA ROTONDA............................14
4.4. CÁLCULO DRENAJE RAMAL 01..........................................................14
4.5. CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.5..............................................14
4.6. REVISIÓN DRENAJE DE LAS OBRAS DE DRENAJE O.D.T.6 Y O.D.T.7 ...................................................................................................14
4.7. DRENAJE DEL RAMAL 06....................................................................15
4.8. DRENAJE DE LOS RAMALES RAMAL 04 Y RAMAL 05 .....................15
4.9. CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.4..............................................15
5. CÁLCULO DE LA RED DE PLUVIALES .................................................... 15
5.1. OBTENCIÓN DEL DIÁMETRO ..............................................................15
5.2. COMPROBACIÓN DE VELOCIDADES .................................................15
5.3. CÁLCULODE LA CAPACIDAD DE LOS IMBORNALES.......................17
5.4. SECCIONES DE LA ZANJA ..................................................................18
5.5. CÁLCULOS MECÁNICOS DE LAS CONDUCCIONES .........................18
APÉNDICES
APÉNDICE Nº 1 CÁLCULO HIDROLÓGICO ........................................................ 19
APÉNDICE Nº 2 PLANOS RED DE PLUVIALES.................................................. 27
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APÉNDICE Nº 3 CÁLCULO MECÁNICO...............................................................29
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1. INTRODUCCIÓN
El objeto del Anejo de “Climatología, Hidrología y Drenaje” es la obtención de las variables
metereológicas necesarias para la caracterización climática del ámbito geográfico de la
actuación, así como la definición de las leyes de frecuencia de los caudales máximos
correspondientes a la cuenca del enlace de la Avda. de Enrique Gimeno con la ronda sur
de Castellón de la Plana. Una vez definidos estos parámetros se dimensionará el drenaje
del futuro enlace que se proyecta, determinándose el número, tipo, ubicación y
dimensiones de las obras de drenaje necesarias.
El enlace actual se encuentra dotada de una de red de drenaje ya existente que se ha
tenido en cuenta en el cálculo hidráulico en la zona de estudio.
Para el dimensionamiento y adaptación de las obras de drenaje se ha procedido, en primer
lugar, a una estimación de las precipitaciones de acuerdo con el estudio hidrológico
realizado.
En segundo lugar se ha hecho una descripción del área hidrológica constituida por la
propia plataforma del enlace y la afectada por la misma, compartimentándola en
subcuencas. Posteriormente, se han obtenido los caudales de cada zona.
En tercer y último lugar se lleva a cabo el diseño de los elementos de drenaje necesarios
para evacuar los caudales antes apuntados. Para ello se dimensionan, por una parte, los
elementos de drenaje longitudinal de la plataforma de los viales, y por otra, se da
continuidad al drenaje transversal existente.
En la realización de los cálculos y diseños citados se ha seguido la Instrucción 5.2.I.C.
"Drenaje Superficial”.
Actualmente el drenaje existente en el lugar de emplazamiento del futuro enlace está
formado por:
OBRA DE DRENAJE DIMENSIONES
O.D.1 2 cajones de ancho 2,40m y altura 2,0m
O.D.2 3 tubos de diámetro 600mm
O.D.3 Una tajea formado por 3 ovoides de 0,90m de ancho
O.D.4 4 tubos de diámetro 1000mm
O.D.5 Canal de ancho 2,0m y altura 2,10m
O.D.6 3 tubos de diámetro 500mm
O.D.7 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m
O.D.8 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m
Estas obras de drenaje se encuentran enlazadas con las correspondientes cunetas.
Indicar que toda la cuenca afectada en el enlace desemboca en el canal de drenaje de
O.D.5. siendo esta obra de inferior capacidad hidráulica que el canal de entrada O.D.1 no
existiendo constancia de la existencia de problemas de drenaje en el actual vial. Por esta
razón se mantendrá en la medida de lo posible la actual red de drenaje mejorando en
aquellos aspectos que puedan quedar afectados por el trazado del actual enlace.
En el siguiente plano se indica la situación de las correspondientes obras de drenaje.
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O.D.2
O.D.3
O.D.6
O.D.7
O.D.4 O.D.5
O.D.8
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2. CLIMATOLOGÍA 2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Las características climáticas de la zona en estudio son las propias del clima mediterráneo
litoral (Mediterráneo Subtropical, según Papadakis), con inviernos templados cuyas
temperaturas medias son de 10-11º C que se alcanzan en Enero. Los veranos son cálidos
con temperaturas máximas medias de 26-27º en Agosto.
