Informe de Hidrología

TRABAJO DE INGENIERIA DE DRENAJE
INDICE
1. GENERALIDADES .................................................................................. 1
1.1 Introducción ................................................................................ 1
1.2 Objetivo General ......................................................................... 2
1.3 Objetivos Específicos ................................................................. 2
2. INFORMACION BÁSICA ......................................................................... 2
2.1 Zona de estudio .......................................................................... 2
2.2 Información cartográfica ............................................................ 3
3. GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA DE INTERÉS ............................... 4
3.1 Cuenca Juscubamba .................................................................. 4
3.2 Cuenca Utcubamba..................................................................... 5
4. ESTUDIO HIDROLÓGICO ....................................................................... 6
4.1 Metodología para la estimación de caudales máximos............ 6
4.2 Información pluviométrica – Precipitación máxima en 24 Horas
...................................................................................................... 6
4.3 Registro de precipitación Máxima ............................................. 7
4.4 Análisis de datos dudosos ......................................................... 7
4.5 Procesamiento estadístico de la información ......................... 11
4.5.1 Análisis estadístico de la estación Chachapoyas ............. 11
4.5.2 Análisis estadístico de la estación Leimebamba .............. 14
4.6 Determinación de la Intensidad – Curvas IDF ......................... 17
4.7 Determinación del Periodo de Retorno ................................... 23
4.8 HIETOGRAMA DE DISEÑO ....................................................... 24
4.9 Selección del número de curva................................................ 24
4.10 Tiempo de concentración ......................................................... 25
5. MODELAMIENTO HIDROLÓGICO ........................................................ 26
6. ESTUDIO HIDRÁULICO ........................................................................ 29
6.1 Inspección de campo en la zona de emplazamiento de las
estructuras mayores. ................................................................ 29
6.1.1 Km. 11+737.50 Puente Jucusbamba ............................... 29
6.1.2 Km. 14+921 Puente Utcubamba ...................................... 32
6.2 Relacion de Obras de arte proyectadas .................................. 33
6.2.1 Parámetros de diseño ...................................................... 34
6.3 Hidráulica en Puentes:.............................................................. 40
6.3.1 Dimensionamiento hidráulico ........................................... 40
6.4 Cálculos hidráulicos ................................................................. 41
6.5 Tirantes máximos y velocidades ............................................. 41
INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

6.6 Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad ........................... 41

6.7 Estimación de Socavación ....................................................... 43
6.7.1 Socavación general ......................................................... 43
6.7.2 Socavación por contracción ............................................. 46
6.7.3 Socavación local .............................................................. 47
6.8 Modelamiento Hec-Ras en puentes ......................................... 50
6.8.1 Condiciones de Cálculo Ejes Hidráulicos ......................... 51
6.8.2 Puente Juscubamba ........................................................ 51
6.8.3 Puente Utcubamba .......................................................... 56
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.......................................... 60
7.1 Conclusiones ............................................................................ 60
7.2 Recomendaciones .................................................................... 61
8. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................... 61
ANEXOS HIDROLOGÍA
ANEXO 01: INFORMACIÓN HISTORICA ............................................................

ANEXO 02: ANÁLISIS DE DATOS DUDOSOS ...................................................
ANEXO 03: DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDADES ..........................................
ANEXO 04: PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE ................................................
ANEXO 05: PRECIPITACIIONES DE DISEÑO ....................................................
ANEXO 06: CURVAS IDF ....................................................................................
ANEXO 07: HIETOGRAMA DE DISEÑO .............................................................
ANEXO 08: MODELAMIENTO HMS ....................................................................
ANEXOS HIDRÁULICA
ANEXO 01: LISTADOS DE ESTRUCTURAS PROYYECTADAS ........................

ANEXO 02: NIVELES MAXIMOS .........................................................................
ANEXO 03: SOCAVACCIÓN ...............................................................................

