Informe Hidrologico e Hidraulico Canal La Sierrita

Informe Final
Estudio Hidrológico y Diseño Hidráulico

PROYECTO: MEJORAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE OBRAS DE
PROTECCIÓN PARA EL CONTROL DE ESCORRENTIAS DE ARROYO
TRIBUTARIO DEL ARROYO EL TUPE EN EL CORREGIMIENTO DE LA
SIERRITA, MUNICIPIO DE CHIRIGUANÁ, DEPARTAMENTO DEL
CESAR
Preparado por
Daniel Mauricio Ocampo Giraldo

Ingeniero Civil
Esp. En Aprovechamiento de Recursos Hidráulicos
M.P.: 05202-29936 ANT
Canalización de tributario quebrada El Tupe Abril de 2019
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
TABLA DE CONTENIDO 2
LISTA DE TABLAS 4
LISTA DE FIGURAS 5
LISTA DE ANEXOS 6
1. GENERALIDADES 7
2. OBJETIVOS 8
2.1 OBJETIVO GENERAL 8
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8
3. ESTUDIO HIDROLÓGICO 9
4.1 LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 9
4.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMÉTRICA 9
4.2.1 Parteaguas 10
4.2.2 Área A 10
4.2.3 Perímetro P 10
4.2.4 Coeficiente de Compacidad Kc 11
4.2.5 Factor de forma Kf 11
4.3 CARACTERIZACIÓN DEL RELIEVE 12
4.4 CARACTERIZACIÓN DE LA RED DE DRENAJE 13
4.4.1 Cauce principal 13

4.4.2 Pendiente del cauce principal 13
4.4.3 Cota mayor y menor del cauce principal 13
4.4.4 Densidad de drenaje Dd 13
4.4.5 Longitud hidráulica Lm 13
4.5 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 14
4.6 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA 16
4.7 ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO 17
Informe final Hidrológico/Hidráulico 2

4.8 PRECIPITACIÓN DE DISEÑO 19
4.8.1 Periodo o tiempo de retorno 19

4.8.2 Precipitación máxima probable 19
4.8.3 Análisis de frecuencia de precipitación 19
4.8.4 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia 24
4.9 ANÁLISIS DE CAUDALES 27
4.9.3 Caudales hidrológicos resultantes 28
5. DISEÑO HIDRÁULICO 29
5.1 MODELO HIDRAULICO DE LOS SITIOS DE INTERÉS 29
5.1.1 Coeficiente de rugosidad de Manning 29

5.1.2. Condiciones de frontera 29
5.1.3 Situación actual del sitio del proyecto 29
5.1.4 Chequeo del tramo K1+485 hasta K1+130 31
5.1.8 Chequeo de canal tributario en la abscisa K0+060 35
5.1.9 Chequeo de velocidades de flujo 35
8. CONCLUSIONES 36
9. RECOMENDACIONES 37
BIBLIOGRAFÍA 38
ANEXOS 39

LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Características de la cuenca de acuerdo al coeficiente de compacidad ______________ 11

Tabla 2. Propiedades morfométricas de las subhoyas del área de estudio ___________________ 11
Tabla 3. Parámetros del relieve de las subhoyas hidrográficas del área de estudio ___________ 12
Tabla 4. Parámetros de la red de drenajes de las subhoyas del área de estudio ______________ 13
Tabla 5. Valores del tiempo de concentración por subhoya _______________________________ 16
Tabla 6. Cantidad de área y valores de “C” para cada tipo de cobertura ____________________ 17
Tabla 7. Datos climatológicos de la estación Apto. Las Flores _____________________________ 17
Tabla 8. Periodos de retorno recomendados según el grado de protección del sistema________ 19
Tabla 9. Precipitación máxima en 24 horas, estación Rincón Hondo _______________________ 21
Tabla 10. Parámetros para el cálculo de la distribución de Gumbel, estación Rincón Hondo___ 22
Tabla 11. Distribución de Gumbel para P máx. en 24 horas, estación Rincón Hondo _________ 22
Tabla 12. Prueba de bondad y ajuste K – S, estación Rincón Hondo ________________________ 23
Tabla 13. Valores de los coeficientes , , y para Colombia_____________________________ 26
Tabla 14. Parámetros para el cálculo de curvas IDF en la zona de estudio __________________ 26
Tabla 15. Valores de Intensidad para varios tiempos de retorno y duración _________________ 27
Tabla 16. Caudales máximos probables ________________________________________________ 28
Tabla 17. Secciones hidráulicas por abscisa del canal ____________________________________ 30
Tabla 18. Secciones hidráulicas de boxculverts__________________________________________ 30

LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Localización del área de estudio_______________________________________________ 9

Figura 2. Modelo digital de elevaciones SRTM de la zona de estudio ______________________ 10
Figura 3. Mapa de pendientes de la zona de estudio _____________________________________ 12
Figura 4. Mapa de coberturas del suelo de la zona de estudio_____________________________ 16
Figura 5. Temperatura y humedad relativa mensual_____________________________________ 18
Figura 6. Precipitación y evapotranspiración media mensual _____________________________ 18
Figura 7. Distribución de Gumbel para P max. en 24 horas, estación _______________________ 24
Figura 8. Regionalización de parámetros , , y para estimación de curvas IDF___________ 25
Figura 9. Curvas IDF estación Rincón Hondo___________________________________________ 27
Figura 10. Geometría del canal vista en planta __________________________________________ 30
Figura 11. Caudales de diseño por tramo. ______________________________________________ 31
Figura 12. Perfil desde K1+485 a K1+130 y secciones inicial y final _________________________ 31
Figura 14. Boxculvert entre el K0+992 y el K0+985 _______________________________________ 32
Figura 16. Boxculvert entre el K0+312 hasta K0+305 _____________________________________ 33
Figura 18. Boxculvert existente de 5.00 mx 1.70 m perfil de flujo. __________________________ 34
Figura 19. Tributario de la abscisa K0+025, perfil con secciones inicial y final _______________ 35
Figura 20. Velocidades de flujo en el canal del proyecto__________________________________ 35

LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo 1. Valores máximos de precipitación en 24 horas de la estación Rincón Hondo________ 39

Anexo 2. Valores totales mensuales de precipitación de la estación Apto. Las Flores _________ 40
Anexo 3. Valores medios mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores _________ 41
Anexo 4. Valores máximos mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores _______ 42
Anexo 5. Valores mínimo mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores_________ 43