Sus características climáticas vienen determinadas en gran parte por las propiedades
físicas de la cubeta marina. Esta cubeta marítima del Mediterráneo, encerrada por
montañas alpinas constituye un mar cálido y de gran evaporación, que mantiene el nivel
térmico del aire.
Las precipitaciones constituyen uno de los factores de mayor preocupación en la
actualidad ya que se combinan grandes períodos de dominio seco, característicos de la
configuración mediterránea, con intensos aguaceros en escasos períodos de tiempo.
2.2. TEMPERATURAS
Las características principales de las temperaturas que se registran en la comarca de La
Plana vienen determinadas por su situación en el Mediterráneo occidental. El mar
Mediterráneo actúa como un gran termostato climático sobre esta comarca, suavizando las
temperaturas frías en invierno, mientras que durante el verano contribuyen a refrescar los
rigores del estío.
La temperatura media anual registrada en el observatorio de Castellón-Almassora, en el
período 1912-1992 ha sido de 17,1º C, oscilando entre un verano caluroso pero no
desmesurado, 24,6º C en Agosto, y un invierno suave con una media de 10,8º C en Enero.
No obstante, se observa una sensible elevación térmica en la última década.
Hay que remontarse a los valores extremos observados para hallar fenómenos excesivos.
Así, la mínima absoluta se registró en 1956 con 7,5º C bajo cero en Castellón y la máxima
de 39º C en el año 1971.
En el cuadro siguiente se aportan datos de las temperaturas medias mensuales de las
estaciones más próximas al área de estudio.
2.3. PRECIPITACIONES
El régimen de precipitaciones es un elemento característico de la climatología de la
comarca de la Plana, debido principalmente a su irregularidad; de hecho, durante el
período de 1912 a 1991, la lluvia media anual registrada en el observatorio de Castellón -
Almassora es de tan sólo 430 mm. Si esto supone un valor bajo de precipitaciones, su
aspecto es más alarmante por cuanto que esta irregularidad se refleja en un coeficiente de
variación pluviométrica del 32,5%. Como consecuencia de esto, durante el cuatrienio 1978-
1981, con sólo 314 mm (un 70% de la media) se produjo un progresivo agotamiento y
salinización de los acuíferos y recursos subterráneos.
Podemos hablar, pues, de un dominio seco, que adquiere su perfecta configuración
mediterránea en el aparatoso régimen de lluvias. Así, tras ese cuatrienio de gran sequía
(1978-1981), en Octubre de 1982 y en sólo unas horas, se produjeron intensísimas lluvias,
que representaron el 50% de la media total anual, cifras superadas en 1989 con más de
150 mm en 24 horas a principios de Septiembre.
En el cuadro siguiente se presentan los datos pluviométricos medios anuales y de los años
seco y húmedo, de las principales estaciones meteorológicas próximas al trazado:
En este marco de irregularidades, el ciclo anual de lluvias oscila entre un mínimo medio de
9 mm en el mes de Julio y unos máximos en Octubre con 93 mm, siendo este mes, con 7,5
días de precipitación media, la mayor representación dentro de las 67 jornadas de lluvia al
año.
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Esta desestabilización atmosférica es producida principalmente por factores geográficos
como son, la barrera orográfica de 700-1800 m de altitud que se eleva a menos de 30 Km
de la costa y un segundo factor estacional que es el contraste térmico mar-tierra que, en
los meses otoñales e invernales provoca un fuerte gradiente horizontal. La coincidencia de
unas temperaturas medias en tierra de 18,2º C y de 24,2º C en el mar, junto con la
ventilación marítima que predomina en el mes de Octubre, dota a este mes de las
condiciones necesarias para dar los máximos registros de precipitaciones.
A continuación se adjunta un cuadro con los datos pluviométricos medios mensuales de las
estaciones más representativas de la zona considerada.
2.4. HUMEDAD
En base a los datos correspondientes a la evapotranspiración reflejados en el cuadro
siguiente y atendiendo a la clasificación según J. PAPADAKIS, podemos considerar el
régimen de humedad de la comarca de La Plana como Mediterráneo seco.
Si comparamos estos datos con los pluviométricos aportados anteriormente se puede
establecer los períodos de sequía, mes a mes, así como su duración, intensidad y
situación en el ciclo anual, pudiéndose así, definir este régimen de humedad.
La E.T.P. (Evapotranspiración potencial) máxima se produce en Julio (155 mm),
coincidiendo con las mínimas precipitaciones. En el período estival se produce un déficit
hídrico considerable.