LISTA DE CUADROS
Cuadro N°2.1.1 Ubicación del Proyecto de Rehabilitación y mejoramiento .. 3

Cuadro N°2.3.1 Cartografía Utilizada ........................................................... 3
Cuadro N°2.3.2 Mapas de Cobertura y Uso de Tierra .................................. 4
Cuadro N°3.1 Cuencas en la zona de Interés............................................ 4
Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Juscubamba .... 5
Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Yarucaya ......... 6
Cuadro N°4.2.1 Estaciones pluviométricas ................................................... 7
Cuadro N°4.4.1 Valores de Kn según el tamaño de muestra – Ven Te
Chow ................................................................................... 8
Cuadro N° 4.5.1 .1 Prueba de Smirnov – Kolmogorov para la estación
Chachapoyas ..................................................................... 11
Cuadro N° 4.5.1.2 Precipitación de diseño – Estación Chachapoyas ............. 12
Cuadro N° 4.5.1.3 Factor de ajuste de la frecuencia de Observación diaria ... 13
Cuadro N° 4.5.1.4 Datos de la estación Chachapoyas – SENAMHI ............... 13
Cuadro N° 4.5.1.5 Precipitaciones corregidas por toma de datos ................... 13
Cuadro N° 4.5.2 .1 Prueba de Smirnov – Kolmogorov para la estación
Leimebamba ...................................................................... 14
Cuadro N° 4.5.2.2 Precipitación de diseño – Estación Leimebamba .............. 15
Cuadro N° 4.5.2.3 Factor de ajuste de la frecuencia de Observación diaria ... 16
Cuadro N° 4.5.2.4 Datos de la estación Chachapoyas – SENAMHI ............... 16
Cuadro N° 4.5.2.5 Precipitaciones corregidas por toma de datos ................... 16
Cuadro N° 4.6.1 Precipitación de diseño para duraciones menores a 24 Horas
- Chachapoyas ................................................................... 19
Cuadro N° 4.6.2 Precipitación de diseño para duraciones menores a 24 Horas
- Leimebamba .................................................................... 19
Cuadro N° 4.6.2 Intensidades de diseño para duraciones menores a 24 Horas
20
20
Cuadro Nº 4.6.3 Ecuación IDF de las estaciones seleccionadas ................. 21
Cuadro Nº 4.7.1 Valores de periodo de Retorno T (años) ........................... 23
Cuadro Nº 4.7.2 Periodos de retorno de diseño .......................................... 23
Cuadro Nº 4.9.1 Cálculo del CN para las cuencas en estudio ..................... 25
Cuadro Nº 4.10.1 Tiempo de Concentración ................................................. 26
Cuadro Nº 5.1 Método de SCS................................................................. 27
Cuadro Nº 5.2 Resultados del Modelo HMS ............................................. 28
Cuadro Nº 6.2.1.1 Coeficiente de escorrentía para diferentes periodos de
retorno ............................................................................... 38
Cuadro N° 6.6.1 Valores para el cálculo del coeficiente de rugosidad de
Manning por el método de Cowan...................................... 43
Cuadro N° 6.7.1.1 Valores del Coeficiente .................................................. 45
Cuadro N° 6.7.1.2 Valores del Coeficiente de contracción  .......................... 45
Cuadro N° 6.7.1.3 Valores del X para suelos cohesivos y no – cohesivos ..... 46
Cuadro N° 6.7.2.1 Valores de K1 en la ecuación de Laursen ......................... 47
Cuadro N° 6.7.2.2 Factor de corrección para la forma de estribos ................. 48
Cuadro N° 6.7.2.2 Factor de corrección para Angulo de ataque ..................... 49
Cuadro N° 6.8.2.1 Caudales de diseño ........................................................... 52
Cuadro N° 6.8.2.2 Determinación del coeficiente de rugosidad ....................... 53
Cuadro N° 6.8.2.3 Determinación niveles máximos ......................................... 55
Cuadro N° 6.8.2.4 Determinación de la socavación Total ................................ 56
Cuadro N° 6.8.3.1 Caudales de diseño ........................................................... 57

Cuadro N° 6.8.3.2 Determinación del coeficiente de rugosidad ....................... 58

Cuadro N° 6.8.3.3 Determinación niveles máximos ......................................... 59
Cuadro N° 6.8.3.4 Determinación de la socavación Total ................................ 60
LISTA DE FIGURAS
Figura Nº 2.2.1 Acceso – Mapa Vial ............................................................ 3