1. GENERALIDADES
En este informe se presentarán los resultados del estudio hidrológico y diseño hidráulico de 1465
metros de canalización de una corriente tributaria a la quebrada El Tupe en el municipio de
Chiriguaná – Cesar, localizado en el corregimiento la Sierra entre El Cruce y Rincón Hondo.
El estudio consiste en el análisis hidrológico de las áreas aferentes y diseño hidráulico de las obras
de conducción de aguas lluvias que afectan el sitio en consideración. Para el análisis hidrológico
se revisaron los datos climatológicos disponibles en la zona, se calculó la precipitación de diseño
considerando los tiempos de retorno recomendados por el Reglamento Técnico del Sector de
Agua Potable y Saneamiento Básico RAS y con el uso de métodos desarrollados para modelar el
proceso de transformación lluvia – escorrentía, se calculó el caudal máximo probable que
circularía por el tramo de corriente a canalizar. Para el diseño hidráulico se tuvo en cuenta la
geomorfología de la zona, las condiciones actuales de la corriente y estructuras existentes y se
realizó el cálculo hidráulico con los caudales obtenidos en el análisis hidrológico, finalmente se
obtuvieron las secciones hidráulicas recomendadas en cada caso.
Para lograr un diseño económico se subdividió el área de la cuenca en áreas más pequeñas con el
ánimo de obtener caudales en función de la longitud de la canalización planteada, de este modo
se obtuvo un primer tramo de 745 m con ancho de base de 4.00 m y altura variable de 0.70 m
hasta 1.1 m, y un segundo tramo de 740 m con ancho de base de 5.00 m y altura variable de 1.10
m hasta 1.80 m, el cual entrega sus aguas al boxcolvert existente de 5.00 x 1.70 el cual cumple los
requerimientos hidráulicos del proyecto y por tanto no requiere ser remplazado desde el punto
de vista hidráulico.

2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar mediante herramientas computacionales, el estudio hidrológico y el diseño hidráulico de

1465 metros de canalización de una corriente tributaria a la quebrada El Tupe en el municipio de
Chiriguaná en el departamento del Cesar.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Elaborar la caracterización morfométrica, y del coeficiente de escorrentía requerida para la

evaluación del proceso de trasformación lluvia – escorrentía en la zona de estudio.
 Estimar el comportamiento climatológico y la precipitación máxima probable, en el área de

estudio, para los tiempos de retorno recomendados por las normas vigentes en Colombia.
 Pronosticar los caudales máximos probables para el chequeo y diseño de las obras hidráulicas
presentes en el sitio del proyecto.
 Ejecutar el chequeo y diseño de las secciones hidráulicas y cotas máximas que se requieren
para evacuar satisfactoriamente el caudal máximo probable de las estructuras requeridas en
el proyecto.

3. ESTUDIO HIDROLÓGICO
4.1 LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
La hoya hidrográfica que aporta escorrentía al sitio de interés del proyecto abarca un área total de
0.79 Km2. Se ubica en la zona central del departamento del Cesar a los 9° 22’ 9.557’’ de latitud
norte y 75° 31’ 28.346’’ de longitud oeste, ver figura 1, es surcada por la corriente de interés en este
estudio. Para efectos de seleccionar secciones del canal acorde a las condiciones del lugar, la hoya
hidrográfica fue subdividida en 6 unidades más pequeñas tal como se ve en la figura 2 y en la
tabla 2.
Figura 1. Localización del área de estudio
Fuente. Instituto Geográfico Agustín Codazzi, modificado por los autores.
4.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMÉTRICA
En hidrología, la morfometría hace referencia al análisis cuantitativo de la forma de una hoya

hidrográfica. Para el análisis morfométrico de la zona de estudio se usó, como información base,
el modelo digital de elevaciones de 1 segundo de arco de resolución espacial (30 m
aproximadamente) del proyecto SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), el cual fue llevado a
cabo entre la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA) y la Administración Nacional
de la Aeronáutica y del Espacio (NASA) en el mes de febrero del año 2000 y cuyo fin fue obtener
un modelo digital de elevaciones de la zona del globo terráqueo comprendida entre los 56° de
latitud sur y los 60° de latitud norte, de modo que genere una completa base de mapas
topográficos digitales de alta resolución de la tierra [1].

A continuación se muestra la porción del modelo de elevaciones utilizado para caracterizar la

hoya hidrográfica del proyecto.
Figura 2. Modelo digital de elevaciones SRTM de la zona de estudio
Fuente. proyecto SRTM.
La forma de la cuenca es importante porque se relaciona con el tiempo de concentración, el cual

es el tiempo necesario, desde el inicio de la precipitación, para que toda la cuenca contribuya a la
sección de la corriente en estudio o, en otras palabras, el tiempo que tarda el agua en recorrer su
camino desde los limites más extremos de la hoya hasta llegar a la salida de la misma [2]. A
continuación se definen los parámetros que determinan la forma de cada subhoya y que fueron
evaluados en este estudio.
4.2.1 Parteaguas. Conocido también como divisoria de aguas, se designa como la línea que separa
las precipitaciones que caen en hoyas hidrográficas inmediatamente vecinas, y que encaminan la
escorrentía resultante para uno u otro sistema fluvial [2].
4.2.2 Área A. Se define como la proyección horizontal de la superficie de drenaje que va dirigida
a un cauce y que está delimitada por la divisoria de aguas o parteaguas [2].
4.2.3 Perímetro P. Es la longitud sobre el plano horizontal, que recorre la línea divisoria de aguas,
dicho de otro modo, corresponde a la longitud del polígono cuya proyección horizontal, contiene
el área de la hoya hidrográfica.

4.2.4 Coeficiente de Compacidad Kc. Se obtiene a partir de la siguiente expresión.
=
2 ⁄
es el perímetro de la cuenca [Km]
es el área de drenaje de la hoya [Km2]
Cuanto más irregular sea la cuenca mayor será su coeficiente de compacidad. Una hoya circular
posee el coeficiente mínimo, igual a uno. Hay mayor tendencia a las crecientes en la medida en
que este número sea próximo a la unidad [2].
Tabla 1. Características de la cuenca de acuerdo al coeficiente de compacidad
Valores de Kc Forma
1.00 - 1.25 Redonda a oval redonda
1.25 - 1.50 Oval redonda a oval oblonga
1.50 -1.75 Oval oblonga a rectangular oblonga
Fuente. GÁMEZ MORALES, William. Texto básico de hidrología [3].
4.2.5 Factor de forma Kf. Se determina a partir del cociente entre el área de la cuenca A, y el
cuadrado de la longitud hidráulica de la hoya hidrográfica.
=
es la longitud hidráulica o curso de agua más largo de la hoya hidrográfica [Km]
Si > 1 la hoya es achatada y tiende a formar fácilmente grandes crecidas; un < 1 indica que
la hoya es alargada, menos sujeta a crecientes que una de la misma área y mayor factor de forma;
por otro lado si = 1 la hoya tiene forma de un cuadrado [2].
A continuación se muestran las propiedades morfométricas de las subhoyas del área de estudio.
Tabla 2. Propiedades morfométricas de las subhoyas del área de estudio