2.5. EL VIENTO
Los vientos constituyen un elemento climático de gran interés por su singular relevancia
para el cálculo de la evaporación. Por lo que respecta a las velocidades máximas, en el
observatorio de Castellón, las máximas excepcionales se sitúan entre los 70 y 90 Km/h,
oscilando generalmente la velocidad media entre 10 y 15 Km/h.
Son vientos que frecuentemente tienen dirección NE y que junto a los vientos del E
constituyen la banda de “Llevant” con un 25% anual de frecuencias. No obstante, en este
elevado porcentaje contribuyen notablemente las brisas estivales, período en el que
suponen más del 30%. Al Norte y al Sur de Llevant soplan el Gregal y el Xaloc, con poca
frecuencia salvo en verano éste último, con frecuencial del 5 al 10%. Mayores son los del
Llebeig o Garbí del SW que generalmente va ligado a lluvias seguras. Cabe destacar el
Ponent, como el gran viento del sureste invernal, aunque sus mayores efectos de
agostamiento se producen en verano.
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3. HIDROLOGÍA
El objeto de este apartado es obtener el caudal máximo a evacuar por la red de drenaje del
enlace objeto de este proyecto. Para realizar el cálculo se emplearán métodos hidrológicos
basados en los datos de precipitaciones máximas y en las características físicas de las
cuencas.
Para la cuenca objeto del proyecto será necesario obtener las características físicas más
importantes:
- Superficie.
- Longitud.
- Cotas extremas.
- Pendiente.
- Tiempo de concentración, definido como:
76,0
413,0
=
J
LcT
- siendo:
L = longitud del cauce principal, en km.
J = pendiente, en tanto por uno.
Se considerará un valor mínimo para el tiempo de concentración de 0,167 horas.
Una vez calculado el caudal vertiente, se dimensionarán las obras de drenaje necesarias.
Los criterios de diseño y dimensionado son los contenidos en la Instrucción 5.2.I.C.
“Drenaje Superficial”.
3.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE CÁLCULO
El método de cálculo que se emplea para la obtención del caudal de la parcela, así como
para el dimensionamiento del sistema hidráulico de drenaje, es una versión modificada del
método hidrometeorológico recogido en la Instrucción 5.2.I.C. “Drenaje Superficial”. Dicha
versión fue presentada por su autor (J.R. Témez) en una comunicación al XXIV Congreso
de la Asociación Internacional de Investigaciones Hidráulicas (Madrid, 1991) y reproducida
en lengua castellana en el nº 82 de la revista de “Ingeniería Civil”.
Según este método el caudal punta de avenida, Q(m3/s), en el punto de cruce de la
vaguada con el trazado, para un período de retorno dado, se obtiene mediante la
expresión:
kAIC
Q ·6,3
..=
C = Coeficiente medio de escorrentía de la cuenca o superficie drenada.
A = Área de la cuenca o superficie drenada, en km2.
I = Intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno
considerado y a un intervalo igual al tiempo de concentración en mm/h.
k = Coeficiente que tiene en cuenta la falta de uniformidad en la distribución temporal
del aguacero.
La expresión utilizada para determinar el valor de k es función del tiempo de concentración,
Tc, de la cuenca (fórmula de J.R. Témez):
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1425,1
25,1
1+
+=
cT
cT
k
El campo de aplicación de la formulación anteriormente expuesta, que modifica
ligeramente la versión propuesta en la Instrucción 5.2-IC (MOPU, 1990), se amplía a
cuencas de hasta 3.000 km2 y tiempos de concentración comprendidos entre 0,25 h y 24 h.
3.2. SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO
La selección del caudal de referencia para el que se proyectará el sistema de drenaje está
relacionado con la frecuencia de su aparición, que se puede definir por su periodo de
retorno: cuanto mayor se éste, mayor será el caudal.
La Tabla 1.2 de la Instrucción 5.2.I.C. “Drenaje Superficial” recoge los periodos de retorno
mínimo que es aconsejable adoptar en elementos de drenaje superficial en función de la
IMD en la vía afectada.
Tabla 8: Periodos de retorno mínimos según Instrucción 5.2.I.C. “Drenaje Superficial”
MÍNIMOS PERIODOS DE RETORNO (años)
IMD EN LA VÍA AFECTADA TIPO DE ELEMENTO
ALTA MEDIA BAJA Elementos de drenaje superficial de la plataforma y
márgenes 25 10
Obras de drenaje transversal 100
La intensidad de circulación de vehículos en el enlace se prevé alta, al considerarse el
nudo de una obra de especial importancia en la circulación de la ciudad de Castellón.