Figura Nº 4.4.1 Precipitaciones máximas en 24 Horas – Estación
Chachapoyas ....................................................................... 9
Leimebamba ...................................................................... 10
Figura Nº 4.5.1.1 Ajuste Estadístico de la estación Chachapoyas ................ 12
Figura Nº 4.5.1.2 Precipitación máxima para diferentes periodos de retorno –
Estacion Chachapoyas ...................................................... 13
Figura Nº 4.5.2.1 Ajuste Estadístico de la estación Leimebamba ................. 14
Figura Nº 4.5.2.2 Precipitación máxima para diferentes periodos de retorno –
Estacion Leimebamba........................................................ 16
Figura Nº 4.6.1 Curva Intensidad – Duración - Frecuencia - Estación
Chachapoyas ..................................................................... 22
Leimebamba ...................................................................... 22
Figura 5.2 Esquema de la modelación Hidrológica en HEC-HMS ....... 28
Figura 6.1.1.1 Zona de emplazamiento del Puente Juscubamba .............. 31
Figura 6.1.1.2 Zona de emplazamiento del Puente Utcubamba ................ 33

1. GENERALIDADES
1.1 Introducción
Se presenta el estudio de Hidrología e Hidráulica correspondiente el Proyecto:

“Mejoramiento y Creación de la carretera Lamud - Valera, provincia Luya y
Bongará, Región Amazonas”, el cual determinará los parámetros Hidrológicos e
Hidráulicos del carretera y las obras de arte proyectadas y que son necesarios
para los fines del proyecto.
La función de las carreteras es de singular importancia, pues estimulan el progreso

de regiones aisladas y deprimidas económicamente, generalmente de buen
potencial productivo que, por la carencia o deterioro de los caminos, permanecen
al margen de la actividad económica o con sistemas artesanales de explotación,
orientados básicamente a cubrir las necesidades de autoconsumo.
El presente proyecto nace de la demanda de la población de la localidad de

Lámud, capital de la Provincia de Luya, y del caserío de Cocahuayco,
perteneciente al distrito de Valera (Provincia de Bongará); de contar con una vía
que una, directamente, las localidades antes mencionadas; articulando, de esta
forma, este importante espacio territorial del distrito de Lámud (Provincia de Luya,
Departamento de Amazonas).
El trazo de la carretera proyectada tiene a lo largo de su recorrido dos estrucutras

de gran importancia en lo que se refiere al drenaje, éstas corresponden a dos
puentes que cruzan los ríos Juscubamba y Utcubamba, ambos puentes,
corresponden a río importantes en la zona de estudio. Debido a la escaza
información de caudales en la zona de estudio, se plantea realizar un modelo de
“precipitación - escorrentía” para la determinación de los caudales máximos de
avenida y de diseño, así mismo se tomará en consideración la normativa vigente
tomando los criterios ya definidos en el Manual de Hidrología y Drenaje Vial del
Ministerio de Transportes y comunicaciones así como también el Manual de
Diseño de Carreteras Pavimentadas de bajo volumen de Transito.
Se ha podido identificar dos estaciones pluviométricas cercanas a la zona del

proyecto las cuales corresponden a la estación Chachapoyas y Leimebamba.
Dentro del análisis de la información se podrá definir qué grado de
representatividad tienen cada una de ellas en la influencia del proyecto
Respecto a los parámetros Hidráulicos, se tomará en consideración los caudales

y la granulometría del lecho de ambos ríos para determinar los niveles de
socavación máxima los que determinarán el nivel de cimentación de la estructura
proyectada.
Se considerará un tiempo de retorno equivalente a Tr = 100 años para el análisis

de niveles máximos y un periodo de retorno de Tr = 175 años para los niveles
1 de 62
máximos de socavación considerando la probabilidad de riesgos de la estructura

a proyectar.
1.2 Objetivo General
Determinar los parámetros hidrológicos e hidráulicos necesarios para los fines del
proyecto de la carretera Lamud – Valera.
1.3 Objetivos Específicos
- Calcular los parámetros geomorfológicos de la cuenca influyente en la zona

del proyecto.
- Determinar las estaciones meteorológicas representativas en la zona de
estudio.
- Realizar el análisis estadístico y determinar la mejor curva de ajuste estadístico
para la cuenca en estudio.
- Determinar las curvas IDF representativas de la zona de estudio.
- Determinar los caudales máximos.
- Determinar niveles máximos de Socavación
2. INFORMACION BÁSICA
2.1 Zona de estudio
El área de estudio se encuentra ubicada en LOS DISTRITOS VALERA Y LAMUD