Área Perímetro Longitud Coeficiente de Factor de
Subhoya Forma
[km2] [Km] hidráulica [Km]* Compacidad Kc Forma Kf
Sierra 1 0.777 3.918 1.736 1.254 0.258 Oval redonda a oval oblonga
Sierra 2 0.559 3.135 1.447 1.183 0.267 Redonda a oval redonda
Sierra 6 0.013 0.519 0.215 1.270 0.288 Oval redonda a oval oblonga
* La longitud hidráulica no es un parámetro morfométrico pero se utiliza para el calculo del factor de forma
Fuente. Elaborado por los autores.

4.3 CARACTERIZACIÓN DEL RELIEVE
En cuanto al relieve de una hoya hidrográfica, se pueden definir varios parámetros topográficos
que controlan la velocidad con que se da la escorrentía superficial y por lo tanto el tiempo de
concentración. Entre estos parámetros se tiene la elevación máxima y mínima, la pendiente media,
elevación medía. Como se observa a continuación, la zona de estudio es plana.
Tabla 3. Parámetros del relieve de las subhoyas hidrográficas del área de estudio
Subhoya Elevación máxima [m] Elevación mínima [m] Pendiente media [%]
Sierra 1 57.00 44.67 2.04
Sierra 2 57.00 46.62 2.04
Sierra 3 57.00 47.44 2.36
Sierra 4 53.00 48.00 2.02
Sierra 5 53.00 48.20 2.43
Sierra 6 47.00 45.10 1.95
Figura 3. Mapa de pendientes de la zona de estudio

4.4 CARACTERIZACIÓN DE LA RED DE DRENAJE
La red de drenaje se puede definir como la trayectoria, disposición o arreglo de los cauces y lechos
por donde de manera superficial y aparente corre el agua excedente, producto de la precipitación
hacia un depósito natural o artificial [3].
4.4.1 Cauce principal. Es la corriente que pasa por la salida de la misma. Toda cuenca tiene una
y solo una corriente principal.
4.4.2 Pendiente del cauce principal. La pendiente del cauce principal se calcula a partir del
cociente entre el desnivel entre los puntos definidos por las cotas que marcan la desembocadura
y el nacimiento del cauce principal y la longitud del mismo. Este parámetro es indispensable para
determinar el tiempo de concentración de una cuenca e influye directamente en la velocidad del
agua que fluye por el cauce principal [4].
4.4.3 Cota mayor y menor del cauce principal. Corresponde a la elevación más alta y más baja
del cauce principal respectivamente.
4.4.4 Densidad de drenaje Dd. Corresponde a la relación entre la longitud de drenaje y el área
de la hoya hidrográfica, se calcula con la siguiente expresión.
es la longitud total de las corrientes de la hoya hidrográfica [Km]

4.4.5 Longitud hidráulica Lm. Corresponde a la mayor trayectoria de flujo desde el parte aguas
de la hoya hasta el punto de salida de la misma.
A continuación se muestras los parámetros de drenaje de las subhoyas del área estudiada.
Tabla 4. Parámetros de la red de drenajes de las subhoyas del área de estudio.

Densidad
Long. Cauce Pendiente Cota mayor Cota menor Longitud
Subhoya de drenaje
principal [Km] Cauce [%] [m] [m] hidráulica [Km]
[Km/Km2]
Sierra 1 1.487 0.23739 48.20 44.67 1.91 1.736
Sierra 2 1.198 0.21536 48.20 45.62 2.14 1.447
Sierra 3 0.518 0.14672 48.20 47.44 2.01 0.767
Sierra 4 0.194 0.10309 48.20 48.00 1.95 0.443
Sierra 5 0.151 0.52980 49.00 48.20 4.29 0.250
Sierra 6 0.190 0.47368 46.00 45.10 14.29 0.215

4.5 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
La referencia [5] lo define como el tiempo para el cual toda la hoya hidrográfica empieza a
contribuir, es decir, el tiempo necesario para que toda la hoya aporte eficazmente a la generación
de flujo en el sitio de desagüe.
Una hipótesis ampliamente usada en hidrología es suponer que la duración de la lluvia de diseño
coincide con el tiempo de concentración de la hoya hidrográfica, con lo cual se maximiza el caudal
de diseño. Sin embargo, [6] establece una diferencia importante al expresar que el tiempo de
concentración es la fase del aguacero que determina el máximo caudal, y esta fase puede ser igual
o no a la duración del aguacero, ya que la duración de la lluvia es ajena al tamaño de la cuenca y
es solo función de variables climáticas.
Para su cálculo se pueden emplear diferentes fórmulas que se relacionan con otros parámetros
propios de la cuenca. Para la estimación del tiempo de concentración usualmente se recomienda
emplear el promedio obtenido de varias ecuaciones empíricas disponibles en la literatura
científica, sin embargo, en este estudio se usó la mediana de los datos debido a que esta no es
susceptible a los valores extremos.
A continuación se muestran las ecuaciones usadas para el cálculo del tiempo de concentración en
este proyecto.
 California culvert practice.
.
= 0.95
es el tiempo de concentración [h]

es la longitud hidráulica de la cuenca en [Km]
es la diferencia de nivel máxima entre la divisoria de aguas y el punto de salida [m]
 Bransby Williams.
= 0.605 . .
×

es la longitud del cauce principal [Km]
es la pendiente promedio del cauce principal [%]
es el área de la cuenca en [Km2]

 Kirpich.
.
= 0.0663 .

es la pendiente promedio del cauce principal [m/m]
 Témez.
.
= 0.3 .

 Pasini.
( × ) .
= 0.108 .

es la pendiente promedio del cauce principal [m/m]
es el área de la cuenca en [Km2]
 Formula del Bureau Of Reclamation (E.E. U.U.)
.
= 0.871

es la longitud hidráulica de la cuenca en [Km]
es la diferencia de nivel máxima entre la divisoria de aguas y el punto de salida [m]
 Formula de Corps Engineers.
.
= 0.191 .