Indicar que las obras de drenaje transversal se considera un periodo de retorno de 100
años, aunque se considera una errata de la normativa.
3.3. REGIMÉN DE PRECIPITACIONES EXTREMAS
Para determinar las duraciones y amplitudes de las tormentas de diseño correspondientes
al periodo de retorno considerado, es necesario conocer el régimen de precipitaciones
máximas probables asociado.
La publicación de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento en el año
1999 “Mapa para el cálculo de máximas precipitaciones diarias en la España Peninsular”,
permite obtener, con una gran fiabilidad, una estimación de la precipitación máxima diaria
asociada a distintos periodos de retorno.
En dicho Mapa se representan dos familias de líneas. Para el punto geográfico deseado,
una de ellas define el valor medio P de la ley de frecuencia de máximas precipitaciones
diarias y la otra el coeficiente de variación Cv de dicha ley. A partir del cuadro que
acompaña al Mapa, entrando con el coeficiente Cv se determina el factor regional Kt por el
que se debe multiplicar el valor medio P para obtener la lluvia correspondiente a cada
período de retorno T.
No obstante, el valor de la precipitación máxima diaria deducida según lo expuesto, viene
modificada según la expresión siguiente, para tener en cuenta la no simultaneidad de las
lluvias máximas de un mismo período de retorno en toda la superficie.
= −
15
log1 P´d A
dP para A > 1 km2
P´d = Pd para A < 1 km2
P´d = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente a un período de retorno T
(en mm.)
Pd = Precipitación máxima diaria deducida de las isomáximas correspondientes a un
período de retorno T (en mm)
Log A = Logaritmo decimal de la superficie de la cuenca A (en km2)
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El aguacero a efectos de cálculo quedará definido por la intensidad I (mm/h) de
precipitación media, función de la duración del intervalo considerado y de la intensidad de
precipitación media diaria (P´d/24) para un período de retorno de referencia.
La duración que se considera en los cálculos de I es igual al tiempo de concentración de la
cuenca.
La intensidad de precipitación media para un período de retorno dado se obtiene a partir de
la siguiente expresión:
4,028
1
1,01,0 D
dd II
II
−
=
D = Duración de la lluvia en horas. Se considera D = Tc
I = Intensidad de la lluvia media en un intervalo de duración D para un período de
retorno dado
Id = Intensidad de la lluvia diaria para ese mismo período de retorno (P´d/24)
I1/Id = Relación entre la intensidad de lluvia horaria y diaria (independientemente del
período de retorno). Esta relación se obtiene del mapa de isolíneas recogida en la
nombrada Instrucción 5.2.I.C.
3.4. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
La expresión que evalúa el valor del coeficiente de escorrentía es la siguiente:
( )( )( )211´
23´´
oPdP
oPdPoPdPC
+
+−= .
Donde
C = Coeficiente de escorrentía
P´d = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente a un período de retorno T (
en mm.)
Po = Umbral de escorrentía.
Además de las máximas precipitaciones diarias, el umbral de escorrentía supone uno de
los parámetros básicos en el método de cálculo que se ha descrito. Se trata del parámetro
que determina la componente de la lluvia que escurre por superficie. Su valor depende de
las características del complejo suelo-vegetación de las cuencas y de las condiciones
iniciales de humedad. Necesita ser conocido para aplicar el método de cálculo propuesto,
pues como se ha visto interviene en la fórmula del coeficiente de escorrentía.
A cada uso y tipo de suelo, en función de su pendiente, le corresponde un valor de
escorrentía inicial (Po). El valor de Po se obtiene de la tabla 2.1 de la Instrucción 5.2.I.C. A
partir de estos valores iniciales y de la distribución de usos de la Planta, se obtiene un
umbral de escorrentía inicial. Este valor no tiene en cuenta la condición de humedad inicial
del suelo y necesita ser afectado por un coeficiente corrector. Este coeficiente, que varía
con la zona geográfica, lo proporciona la Instrucción 5.2.I.C. en la figura 2.5 “Mapa del
coeficiente corrector del umbral de escorrentía”.