– PROVINCIAS LUYA Y BONGARA – REGION AMAZONAS
El distrito de Lámud es uno de los veintitrés distritos de la Provincia de Luya,

ubicado en el Departamento de Amazonas, en el norte del Perú. Limita por el norte
con el distrito de San Cristóbal (Luya); por el este con la provincia de Bongará y la
provincia de Chachapoyas; por el sur con el distrito de Luya y el distrito de Trita y;
por el oeste nuevamente con el distrito de Luya.
- Región: Amazonas.
- Provincias: Luya y Bongará.
- Distritos: Lámud y Valera.
Al tramo sujeto a Mejoramiento se accede desde la ciudad de Chachapoyas

haciendo el recorrido por la Red Vial Nacional Rutas PE-08B y PE-08C hasta el
centro poblado de Caclic y luego se recorre mediante bifurcación hacia la
izquierda por carretera afirmada en regular estado, pasando por la ciudad de
2 de 62
Luya (Capital Distrital) hasta llegar a la Ciudad de Lámud (Capital Provincial), en

la cual se ubica el Inicio (km 0+000) del Tramo en Estudio.
El proyecto de “MEJORAMIENTO Y CREACIÓN DE LA CARRETRA LÁMUD -

VALERA, PROVINCIA DE LUYA Y BONGARÁ, REGIÓN AMAZONAS” tiene la
siguiente ubicación geográfica:
Cuadro N°2.1.1 Ubicación del Proyecto de Rehabilitación y mejoramiento

Punto Inicial Punto Final
Km 00+000 Km 14+957.14
9´320,339.740 N 9´329,176.010 N
173,488.150 E 176,675.350 E
Altitud: 2300.00 msnm Altitud: 1445.00 msnm
Figura Nº 2.2.1 Acceso – Mapa Vial
FIN DEL TRAMO

INICIO DEL TRAMO KM 14+957
KM 0+000 (Lámud) (Cocahuayco)
CHACHAPOYAS
2.2 Información cartográfica
Se ha utilizado la información cartográfica del IGN, para la delimitación de la

cuenca aportante a la zona de estudio. El sistema de coordenadas pertenece al
sistema UTM WGS84 zona 18 sur.
El cuadro N°2.3.1 muestra la descripción de la carta utilizada.
Cuadro N°2.3.1 Cartografía Utilizada

Denominación Hoja Escala Institución
Chachapoyas 13 – h 1: 100 000 IGN
Rioja 13 - i 1: 100 000 IGN
Leimebamba 14 - h 1: 100 000 IGN
Para la determinación del número de curva en la zona de estudio, se considerado

la publicación: “Zonificación Ecológica y Económica del departamento de
3 de 62
Amazonas”, donde se muestra mapas de los usos de suelos actualmente del

departamento de amazonas.
Cuadro N°2.3.2 Mapas de Cobertura y Uso de Tierra

Denominación Escala Institución
Zonificación Instituto de
Ecológica y investigaciones de la
Económica del 1: 250 000 amazonia Peruana –
departamento Gobierno regional de
de Amazonas Amazonas
En base a esta información, se procedió a delimitar las cuencas de interés para
determinar sus características generales.
3. GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA DE INTERÉS
Las características físicas de una cuenca forman un conjunto que influye

profundamente en el comportamiento hidrológico de dicha zona tanto a nivel de
las excitaciones como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema.
Así pues, el estudio sistemático de los parámetros físicos de las cuencas es de
gran utilidad práctica en Hidrología, pues con base en ellos se puede lograr una
transferencia de información de un sitio a otro, donde exista poca información:
bien sea que fallen datos, bien que haya carencia total de información de registros
hidrológicos, si existe cierta semejanza geomorfológica y climática de las zonas
en cuestión.
Para el presente informe se determinación de los parámetros geomorfológicos en

base a la información cartográfica de la topografía, así se ha utilizado las carta
nacional 13-h denominada Ambar escala 1:100 000, 13-i denominada Rioja y 14-
h denominada Leimebamba.
Se ha iniciado por considerar el punto de descarga como el punto donde cruza los
puentes proyectados.
En la zona del proyecto se han ubicado 2 puntos de cruce de ríos y se efectuó la

delimitación de las cuencas. A continuación se muestra el cuadro N°3.1 que indica
las coordenadas de descarga de la cuenca donde se proyectan los dos puentes.
Cuadro N°3.1 Cuencas en la zona de Interés