Tabla 5. Valores del tiempo de concentración por subhoya.
California Culvert
Bransby Williams
Mediana [horas]
Corps Engineers
Reclamation
Bureau of
[minutos]
Mediana
Subhoya
practice
Kirpich
Témez
Pasini
Sierra 1 0.68 1.44 1.04 0.75 2.45 0.68 0.38 0.75 44.77
Sierra 2 0.59 1.26 0.94 0.64 2.17 0.59 0.34 0.64 38.23
Sierra 3 0.29 0.78 0.67 0.37 1.64 0.29 0.22 0.37 22.31
Sierra 4 0.20 0.53 0.50 0.23 1.19 0.20 0.16 0.23 14.07
Sierra 5 0.10 0.24 0.17 0.09 0.31 0.10 0.08 0.10 6.28
Sierra 6 0.13 0.23 0.16 0.08 0.22 0.13 0.07 0.13 7.54
4.6 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
El coeficiente de escorrentía es una variable usada en el método racional. Dicho coeficiente

depende del porcentaje de permeabilidad, de la pendiente y de las características de
encharcamiento de la superficie y de las características y condiciones del suelo [5].
Figura 4. Mapa de coberturas del suelo de la zona de estudio

Tabla 6. Cantidad de área y valores de “C” para cada tipo de cobertura.
Tipo de área C Área [m2] C x Área

Arboles 0.34 252568.8658 85873.4144
Concreto - techo 0.85 10842.8953 9216.46097
Cuerpos de agua 0.85 10173.8999 8647.81491
Pastos condición buena 0.29 202375.8752 58689.0038
Pastos condición promedio 0.34 286583.3297 97438.3321
Suelo desnudo 0.75 27596.1852 20697.1389
∑= 790141.0511 280562.165
De la tabla anterior se calcula el coeficiente de escorrentía de la siguiente manera
∑ 280562.165
= = = 0.3551
∑ 790141.0511
4.7 ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO.
Para el análisis del comportamiento climatológico en la zona se analizaron los datos de la estación
meteorológica Apto las Flores que pertenece a la red de estaciones del IDEAM. En la tabla 2, se
muestran los valores medios mensuales de precipitación, temperatura medía máxima,
temperatura media mínima y temperatura media que fueron extraídas de las series de tiempo de
35 años suministrados por el IDEAM (ver anexos).
Tabla 7. Datos climatológicos de la estación Apto. Las Flores

Precipitación Temperatura Temperatura
Temperatura
Mes media mensual media máxima media mínima
media [°C]
[mm] [°C] [°C]
Enero 21.1 35.8 20.9 28.9
Febrero 23.3 37.0 21.4 29.3
Marzo 59.7 37.6 22.1 29.8
Abril 156.2 37.1 21.8 29.4
Mayo 209.5 36.0 21.7 28.9
Junio 180.1 36.4 21.9 29.0
Julio 138.8 36.7 21.8 29.2
Agosto 206.9 36.7 21.5 28.9
Septiembre 254.1 35.7 21.5 28.3
Obtubre 306.6 34.7 21.2 27.9
Noviembre 226.5 34.7 21.6 28.0
Diciembre 66.2 35.0 21.3 28.4
Suma 1849 N/A N/A N/A
Media N/A 36.1 21.6 28.8
Fuente. Instituto de hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, modificado por los autores.

En la tabla anterior se aprecia que la temperatura media anual es de 28.8 °C, y que oscila entre
una media mínima de 21.6 °C y una media máxima de 36.1 °C, siendo los meses de enero, febrero,
marzo y abril los que reportan las temperaturas más altas, durante los meses de mayo, junio, julio
y agosto, se estabiliza cerca de la media con la llegada de las lluvias y finalmente en septiembre,
octubre, noviembre y diciembre se aprecian las temperaturas más bajas, ver figura 5.
La precipitación media anual en la zona de estudio es del orden de los 1849 mm, siendo abril,
mayo y junio, agosto, septiembre, octubre y noviembre los meses más lluviosos, y julio el mes en
que se presenta una pequeña disminución de la precipitación, lo cual le confiere un
comportamiento bimodal. El periodo de escasez de lluvias lo conforman los meses de diciembre,
enero, febrero y marzo, ver figura 4.
Figura 5. Temperatura y humedad relativa mensual
Figura 6. Precipitación y evapotranspiración media mensual

4.8 PRECIPITACIÓN DE DISEÑO
Una precipitación de diseño es un patrón de precipitación definido para utilizarse en el diseño de

un sistema hidrológico. Usualmente la tormenta de diseño conforma la entrada al sistema, y los
caudales resultantes a través de este se calculan utilizando procedimientos de lluvia – escorrentía
y tránsito de caudales. Una precipitación de diseño puede definirse mediante un valor de
profundidad de lluvia en un punto, mediante un hietograma de diseño que especifique la
distribución temporal de la precipitación, o mediante un mapa de isoyetas que especifique el
patrón espacial de la precipitación [5].
4.8.1 Periodo o tiempo de retorno. Según [5] el periodo de retorno puede definirse como el
intervalo de recurrencia promedio entre eventos que igualan o exceden una magnitud especifica.
La probabilidad de ocurrencia del evento ≥ en cualquier observación puede relacionarse con
el periodo de retorno de la siguiente manera.
1 1
= =
( ≥ ) 1− ( ≤ )
[6] establece en el numeral D 4.3.2 que se deben adoptar los siguientes periodos de retorno para
el cálculo de las lluvias de diseño.
Tabla 8. Periodos de retorno recomendados según el grado de protección del sistema
Mínimo Aceptable Recomendado

Características del área de drenaje
(años) (años) (años)
Tramos iniciales en zonas residenciales con áreas
2 2 3
tributarias menores de 2 ha
Tramos iniciales en zonas comerciales o industriales,
2 3 5
con áreas tributarias menores de 2 ha
Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 2 y
2 3 5
10 ha
Tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayores
5 5 10
a 10 ha
Canales abiertos en zonas planas y que drenan áreas
10 25 50
mayores de 1000 ha
Canales abiertos en zonas montañosas (alta velocidad) o
25 50 100
a media ladera, que drenan áreas mayores de 1000 ha
Fuente. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico Título D.
4.8.2 Precipitación máxima probable. [5] la define como la mayor profundidad de precipitación
estimada analíticamente para una duración dada que sea físicamente posible y que caracterice
razonablemente una región geográfica particular en un determinado periodo del año.
4.8.3 Análisis de frecuencia de precipitación. En [7] se define al análisis de frecuencias como un

procedimiento para estimar la probabilidad de ocurrencia de eventos extremos pasados o futuros.