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3.5. CONDICIONANTES DE DISEÑO. DETERMINACIÓN DE CAUDALES PROCEDENTES DE CUENCAS EXTERIORES
En la zona del enlace entre la ronda Sur y la Avda. de Enrique Gimeno tenemos las
siguientes obras de drenaje. La obra de drenaje O.D.1 desemboca en la subcuenca
correspondiente al enlace. Se desconoce su cuenca así como el caudal de diseño. Por
esta razón, se determinan
OBRA DE DRENAJE DIMENSIONES SUPERFICIE
(m2)
SUPERFICIE ACUMULADA
(m2)
CAPACIDAD HIDRÁULICA(m3/s)
O.D.1 2 cajones de
ancho 2,40m y altura 2,0m
7.668 m2 X+7.688 m2 41,70
O.D.2 3 tubos de diámetro 600mm 15.235 m2 X+ 22.923 m2 3,68
O.D.3 Una tajea formado por 3 ovoides de 0,90m de ancho
14.582 m2 X+ 37.505 m2 4,85
O.D.6 3 tubos de diámetro 600mm 6.957 m2 6.957 m2 1,01
O.D.7 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m
7.216 m2 14.174 m2 3,04
O.D.5 Canal de ancho 2,0m y altura
2,10m 17.074 m2 X+ 68.753 m2 17,69
SUPERFICIE DE CUENCA DEL ENLACE S=68.753 m2.
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Se puede observar que la capacidad hidráulica de la O.D.1 es superior de la O.D.5. Si
consideramos que solo tenemos el caudal de la O.D.5 (Q=17,7m3/s), el calado en la obra
de drenaje es de 1,0m, que supone una situación mas realista, ya que no supone que el
caudal pasa por encima de la actual N-340. Sin embargo este caudal queda limitado por la
existencia de 3 tubos de 600mm, por el que solo puede pasar un caudal de 3,68m3/s.
Luego en la red actual existe una contradicción de caudales.
Para ello determinaremos previamente el caudal total de la cuenca, y posteriormente por
diferencia se obtiene el caudal entrante en la misma.
Si el caudal total producido en la cuenca es de 2,43m3/s, para un periodo de retorno de
100 años, tenemos que el caudal entrante es de Q= 17,7 - 2,43 = 15,27m3/s, que
corresponde con un calado de 0,95m.
4. CÁLCULO DE LA RED DE DRENAJE
Se realiza a continuación una descripción y cálculo de la red de drenaje actual.
4.1. MODIFICACIÓN DE LA O.D. 1 DENOMINACIÓN O.D.T.1
La obra de drenaje O.D.1 está formada por dos cajones de dimensiones interiores 2,40 m
de ancho y altura 2,0 m. De acuerdo con lo indicado anteriormente será modificada con un
caudal de 15,3m3/s.
La cota inferior del canal es de 44,30m, siendo la cota final de 44,20 m en una longitud de
40,25 m luego con una pendiente de 0,0025.
La rotonda en este punto tiene una cota de 44,87 m, si descontamos 0,80 m
correspondiente a la definición de firmes tenemos una cota de 44,07 m, que es una cota
inferior a la actual, por lo que será necesario realizar un sifón por debajo de la rotonda.
Este sifón tendrá unas dimensiones de dos cajones 2,0 x 2,0 m.
4.2. CÁLCULO O.D.T.2 Y O.D.T.3
Las obras de drenaje O.D.T.2 y O.D.T.3 corresponden actualmente con la cuneta lateral
existente en la antigua N-340.
El caudal de cálculo corresponde a Q=0,07 m3/s, que corresponde a un área de 2298m2
con un umbral de escorrentía de P0=4mm.
Para dicho caudal, con un tubo de diámetro 800mm con una pendiente de 0,002 tiene una
capacidad de 0,52m3/s, suficiente para el drenaje de la zona afectada.
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4.3. CÁLCULO DRENAJE INTERIOR DE LA ROTONDA
El drenaje del interior de la rotonda se realizará mediante los correspondientes imbornales
dispuestos en el perímetro exterior de la misma. Dicho drenaje quedará afectado por el
caudal procedente de los siguientes ramales.
RAMAL SUPERFICIE CAUDAL Nº IMBORNALES
RAMAL 10 854 0,03 1
RAMAL 11 707 0,03 1
RAMAL 01 1.515 0,06 2
RAMAL 04 1.062 0,04 1
RAMAL 06 1.172 0,04 1
ROTONDA 5.840 0,22 6
Si adoptamos un imbornal con una reja de 50x30 cm y un pinto del bordillo de 12 cm, se
obtiene que es capaz de absorber un caudal de 40,0 l/s.
Estos imbornales se conectarán a un colector para un caudal total 0,42m3/s, a un tubo de
hormigón armado de diámetro 800mm con una pendiente de 0,002.