Denominación Este Norte Altura
Puente
175 911.93 9 328 023.92 1 596 msnm
Jucusbamba
Puente
176 671.08 9 329 139.74 1 461 msnm
Utcubamba
3.1 Cuenca Juscubamba
Le corresponde un área de 187.28 km2, una longitud de río principal

correspondiente a 34.82 km. y una pendiente igual a 4.00 %; un factor de forma
con un valor de 0,15 lo que nos da una cuenca un poco achatada con lo que los
4 de 62
eventos máximos se produzcan con mayor rapidez; un coeficiente de compacidad

con valor de 2,03 que indica la forma rectangular oblonga de la cuenca.
Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Juscubamba

AREA Km2 187.28
PERIMETRO m 98 481
LONGITUD m 34 815
COTA MAXIMA msnm 3 125
COTA MINIMA msnm 1 650
PENDIENTE m/m 0,04
INDICE DE
2.03
COMPACIDAD
FACTOR DE FORMA 0.15
DESNIVEL MAXIMO m 1 475
ALTITUD MEDIA msnm 2 387.50
3.2 Cuenca Utcubamba
Possee un área de 227.19 km2, una longitud de río principal correspondiente a

26.71 km. y una pendiente igual a 12.1%; un factor de forma con un valor de 0,32
lo que nos da una cuenca con un tipo más alargado con lo que los eventos
5 de 62
máximos se produzcan con mayor rapidez; un coeficiente de compacidad con

valor de 1,69 que indica la forma oval oblonga de la cuenca.
Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Utcubamba

AREA Km2 3 000.25
PERIMETRO m 90 506
LONGITUD m 26 712
COTA MAXIMA msnm 4 000
COTA MINIMA msnm 1 500
PENDIENTE m/m 0,12
INDICE DE
1,69
COMPACIDAD
FACTOR DE FORMA 0,32
DESNIVEL MAXIMO m 3 252
ALTITUD MEDIA msnm 3 394.00
4. ESTUDIO HIDROLÓGICO
4.1 Metodología para la estimación de caudales máximos
Al no existir registros de caudales en la zona de estudio, la metodología para

estimarlos es de precipitación – escorrentía, por esta razón la precipitación y la
calidad de esta información es importante.
Para analizar los eventos extremos, se trabaja con las precipitaciones máximas
en 24 horas registradas en las estaciones cercanas al proyecto, cabe indicar que
el tratamiento de la información como: saltos, tendencias, homogeneidad,
consistencia, completación y extensión se realiza sólo cuando se trabaja con
registros medios mensuales o anuales, por lo tanto se debe tener en cuenta que
el volumen de información disponible debe ser la mayor posible.
4.2 Información pluviométrica – Precipitación máxima en 24 Horas
Los registros de precipitación utilizados para la elaboración del presente informe,

corresponden a los datos de precipitación máxima en 24 horas de la estación
6 de 62
Leimebamba y Chachapoyas, cuya área de influencia se encuentran dentro del

área de estudio.
Cuadro N°4.2.1 Estaciones pluviométricas

Altitud Período de
Estación Longitud Latitud
msnm registro
Leimebamba 3 110 77° 48’ W 6° 33’ S 1964 – 1989
1960 – 1982
Chachapoyas 1 834 77° 51’ W 6° 12’ S
1992 – 2013
4.3 Registro de precipitación Máxima
Los cuadros correspondientes a la precipitación máxima en 24 horas, de la

estación Leimebamba y Chachapoyas, se han colocado en el Anexo 01. Dichos
valores han sido recogidos de la información brindada por SENAMHI (Servicio
Nacional de Meteorología e Hidrología), así como también la información
publicada por ANA (Autoridad Nacional del Agua)
4.4 Análisis de datos dudosos
Antes de realizar cualquier tratamiento estadístico de datos, se realizó un análisis

de datos dudosos para determinar si los valores están dentro del rango de
7 de 62
confianza o existe algún dato que no corresponde a la muestra, denominado

“outliers”.
El valor de precipitación máxima en 24 horas, se tomó a partir de valor máximo

registrado en cada año.
El método de Water Resource Council recomienda una verificación de datos

dudosos que consiste en determinar un rango de valores utilizando una ecuación
de frecuencia del siguiente tipo:
PH =10^(xH) …….. Precipitación máxima aceptada Límite superior

xH = ẋ + KnS
PL =10^ (xL)
…….. Precipitación mínima aceptada Límite inferior
xL = ẋ - KnS
Dónde:
PH = Límite de confianza superior.
PL = Límite de confianza inferior.
ẋ = promedio de los logaritmos de la muestra
S = Desviación Estándar de los logaritmos de la muestra
Kn = Valor para la prueba de datos dudosos que depende del tamaño de la
muestra
Cuadro N°4.4.1 Valores de Kn según el tamaño de muestra – Ven Te Chow
Se consideraron como periodo de análisis para la estación Chachapoyas los

correspondientes a 40 años (datos donde se tiene completa la información) y para
8 de 62
la estación Leimebamba 26 años donde se tiene información completa. En el

Anexo 02 se encuentra los cálculos del análisis de Datos dudosos.