Dicho procedimiento se hace con el uso de distribuciones de probabilidad [5]. En este caso
particular se utilizó la distribución de probabilidad de valores extremos tipo I o distribución de
Gumbel, la cual es una distribución de probabilidad utilizada usualmente para valores máximos
aleatorios extraídos de poblaciones suficientemente grandes [7], en hidrología se recomienda un
mínimo de 25 años de datos. Se trabajó con los datos de precipitación máxima en 24 horas de la
estación pluviométrica Rincon Hondo por ser la mas cercana a la zona de estudio (ver anexos).
La función de distribución de probabilidad de Gumbel es la siguiente
( )= −∞ ≤ ≤ ∞
Los parámetros y se calculan de la siguiente manera
√
= ; = ̅ − 0.5772
Definiendo como variable reducida se tiene que
−
=
Sustituyendo y resolviendo para la variable reducida en la función de distribución se obtiene
1
= − ln ln
( )
Y como ya se vio anteriormente
1 1
= =
1− ( ≤ ) 1− ( )
De donde
−1
( )=
Por lo cual
= − ln ln
−1
Finalmente se relaciona con mediante la siguiente ecuación
= +

Tabla 9. Precipitación máxima en 24 horas, estación Rincón Hondo

Año Pmax. 24h [mm]
1981 100.0
1982 80.0
1983 149.0
1984 145.0
1985 110.0
1986 52.0
1987 170.0
1988 105.0
1989 115.0
1990 63.0
1991 130.0
1992 147.0
1993 78.0
1994 84.0
1995 98.0
1996 106.0
1997 74.0
1998 98.0
1999 152.0
2000 97.0
2001 97.0
2002 93.0
2003 93.0
2004 112.0
2005 75.0
2006 137.0
2007 149.0
2008 138
2009 107
2010 109
2011 147
2012 158
2013 83
2014 143
2015 51
Fuente. Instituto de hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, modificado por los autores.

Tabla 10. Parámetros para el cálculo de la distribución de Gumbel, estación Rincón Hondo
Parametro Valor
No. Datos 35
Media 109.8571
Desviación estándar 31.6052
Coeficiente de asimetría 0.0534
α 24.6425
u 95.6335
Nivel de confianza β 90.00%
Nivel de significancia α 5.00%
Probabilidad acumulada 95.00%
Zα 1.6450
Tabla 11. Distribución de Gumbel para P máx. en 24 horas, estación Rincón Hondo
Tr [años] YT Precipitación [mm] Se Lim. Superior Lim. Inferior

1.01 -1.529 57.947 7.734 70.669 45.225
1.1 -0.875 74.081 5.652 83.380 64.783
1.5 -0.094 93.316 4.485 100.694 85.938
2 0.367 104.665 4.903 112.732 96.599
5 1.500 132.596 8.258 146.180 119.012
10 2.250 151.088 11.153 169.435 132.741
15 2.674 161.521 12.868 182.690 140.353
20 2.970 168.827 14.089 192.004 145.649
25 3.199 174.453 15.038 199.192 149.715
50 3.902 191.787 17.995 221.389 162.185
100 4.600 208.993 20.963 243.476 174.509

Tabla 12. Prueba de bondad y ajuste K – S, estación Rincón Hondo

m x Tr Frec. Observada Frec. Estimada Diferencia
1 170.0 36.00 0.9722 0.9523 0.0200
2 158.0 18.00 0.9444 0.9235 0.0210
3 152.0 12.00 0.9167 0.9035 0.0132
4 149.0 9.00 0.8889 0.8917 0.0028
5 149.0 7.20 0.8611 0.8917 0.0305
6 147.0 6.00 0.8333 0.8831 0.0497
7 147.0 5.14 0.8056 0.8831 0.0775
8 145.0 4.50 0.7778 0.8738 0.0960
9 143.0 4.00 0.7500 0.8639 0.1139
10 138.0 3.60 0.7222 0.8359 0.1137
11 137.0 3.27 0.6944 0.8298 0.1353
12 130.0 3.00 0.6667 0.7804 0.1137
13 115.0 2.77 0.6389 0.6340 0.0049
14 112.0 2.57 0.6111 0.5977 0.0134
15 110.0 2.40 0.5833 0.5722 0.0111
16 109.0 2.25 0.5556 0.5591 0.0036
17 107.0 2.12 0.5278 0.5323 0.0046
18 106.0 2.00 0.5000 0.5186 0.0186
19 105.0 1.89 0.4722 0.5047 0.0325
20 100.0 1.80 0.4444 0.4327 0.0117
21 98.0 1.71 0.4167 0.4032 0.0135
22 98.0 1.64 0.3889 0.4032 0.0143
23 97.0 1.57 0.3611 0.3883 0.0272
24 97.0 1.50 0.3333 0.3883 0.0549
25 93.0 1.44 0.3056 0.3286 0.0231
26 93.0 1.38 0.2778 0.3286 0.0509
27 84.0 1.33 0.2500 0.2012 0.0488
28 83.0 1.29 0.2222 0.1883 0.0339
29 80.0 1.24 0.1944 0.1517 0.0428
30 78.0 1.20 0.1667 0.1293 0.0373
31 75.0 1.16 0.1389 0.0992 0.0396
32 74.0 1.13 0.1111 0.0902 0.0209
33 63.0 1.09 0.0833 0.0233 0.0600
34 52.0 1.06 0.0556 0.0028 0.0527
35 51.0 1.03 0.0278 0.0022 0.0256
Dif. Máxima 0.1353 Dif. Tabla 0.2300 Cumple? SI
Como se observa en la tabla anterior, los datos cumplen con la prueba de bondad y ajuste K – S y
por tal motivo pueden ser usados bajo la distribución de valores extremos tipo I (Gumbel)

Figura 7. Distribución de Gumbel para P max. en 24 horas, estación Rincón Hondo
4.8.4 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia. [7] las define como arreglos en los cuales se
presentan las lluvias (estimadas como intensidad de precipitación) contra su duración y el periodo
de retorno. Se obtienen a partir de datos históricos de precipitación de una estación provista de
pluviógrafo. Cuando el nivel de complejidad del sistema sea bajo, [6] propone el uso del método
simplificado para la obtención de las curvas IDF. El procedimiento consiste en usar la siguiente
expresión
=
60
Donde:
es la intensidad de precipitación [mm/h]

es el periodo de retorno [años]
es la precipitación máxima promedio anual en 24 horas a nivel multianual [mm]
es la duración de la lluvia [min]
, , y son parámetros de ajuste de regresión que fueron regionalizados como se muestra en la
figura 15

Figura 8. Regionalización de parámetros , , y para estimación de curvas IDF
Corregimiento de
La Sierra – Cesár
Fuente. INVIAS, Manual de Drenaje de Carreteras.