4.4. CÁLCULO DRENAJE RAMAL 01
El ramal 01 tiene una superficie de S=471,60 m2 , este ramal tiene una pendiente media
del 3%. Considerando en este tramo un umbral de escorrentía P0 = 4mm tenemos un
caudal de 0,02 m3/s. Dicho caudal se puede canalizar en un tubo de drenaje de
dimensiones de 400mm con una pendiente del 2%. El caudal se recoge en los
correspondientes imbornales de si adoptamos los imbornales con reja de dimensiones de
50x30 cm y un pinto del bordillo de 12 cm, se obtiene que es capaz de absorber un caudal
de 40,0 l/s. Luego adoptamos disponer imbornales cada 25m.
4.5. CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.5
Esta obra de drenaje actualemte está formada por tres tubos de hormigón de diámetro
500mm, con una capacidad hidráulica de 1,01m3/s.
La idea del diseño es conservar esta red de drenaje, que recoge las aguas de la mitad de
rotonda, así como la parte correspondiente al paso superior de la ronda este.
El área afectada es de S=6.040m2, paso superior, y S=4.393m2, con un umbral de
escorrentia de P0=((6.040+0,6x4.393)x4+0,4x4.393x20)/10.433=6,69mm, le corresponde
un caudal de 0,35m3/s., este caudal se mantendrá mediante los 3 tubos de 600mm , donde
se conectarán el tubo de diámetro 400mm, a un pozo de registro, resultando finalmente un
caual de Q=0,35+0,02=0,37m3/s que puede unirse a un tubo mayor de diámetro 800mm.,
que recogerá todas las aguas del enlace hasta las obras de drenaje O.D.T 6 y O.D.T.7.
4.6. REVISIÓN DRENAJE DE LAS OBRAS DE DRENAJE O.D.T.6 Y O.D.T.7
Actualmente estas obras de drenaje están constituidas por dos tajeas formada por dos
orificios de dimensiones 0,70x0,70m. Estas tajeas recogen las aguas tanto de la cuneta
superior como de las procedentes de la ciudad del transporte que se recogen en 7
imbornales de 70x30cm. Por esta razón se mejorarán los imbornales existentes y se
reconstruirá el paso de las obras de drenaje mediante sendos 3 tubos de 800mm en el
mismo punto de conexión mejorando de esta forma la capacidad hidráulica. La capacidad
hidráulica actual de cada una de las tajeas es de 3,04m3/s, y la mejora realizada supone
una capacidad de 3,54m3/s con una pendiente del 1%.
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4.7. DRENAJE DEL RAMAL 06
Este ramal discurre desde el enlace con la ronda Sur hasta la rotonda. La superficie del
ramal es de S=1925m2, con un umbral de escorrentía de P0=10mm, con una pendiente
media del 2,90%, lo que supone un caudal de 0,07m3/s, esta agua puede recogerse en
parte en una cuneta lateral triangular de altura 1,0m y ancho 1m, hasta una reja de
dimensiones 0,50x05,0m y la otra mediante imbornales de 50x30cm que desembocan en
un tubo de diámetro de 400mm.
4.8. DRENAJE DE LOS RAMALES RAMAL 04 Y RAMAL 05
Estos ramales resultan perimetrales al enlace. Sus aguas se recogerán en una cuneta
perimetral. La superficie de la cuenca es de S=2.860m2, con un umbral de escorrentía de
P0=4mm, con una pendiente media de 0,3%, resultando un caudal de 0,09m3/s.
La cuneta prevista tendrá unas dimensiones de trapezoidales de base 0,5m/ 1,5m y altura
1,2m.
4.9. CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.4
La obra de drenaje O.D.T. 4, recoge las agua de la rotonda, mas las aguas entrantes por la
obra de drenaje O.D.T.1. Las aguas de drenaje de la rotonda se recogen con un tubo de
hormigón arrmado de diámetro 800mm. En cambio el caudal entrante por la O.D.T1 resulta
ser 15,3m3/s, que puede ser conducida mediante una serie de tres cajones de
dimenesiones 1,5m de base con una altura de 1,2m, con una pendiente del 0,01%.
Finalemente esta agua se reconducen con las procedentes de la cuneta exterior mediante
un canal de ancho 5m y altura 1,2m con una pendiente del 0,5% hasta encontrar el canal
de desagüe definitivo.
La idea del diseño es conservar esta red de drenaje, que recoge las aguas de la mitad de
rotonda, así como la parte correspondiente al paso superior de la ronda este.