Chachapoyas
Utilizando la metodología del Water Resource Council, se tiene para la estación

Pampa Libre, que todos los datos se encuentran en el rango de confianza de 16
9 de 62
mm a 108.40 mm, por lo tanto la información de esta estación se encuentra libre

de datos dudosos.

Leimebamba
Para la estación Leimebamba, también comprueba que la data ese encuentra libre
de datos dudosos, debido a que los valores de precipitación registrada se
10 de 62
encuentran en la banda de confianza que corresponde de 20.6 mm hasta los 62.30

mm.
4.5 Procesamiento estadístico de la información
Como se mencionó anteriormente se considerará para el análisis las estaciones

Chachapoyas y Leimebamba.
Luego que la información fuera sometida al análisis de datos dudosos, los

registros de precipitaciones máximas en 24 horas fueron analizadas
estadísticamente por medio de las distribuciones:
- Normal
- Gumbel
- Log Normal
- Pearson III
- LogPearson Tipo III.
4.5.1 Análisis estadístico de la estación Chachapoyas
Se realizó la prueba de ajuste de bondad Kolgomorov Smirnov y se determinó que

el registro de la estación Chachapoyas se ajusta a la función de distribución
LogNormal
Cuadro N° 4.5.1.1 Prueba de Smirnov – Kolmogorov para la estación

Chachapoyas
ESTACIÓN CHACHAPOYAS
# de datros n = 40
α 0.050
Δcritico 0.211
RANKING
DISTRIBUCIÓN Δmáx
Δcrítico > Δmáx
Normal 0.09098 3
Gumbel 0.08376 2
LogNormal 0.07345 1
Pearson III 0.94109 4
LogPearson III 0.94806 5
ΔCrítico = es la mayor diferencia observada entre la frecuencia acumulada y la

frecuencia teórica.
11 de 62
Figura Nº 4.5.1.1 Ajuste Estadístico de la estación Chachapoyas
La distribución de mejor ajuste determinó la precipitación máxima en 24 horas para

los diferentes tiempos de retorno (5, 10, 20, 25, 50, 100, 500 y 1000 años). Los
resultados se muestran en el cuadro N° 3.5.1 y el proceso de cálculo, en el Anexo
5.
Cuadro N° 4.5.1.2 Precipitación de diseño – Estación Chachapoyas
PERIODO DE RETORNO PRECIPITACIÓN MAX 24H

T (años) CHACHAPOYAS
2 42.5
5 57.0
10 66.4
20 75.4
25 78.3
50 87.0
100 95.7
200 102.8
300 104.5
500 116.1
1000 125.0
La OMM recomienda un coeficiente de corrección para datos de estaciones

dependiendo la cantidad de registros que éstos contengan. Se ha considerado el
12 de 62
valor de 1,03 para el caso de la estación Chachapoyas por ser ésta una estación
de lectura dos veces al día según muestra la información de SENAMHI.
Cuadro N° 4.5.1.3 Factor de ajuste de la frecuencia de Observación diaria

Numero de
observaciones 1 2 3–4 5-8 9 - 24 >24
/ día
Factor de
1.13 1.03 1.025 1.02 1.01 1.00
ajuste
Cuadro N° 4.5.1.4 Datos de la estación Chachapoyas – SENAMHI
Tomando el criterio antes mencionado se muestra las precipitaciones corregidas

a partir del cual se obtendrán las tormentas de diseño.
Cuadro N° 4.5.1.5 Precipitaciones corregidas por toma de datos

T (años) CHACHAPOYAS
2 43.73
5 58.68
10 68.44
20 77.71
25 80.63
50 89.64
100 98.61
200 105.86
300 107.59
500 119.59
1000 128.79
Figura Nº 4.5.1.2 Precipitación máxima para diferentes periodos de retorno

– Estacion Chachapoyas
13 de 62
4.5.2 Análisis estadístico de la estación Leimebamba
A la estación Leimebamba, también se le realizó la prueba de ajuste de bondad