A continuación se muestran los valores de los parámetros , , y para cada región
Tabla 13. Valores de los coeficientes , , y para Colombia
Región a b c d
R1 0.94 0.18 0.66 0.83
R2 24.86 0.22 0.50 0.10
R3 13.92 0.19 0.58 0.20
R4 5.53 0.17 0.63 0.42
En la figura 15 se observa que la zona de estudio se encuentra en la región R1, por lo tanto, los
parámetros de regresión y datos para determinar las curvas IDF son los siguientes:
Tabla 14. Parámetros para el cálculo de curvas IDF en la zona de estudio
REGION a b c d M*
R1 0.94 0.18 0.66 0.83 109.857
* M corresponde a la media de la muestra presentada en la tabla 10
Aplicando lo anterior se obtiene la siguiente expresión para calcular las curvas IDF de la zona de
estudio
. .
0.94 109.857
= .
60
.
692.779.12
= .
Donde:
es la intensidad de precipitación [mm/h]

es el tiempo de retorno [años]
en la duración de la lluvia [min]
A continuación se muestran la curvas IDF calculadas para diferentes tiempo de retorno

Tabla 15. Valores de Intensidad para varios tiempos de retorno y duración
DURACIÓN DE LA PERIODO DE RETORNO EN AÑOS

LLUVIA [min] 5 10 25 50 100
10 312.15 363.58 444.78 518.05 603.39
15 254.87 296.86 363.16 422.98 492.66
30 180.22 209.91 256.79 299.09 348.36
60 127.44 148.43 181.58 211.49 246.33
90 104.05 121.19 148.26 172.68 201.13
120 90.11 104.96 128.40 149.55 174.18
150 80.60 93.87 114.84 133.76 155.79
180 73.58 85.70 104.83 122.10 142.22
Figura 9. Curvas IDF estación Rincón Hondo
4.9 ANÁLISIS DE CAUDALES
La referencia [6] indica que para obtener los caudales de diseño de sistemas de recolección y
evacuación de aguas lluvias de áreas relativamente pequeñas se puede usar el método racional
siempre y cuando la hoya hidrográfica sea menor a 80 ha.

El área de interés en este estudio es de 79 ha, y fue subdividida como se vio en la figura 2 para
efectos de escoger una sección relativamente pequeña en el inicio del canal e ir aumentándola
gradualmente. Por lo anteriormente expuesto se utilizó el método racional para el cálculo de los
caudales de diseño. El procedimiento consistió en suponer que la duración de la lluvia es igual al
tiempo de concentración de cada hoya hidrográfica, luego de eso se es escogió un periodo de
retorno de diseño de 25 según el criterio de los autores a pesar de que [6] recomienda 10, lo
anterior a raíz de las fuertes variaciones climáticas que se han presentado recientemente en todo
el territorio nacional, con esos datos se obtuvo la intensidad de la lluvia para cada hoya
hidrográfica a partir de las curvas IDF de la figura 16, finalmente se aplicó la siguiente ecuación
correspondiente al método racional.
= 0.278 × ×
Donde
es el caudal máximo probable [m3/S]

es el coeficiente de escorrentía [adimensional]
es la intensidad de la lluvia calculada igualando el tiempo de duración de la lluvia con el tiempo
de concentración de la hoya hidrográfica [mm/h]
es el área de la hoya hidrográfica [Km2]
4.9.3 Caudales hidrológicos resultantes. Los caudales máximos probables obtenidos con el
método racional aplicando el procedimiento ya descrito, constituyen la base para el diseño
hidráulico que será abordado en el siguiente capítulo. A continuación los resultados obtenidos
del modelo hidrológico.
Tabla 16. Caudales máximos probables.
Hoya C [adimensional] i [mm/h] A [Km2] Q [m3/S] Tramo diseñado

Sierra 1 0.3551 210.210 0.7769 16.1208 0+290 hasta 0+000
Sierra 2 0.3551 227.480 0.5586 12.5433 0+740 hasta 0+290
Sierra 3 0.3551 297.800 0.2575 7.5696 1+130 hasta 0+740
Sierra 4 0.3551 374.940 0.0993 3.6752 1+485 hasta 1+130
Sierra 5 0.3551 561.090 0.0352 1.9496 Sección 1+485
Sierra 6 0.3551 512.130 0.0133 0.6724 Paralelo a la vía
Se aclara que el abscisado del canal se realizó dejando la abscisa 0+000 en la sección aguas abajo
del boxculvert existente y la abscisa 1+485 en la sección aguas arriba del canal, lo anterior debido
a que ese es el modo de funcionamiento del modelo hidráulico HEC –RAS el cual fue usado en el
presente diseño. También se aclara que la canalización será realizada desde el 0+020 hasta el 1+485
con lo cual se tienes 1465 m de canalización. El 0+020 es el punto de entrada del boxculver existente
en la vía Chiriguana – Rincón hondo.

5. DISEÑO HIDRÁULICO
El diseño hidráulico consiste en proponer una sección hidráulica con base en las condiciones
encontradas en el sitio del proyecto y luego hacer el chequeo correspondiente con el uso de un
modelo hidráulico. En este caso particular se utilizó el modelo HEC-RAS, desarrollado por cuerpo
de ingenieros del ejército de los Estados Unidos, ver [8], el cual permite realizar cálculos de flujo
uniforme unidimensional, flujo inestable unidimensional y bidimensional, transporte de
sedimentos en lecho móvil y modelos de temperatura y calidad del agua.
5.1 MODELO HIDRAULICO DE LOS SITIOS DE INTERÉS
Para un análisis hidráulico básico se requiere de la topografía del canal (secciones transversales,
perfil longitudinal), de la rugosidad de la superficie del terreno (coeficiente de rugosidad de
Manning) y las condiciones de frontera que se encargan de definir el comportamiento del modelo
en la primera sección (aguas arriba) y en la última (aguas abajo). Cuando se modela con flujo
uniforme estas condiciones pueden ser: un nivel de aguas en alguna sección de control, el tirante
critico definido por las condiciones de la sección hidráulica, el tirante normal que está en función
de la sección transversal y la pendiente del canal y, finalmente una curva de calibración de
caudales si se tiene.
5.1.1 Coeficiente de rugosidad de Manning. El valor del coeficiente de rugosidad de Manning