5. CÁLCULO DE LA RED DE PLUVIALES
El dimensionamiento de los colectores se ha efectuado para el caudal de diseño obtenido
del cálculo hidrológico. Con este caudal se ha obtenido el diámetro necesario de colector y
se han comprobado las velocidades.
5.1. OBTENCIÓN DEL DIÁMETRO
Con la hipótesis de flujo uniforme a sección llena, utilizando la fórmula de Maning, el
diámetro de diseño es el siguiente:
8/3)(548,1iQnD d⋅
⋅=
donde:
Q: caudal (m3/s).
n: coeficiente de rugosidad de Manning.
i: Pendiente geométrica.
El diámetro interior dispuesto es el diámetro comercial inmediatamente superior.
El coeficiente de rugosidad empleado es de 0,01, correspondiente al material del tubo por
el que hemos optado (Polietileno corrugado).
La pendiente geométrica elegida es la correspondiente al cumplimiento de las condiciones
de velocidades y ajuste del diámetro interior.
5.2. COMPROBACIÓN DE VELOCIDADES
La velocidad se obtiene con la siguiente expresión:
)(8
2 θθ senDQV−⋅⋅
=
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donde:
Q: caudal (m3/s).
n: coeficiente de rugosidad de Manning.
D : diámetro interior de la tubería
θ: ángulo en radianes de la superficie mojada, que se obtiene resolviendo la siguiente
ecuación:
( ) 08192 3
825 =
⋅⋅⋅−−
inQ
Dsen θθθ
donde:
n: coeficiente de rugosidad de Manning.
I: pendiente geométrica
Se comprueba que la velocidad no supera los 4 m/s, siendo este valor el límite extremo
admisible para los tubos de hormigón, y a partir de éste es fácil de que se produzcan
erosiones.
Para evitar problemas de sedimentaciones se procura que la velocidad mínima sea
superior a 1,2 m/s
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5.3. CÁLCULODE LA CAPACIDAD DE LOS IMBORNALES
Según la Instrucción 5.2-IC de Drenaje Superficial del MOPU, la capacidad de desagüe de
un conjunto de sumideros o imbornales no deberá ser inferior al doble del caudal de
referencia, en previsión de obstrucciones o perturbaciones del flujo.
Teniendo esto en cuenta y considerando el caudal de diseño obtenido, es decir, 50.23 l/s,
deberemos comprobar que la capacidad del imbornal propuesto es mayor que 100,5 l/s.
Siguiendo con las indicaciones de la citada Instrucción vamos a considerar la capacidad de
un imbornal con reja de dimensiones 50x30 cm.
Para poder determinar el caudal que es capaz de absorber el imbornal se presentan dos
posibles casos. El primero de ellos es de aplicación cuando la columna de agua sobre la
reja sea menor de 12 cm. En este caso se podrá usar la fórmula del vertedero:
( )60
* 23
HLs
lQ =
siendo:
L (cm) perímetro exterior de la rejilla supuesta desprovista de barras.
H (cm) la profundidad del agua desde el borde inferior de la abertura, medida en su centro.
El segundo caso se aplicará cuando la altura de agua sobre el imbornal sea mayor de 40
cm. En este caso se empleará la fórmula del orificio.
( ) 21
2**300
−=
DHSslQ
siendo:
• S(m2): el área del sumidero.
• H (cm): la profundidad del agua.
• D(cm): la altura de la abertura.
Para los casos intermedios se procederá a la interpolación de los datos.
En nuestro caso diferenciamos el caudal a recoger por la propia Ronda que será recogida
procedente de
En nuestro caso vamos a considerar una reja de 75x30 cm y un pinto del bordillo de 15 cm,
luego deberemos interpolar los resultados anteriores para este valor.
Reja en punto bajo, con h.agua <15 cm
Ancho (cm) Profundo (cm) P(cm) y (cm) Q (l/s)
50 30 160,0 12 203,332
Reja en punto bajo, con h.agua >40cm
S (m2) H (cm) Q (l/s)
0,11 40 205,9
Estimación según reja de fábregas
B-22BDA
y (m) Q (l/s)
0,12 110,4
0,15 120,6
Corrección por rasante inclinada
Pendiente F.C. Q (l/s) 0,032 0,679 81,9 0,029 0,698 84,2 0,006 0,916 110,5
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Corrección por rejas transversales Q (l/s) 0,548 44,9 46,2 60,6
En función de la pendiente del tramo considerado comprobamos que el caudal absorbido
por cada uno de los imbornales varia entre 44,9 y 60,6 l/s.