Kolgomorov Smirnov y se determinó que el registro de la estación Chachapoyas
se ajusta a la función de distribución LogPearson III.
Cuadro N° 4.5.2.1 Prueba de Smirnov – Kolmogorov para la estación

Leimebamba
ESTACIÓN LEIMEBAMBA
# de datros n = 26
α 0.050
Δcritico 0.260
RANKING
DISTRIBUCIÓN Δmáx
Δcrítico > Δmáx
Normal 0.10902 5
Gumbel 0.09189 4
LogNormal 0.08950 2
Pearson III 0.09089 3
LogPearson III 0.08793 1
ΔCrítico = es la mayor diferencia observada entre la frecuencia acumulada y la

frecuencia teórica.
Figura Nº 4.5.2.1 Ajuste Estadístico de la estación Leimebamba
14 de 62
La distribución de mejor ajuste determinó la precipitación máxima en 24 horas para

los diferentes tiempos de retorno (5, 10, 20, 25, 50, 100, 500 y 1000 años). Los
resultados se muestran en el cuadro N° 3.5.1 y el proceso de cálculo, en el Anexo
5.
Cuadro N° 4.5.2.2 Precipitación de diseño – Estación Leimebamba

T (años) LEIMEBAMBA
2 35.7
5 43.1
10 47.6
20 51.8
25 53.1
50 56.9
100 60.7
200 63.7
300 66.5
500 69.2
1000 72.8
La OMM recomienda un coeficiente de corrección para datos de estaciones

dependiendo la cantidad de registros que éstos contengan. Se ha considerado el
15 de 62
valor de 1,03 para el caso de la estación Chachapoyas por ser ésta una estación
de lectura dos veces al día según muestra la información de SENAMHI.
Cuadro N° 4.5.2.3 Factor de ajuste de la frecuencia de Observación diaria

Numero de
observaciones 1 2 3–4 5-8 9 - 24 >24
/ día
Factor de
1.13 1.03 1.025 1.02 1.01 1.00
ajuste
Cuadro N° 4.5.2.4 Datos de la estación Chachapoyas – SENAMHI
Tomando el criterio antes mencionado se muestra las precipitaciones corregidas

a partir del cual se obtendrán las tormentas de diseño.
Cuadro N° 4.5.2.5 Precipitaciones corregidas por toma de datos

T (años) LEIMEBAMBA
2 36.77
5 44.38
10 49.06
20 53.33
25 54.65
50 58.65
100 62.52
200 65.59
300 68.52
500 71.27
1000 74.98
Figura Nº 4.5.2.2 Precipitación máxima para diferentes periodos de retorno

– Estacion Leimebamba
16 de 62
4.6 Determinación de la Intensidad – Curvas IDF
La intensidad es la tasa temporal de precipitación por unidad de tiempo. Las

curvas de intensidad – duración – frecuencia son un elemento de diseño que
relacionan la intensidad de la lluvia, la duración de la misma y la frecuencia con la
que se puede presentar, es decir su probabilidad de ocurrencia o el período de
retorno.
Para la determinación de las curvas IDF se necesita contar con registros

pluviográficos de lluvia horaria en el lugar de interés. Debido a la escasa
información que presentan las estaciones en Perú, se utilizan métodos alternativos
para obtener las intensidades de lluvia.
Las curvas IDF serán obtenidas a partir del método Bell (1969), el cual permite
distribuir la precipitación de cualquier duración y tiempo de retorno, en función a
17 de 62
la precipitación máxima en 24 horas según el cuadro N° 4.5.1.5 (Estación

Chachapoyas) y del cuadro 4.5.2.5 (Estaciónon Leimebamba)
Bell propuso que la siguiente expresión:

10
𝑃𝑡𝑇 = (0,21 × 𝐿𝑛𝑇 + 0,52) × (0,54𝑡 0,25 − 0,50) × 𝑃60
Dónde:
P: precipitación (mm)
T: Periodo de retorno (años)
t: Duración de la lluvia (minutos)
En base a la precipitación para diferentes duraciones y periodos de retorno se

calculado la intensidad como la relación entre la precipitación y la duración.
18 de 62
Asimismo, se muestran las curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF) para

las estaciones Chachapoyas y Leimebamba.
A continuación presentamos los resultados para las precipitaciones de diseño e

intensidades con duraciones menores a 24 Horas.
Cuadro N° 4.6.1 Precipitación de diseño para duraciones menores a 24 Horas -