fue escogido de la tabla D.4.14 que aparece en [6], de donde se obtuvo un valor de = 0.013.
5.1.2. Condiciones de frontera. Las condiciones de frontera se definieron tanto aguas arriba como
aguas abajo para realizar un análisis de flujo en régimen mixto (normal y crítico). Aguas arriba se
usó la condición del tirante normal con una pendiente de 0.002 m/m y en la sección aguas abajo
se usó el tirante normal con una pendiente de 0.002 m/m, ambos datos extraídos del diseño
preliminar de la rasante de la base o solera del canal.
5.1.3 Situación actual del sitio del proyecto. La longitud total del canal es de 1465 metros. Para
efectos de crear un adecuado modelo hidráulico se incluyó un tramo de 20 metros aguas abajo del
sitio donde comenzara la canalización y a ese punto se le asigno como nombre “K0+000”, ver
figura 10. A lo largo del tributario a canalizar existen 3 estructuras hidráulicas, la primera es un
boxculvert de 15 metros de longitud y sección de 5.00 m x 1.70 m que recibe las aguas del canal
del proyecto la cual será conservada en caso de cumplir con los requisitos hidráulicos, las dos
siguientes son alcantarillas circulares de 38” de diámetro localizadas en las abscisas K0+310 y
K0+990 del modelo hidráulico las cuales deben ser reemplazadas debido a que su sección es
insuficiente para los caudales del proyecto y las pendientes que se deberían usar para no
demolerlas serian inferiores al 0.05% lo cual traería problemas de colmatación y tirantes altos. A
continuación se muestran las secciones propuestas para realizar el chequeo hidráulico del canal.

Tabla 17. Secciones hidráulicas por abscisa del canal
Sección hidráulica
Tramo del canal
Inicial Final
K1+485 hasta K0+760 4.00 x 0.70 4.00 x 1.10
K0+760 hasta K0+740 Transición de 4.00 a 5.00
K0+740 hasta K0+020 5.00x1.10 5.00 x 1.80
Tabla 18. Secciones hidráulicas de boxculverts

Boxculverts
Abscisa Obra Sección hidráulica
K0+992 hasta K0+985 Proyectada 5.00 x 1.30
K0+312 hasta K0+305 Proyectada 6.00 x 1.80
K0+020 hasta K0+005 Existente 5.00 x 1.70
Figura 10. Geometría del canal vista en planta

Figura 11. Caudales de diseño por tramo.
5.1.4 Chequeo del tramo K1+485 hasta K1+130. El caudal para el chequeo de estas secciones es
de 3.68 m3/S. A continuación se muestran los gráficos resultantes del modelo en los dos tramos.
Figura 12. Perfil desde K1+485 a K1+130 y secciones inicial y final.

Como se observa en la imagen anterior, la sección con ancho de base de 4.00 es satisfactoria para
drenar el caudal de diseño preservando un buen margen de borde libre.
5.1.5 Chequeo del tramo K1+130 hasta K0+740. El caudal para el chequeo de este tramo es de 7.57
m3/S. A continuación se muestran los gráficos resultantes del modelo.
En este tramo se planteó la construcción de un boxculvert de 4.00 m x 1.30 m para remplazar la

alcantarilla existente de 38” y evacuar las aguas de drenaje sin generar afectaciones a la circulación
vehicular, a continuación se muestran el nivel de agua alcanzado en el boxculvert.
Figura 14. Boxculvert entre el K0+992 y el K0+985.

Como se observa en la gráfica anterior, el boxculvert es satisfactorio para evacuar las aguas lluvias.
5.1.6 Chequeo del tramo K0+740 hasta K0+290. El caudal para el chequeo de este tramo es de
12.54 m3/S. A continuación se muestran los gráficos resultantes del modelo.
Al igual que el tramo anterior, en este también existe una alcantarilla circular de 38” de diámetro
sobre una de las vías de la zona de estudio, por tal motivo se planteó la construcción de un
boxculvert de 6.00 m x 1.80 m para evacuar las aguas de drenaje remplazando la estructura
existente, a continuación se muestran la solución planteada.
Figura 16. Boxculvert entre el K0+312 hasta K0+305

5.1.7 Chequeo del tramo K0+290 hasta K0+000. El caudal para el chequeo de este tramo es de
16.12 m3/S. A continuación se muestran los gráficos resultantes del modelo.
La sección K0+020 del modelo hidráulico coincide con la entrega de la canalización proyectada al
boxculvert existente. A continuación se muestran los gráficos resultantes para el chequeo de dicha
estructura.
Figura 18. Boxculvert existente de 5.00 mx 1.70 m perfil de flujo.
Como se observa, la sección existente evacua sin problemas el caudal de diseño por lo cual no
debe ser remplazada desde el punto de vista hidráulico.

5.1.8 Chequeo de canal tributario en la abscisa K0+025. Este tramo corresponde a 20 metros de
canal que entrega sus aguas en la abscisa K0+025 de la canalización principal, el caudal de diseño
es de 0.64 m3/S. A pesar de que el caudal es pequeño, este tramo de canal estará sujeto a sobre
elevaciones causadas por las profundidades de flujo que se presenten en el canal principal objeto
de este estudio. A continuación se muestran las gráficas del modelo hidráulico para este tramo
que inicia con una sección de 3.00 m x 1.00 m y finaliza con 4.00 m x 1.00 m.
Figura 19. Tributario de la abscisa K0+025, perfil con secciones inicial y final.
5.1.9 Chequeo de velocidades de flujo. Con el ánimo de evitar daños en la estructura, las
velocidades de flujo en el canal deben ser inferiores a 8 m/S si el revestimiento se realiza en
concreto de 210 kg/cm2 [7], a continuación se muestran la velocidades de flujo encontradas en el
proyecto.
Figura 20. Velocidades de flujo a lo largo del canal del proyecto.
Como se observa, en el caso critico la velocidad máxima es de 4.0 m/S lo cual es satisfactorio.