5.4. SECCIONES DE LA ZANJA
La zanja tiene sección trapezoidal con talud 1H:5V. El ancho en la base resulta de dejar 20
cm de ancho al lado de la conducción.
La tubería está envuelta en un relleno de arena hasta 30 cm por encima de su generatriz
superior y dejando una cama de asiento de 15 cm por debajo. El resto de la zanja se
rellena con material adecuado procedente de la excavación.
5.5. CÁLCULOS MECÁNICOS DE LAS CONDUCCIONES
Las conducciones serán tubos de hormigón en masa de enchufe-campana con junta de
goma, y tubos de hormigón armado de diámetro 400, 600 mm y 800 mm se emplearán
tubos de hormigón armado de enchufe-campana con junta de goma.
El tipo de conducciones es de Serie C, que está caracterizada con un valor mínimo de la
carga de aplastamiento de 135.000Kp/m2. Las características físicas y resistentes de éstas
se definen en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Tuberías de
Saneamiento de Poblaciones.
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APÉNDICE Nº 1 CÁLCULO HIDROLÓGICO
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FIGURA 1- MAPA DE ISOLÍNEAS I1/Id (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990)
FIGURA 2- MAPA CORRECTOR DEL UMBRAL DE ESCORRENTÍA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990)
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FIGURA 3- ESTIMACIÓN INICIAL DEL UMBRAL DE ESCORRENTIA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990)
TIPO DE TERRENO PENDIENTE (%) UMBRAL DE ESCORRENTÍA
>3 3 Rocas permeables
<3 5
>3 2 Rocas impermeables
<3 4
Firmes granulares sin pavimento 2
Adoquinados 1,5
Pavimentos bituminosos o de hormigón 1
FIGURA 4- ESTIMACIÓN INICIAL DEL COEFICIENTE ESCORRENTIA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990)
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FIGURA 5- “ MAPA PARA EL CÁLCULO DE MÁXIMAS PRECIPITACIONES EN LA ESPAÑA PENINSULAR”, MOPU 1990
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DETERMINACIÓN DE CAUDALES
Fórmula de cálculo (= Método Racional Modificado J.R. Témez 3)
Q = kItAC6,3..
Q = Caudal de Cálculo en el punto de desagüe (m3/s)
C = Coeficiente medio de escorrentía
A = Área superficie drenada (km2)
I t = Intensidad media de precipitación correspondiente al periodo de retorno y para una
duración del aguacero igual a tc (tiempo concentración) (mm/h).
K = Coeficiente uniformidad.
A) SELECCIÓN PERIODO RETORNO
Véase justificación en el apartado 3.2 del presente Anejo nº7.
T = 25 años
B) INTENSIDAD MEDIA DE PRECIPITACIÓN
−
−
=
dII
II
t
d
t 1128
281.0
01.01.0
a) Id = Intensidad media diaria precipitación T
b) I1 = intensidad horaria de precipitación T
c) Tch = Duración del intervalo que se refiere, se tomará igual a tc ( tiempo
concentración)
a) Id = 24Pd
Pd = Precipitación total diaria para T “máximas lluvias diarias en la España Peninsular”
P25 = KT x P
KT Ξ Factor ampliación
P (Castellón de la Plana) = 75 mm/día
P25= 2,68 x 75 mm/día = 155,1 mm/día
Id = hmmh
díam /462,624
/1,155=
Castellón de la Plana
T = 25 años
Cv =0,51
Kt = 2,068
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b) 111 =IdI
c) t = Tc
TIEMPO CONCENTRACIÓN
Tc = 76,0
4/13,0
JLX
L(KM) Ξ longitud cauce = 0,325 km
J(m/m) Ξ pendiente media = 0,003
hTc 38,0=
Por lo tanto,
12828
11,0
1,01,0
−
−
=
t
IdIIdIt
( ) hmmh
mmIt /34,12411462,6 12838,028
1,0
1,01,0
== −
−
hmmIt /34,124=
C)ESCORRENTÍA
2
11
231
+
+
−
=
o
oO
PPd
Ppd
PPd
C
Po Ξ Umbral de escorrentía (mm)
ZONA URBANA PO (pavimentos bituminosos) = 4 mm
ZONA JARDINERÍA Po (Jardinería)=20 mm
A partir de estos valores se obtienen los caudales indicados en las tablas de resultados.
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APÉNDICE Nº 2 PLANOS RED DE PLUVIALES
LEYENDA
01. ANEJO Nº8ENERO 2009
PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y RED DE PLUAVILES
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APÉNDICE Nº 3 CÁLCULO MECÁNICO
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