8. CONCLUSIONES
Luego de realizar el análisis hidrológico y diseño hidráulico del canal en consideración se puede
concluir lo siguiente:
 La hoya hidrográfica estudiada posee un relieve que varía de plano a ligeramente plano con
pendientes menores al 7%, su forma es redonda a oval redonda con coeficientes de
compacidad cercanos a la unidad, lo que sugiere susceptibilidad a crecientes.
 El clima de la zona es cálido seco, la temperatura media anual es de 28.8 °C, y oscila entre una
media mínima de 21.6 °C y una media máxima de 36.1 °C. La precipitación media anual en la
es del orden de los 1849 mm y tiene un comportamiento bimodal con los picos más altos en
los meses de mayo y octubre.
 Se logró hacer una selección adecuada de las secciones y obras hidráulicas requeridas a lo
largo del canal en estudio, lo anterior se hizo con base a las recomendaciones del titulo D del
reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS. Obteniendo los
siguientes resultados para canal y boxculvers
Sección hidráulica Boxculverts

Tramo del canal
Inicial Final Abscisa Obra Sección hidráulica
K1+485 hasta K0+760 4.00 x 0.70 4.00 x 1.10 K0+992 hasta K0+985 Proyectada 5.00 x 1.30
K0+760 hasta K0+740 Transición de 4.00 a 5.00 K0+312 hasta K0+305 Proyectada 6.00 x 1.80
K0+740 hasta K0+020 5.00x1.10 5.00 x 1.80 K0+020 hasta K0+005 Existente 5.00 x 1.70

9. RECOMENDACIONES
 El diseño estructural debe basarse estrictamente en las secciones hidráulicas propuestas

con el objeto de evitar problemas de funcionamiento hidráulico de la obra, esto quiere
decir que se deben respetar los anchos y altos propuestos teniendo en cuenta que son
secciones internas.
 Durante el proceso constructivo se recomienda la presencia del personal y equipo

calificado para el trazado, replanteo y control de niveles de la obra. La presencia de una
comisión topográfica que controle cotas al inicio, al final y en todo el recorrido del canal,
las pendientes de fondo y demás elementos importantes es requisito primordial para la
ejecución de la obra.
Daniel Mauricio Ocampo Giraldo

Ingeniero Civil
Esp. En Aprovechamiento de Recursos Hidráulicos
C.C.: 110287997967
M.P.: 05202-299936 ANT

BIBLIOGRAFÍA
[1] National Aeronautics and Space Administration NASA, «Shuttle Radar Topography Mission
(SRTM),» [En línea]. Available: https://lta.cr.usgs.gov/SRTM1Arc. [Último acceso: 15 8 2016].
[2] G. Monsalve Saenz, Hidrología en la ingeniería, Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería,
1999.
[3] W. Gámez Morales, Texto Básico de Hidrología, Managua: Universidad Agraria, 2009.
[4] G. A. Barros Cantillo, Curso de Hidrología, Sincelejo: Universidad de Sucre, 1994.
[5] V. T. Chow, D. R. Maidment y L. W. Mays, Hidrología Aplicada, Bogotá: McGRAW - HILL
Interamericana S.A., 1994.
[6] Ministerio de Vivienda, Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento
Básico:Título D. Sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales domésticas y aguas
lluvias., Bogotá: Viceministerio de Aguas y Saneamiento Básico., 2012.
[7] Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de Vías, Manual de drenaje de carreteras, Bogotá,
2009.
[8] US Army Corps of Engineers, Institute for Water Resources, Hydrologic Engineering Center.,
HEC - RAS, River Analysis System, Davis, California , 2016.

ANEXOS
Anexo 1. Valores máximos de precipitación en 24 horas de la estación Rincón Hondo.
Fuente. Instituto de hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM.

Anexo 2. Valores totales mensuales de precipitación de la estación Apto. Las Flores.

Anexo 3. Valores medios mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores.

Anexo 4. Valores máximos mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores.

Anexo 5. Valores mínimo mensuales de temperatura de la estación Apto. Las Flores.

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Informe Final

Estudio Hidrológico y Diseño Hidráulico

Daniel Mauricio Ocampo Giraldo

2.1 OBJETIVO GENERAL 8

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 8

4.1 LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 9

4.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMÉTRICA 9

4.3 CARACTERIZACIÓN DEL RELIEVE 12

4.4 CARACTERIZACIÓN DE LA RED DE DRENAJE 13

4.4.1 Cauce principal 13

4.5 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 14

4.6 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA 16

4.7 ANÁLISIS CLIMATOLÓGICO 17

Informe final Hidrológico/Hidráulico 2

4.8 PRECIPITACIÓN DE DISEÑO 19

4.8.1 Periodo o tiempo de retorno 19

4.9 ANÁLISIS DE CAUDALES 27

4.9.3 Caudales hidrológicos resultantes 28

5.1 MODELO HIDRAULICO DE LOS SITIOS DE INTERÉS 29

5.1.1 Coeficiente de rugosidad de Manning 29

Informe final Hidrológico/Hidráulico 3

Tabla 1. Características de la cuenca de acuerdo al coeficiente de compacidad ______________ 11

Informe final Hidrológico/Hidráulico 4

Figura 1. Localización del área de estudio_______________________________________________ 9

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Anexo 1. Valores máximos de precipitación en 24 horas de la estación Rincón Hondo________ 39

Informe final Hidrológico/Hidráulico 6

Informe final Hidrológico/Hidráulico 7

2.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar mediante herramientas computacionales, el estudio hidrológico y el diseño hidráulico de

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Elaborar la caracterización morfométrica, y del coeficiente de escorrentía requerida para la

 Estimar el comportamiento climatológico y la precipitación máxima probable, en el área de

Informe final Hidrológico/Hidráulico 8

4.1 LOCALIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

Figura 1. Localización del área de estudio

Fuente. Instituto Geográfico Agustín Codazzi, modificado por los autores.

4.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMÉTRICA

En hidrología, la morfometría hace referencia al análisis cuantitativo de la forma de una hoya

Informe final Hidrológico/Hidráulico 9

A continuación se muestra la porción del modelo de elevaciones utilizado para caracterizar la

Figura 2. Modelo digital de elevaciones SRTM de la zona de estudio

Fuente. proyecto SRTM.

La forma de la cuenca es importante porque se relaciona con el tiempo de concentración, el cual

Informe final Hidrológico/Hidráulico 10

4.2.4 Coeficiente de Compacidad Kc. Se obtiene a partir de la siguiente expresión.

Tabla 1. Características de la cuenca de acuerdo al coeficiente de compacidad

Fuente. GÁMEZ MORALES, William. Texto básico de hidrología [3].

Tabla 2. Propiedades morfométricas de las subhoyas del área de estudio

Fuente. Elaborado por los autores.

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4.3 CARACTERIZACIÓN DEL RELIEVE

Fuente. Elaborado por los autores.

Figura 3. Mapa de pendientes de la zona de estudio

Fuente. Elaborado por los autores.

Informe final Hidrológico/Hidráulico 12

4.4 CARACTERIZACIÓN DE LA RED DE DRENAJE

es la longitud total de las corrientes de la hoya hidrográfica [Km]