Chachapoyas
PRECIPITACIÓN ESTACIÓN: CHACHAPOYAS (mm)
DURACIÓN PERÍODO DE RETORNO (años)
Hr min 2 5 10 20 25 50 100 175 500
0.08 5.00 3.82 4.92 5.75 6.59 6.86 7.69 8.53 9.20 10.47
0.17 10.00 5.71 7.36 8.61 9.86 10.27 11.52 12.76 13.77 15.67
0.25 15.00 6.98 9.00 10.53 12.06 12.55 14.08 15.61 16.84 19.15
0.33 20.00 7.97 10.27 12.01 13.76 14.32 16.06 17.80 19.21 21.85
0.50 30.00 9.48 12.22 14.29 16.37 17.04 19.11 21.18 22.86 26.00
0.67 40.00 10.65 13.73 16.06 18.39 19.14 21.47 23.80 25.68 29.20
0.83 50.00 11.62 14.98 17.52 20.06 20.88 23.42 25.96 28.01 31.86
1.00 60.00 12.45 16.05 18.77 21.49 22.37 25.09 27.81 30.01 34.14
2.00 120.00 15.98 20.60 24.09 27.59 28.71 32.21 35.70 38.52 43.81
24.00 1440.00 43.73 58.68 68.44 77.71 80.63 89.64 98.61 105.86 119.59
Cuadro N° 4.6.2 Precipitación de diseño para duraciones menores a 24 Horas -

Leimebamba
19 de 62
PRECIPITACIÓN ESTACIÓN: LEIMEBAMBA (mm)

Hr min 2 5 10 20 25 50 100 175 500
0.08 5.00 2.85 3.68 4.30 4.92 5.12 5.75 6.37 6.87 7.82
0.17 10.00 4.27 5.50 6.43 7.37 7.67 8.60 9.54 10.29 11.70
0.25 15.00 5.22 6.73 7.87 9.01 9.38 10.52 11.66 12.58 14.31
0.33 20.00 5.95 7.67 8.97 10.28 10.70 12.00 13.30 14.35 16.32
0.50 30.00 7.08 9.13 10.68 12.23 12.73 14.27 15.82 17.07 19.42
0.67 40.00 7.96 10.26 12.00 13.74 14.30 16.04 17.78 19.18 21.82
0.83 50.00 8.68 11.19 13.08 14.98 15.59 17.49 19.39 20.92 23.80
1.00 60.00 9.30 11.99 14.02 16.05 16.71 18.74 20.78 22.42 25.50
2.00 120.00 11.94 15.39 18.00 20.61 21.45 24.06 26.67 28.78 32.73
24.00 1440.00 36.77 44.38 49.06 53.33 54.65 58.65 62.52 65.59 71.27

INTENSIDADES ESTACIÓN: CHACHAPOYAS (mm/hr)
Hr min 2 5 10 20 25 50 100 200 500
0.08 5.00 45.80 59.04 69.06 79.07 82.30 92.32 102.33 110.42 125.59
0.17 10.00 34.28 44.19 51.69 59.18 61.60 69.09 76.59 82.64 94.00
0.25 15.00 27.94 36.02 42.13 48.24 50.20 56.31 62.42 67.36 76.61
0.33 20.00 23.90 30.82 36.04 41.27 42.96 48.18 53.41 57.63 65.55
0.50 30.00 18.96 24.44 28.59 32.74 34.07 38.22 42.36 45.71 51.99
0.67 40.00 15.98 20.59 24.09 27.58 28.71 32.20 35.69 38.51 43.81
0.83 50.00 13.94 17.97 21.02 24.07 25.05 28.10 31.15 33.61 38.23
1.00 60.00 12.45 16.05 18.77 21.49 22.37 25.09 27.81 30.01 34.14
2.00 120.00 7.99 10.30 12.05 13.79 14.36 16.10 17.85 19.26 21.91
24.00 1440.00 1.82 2.45 2.85 3.24 3.36 3.74 4.11 4.41 4.98
20 de 62
INTENSIDADES ESTACIÓN: LEIMEBAMBA (mm/hr)

Hr min 2 5 10 20 25 50 100 200 500
0.08 5.00 34.21 44.10 51.59 59.07 61.48 68.96 76.44 82.48 93.82
0.17 10.00 25.61 33.01 38.61 44.21 46.01 51.61 57.21 61.73 70.21
0.25 15.00 20.87 26.90 31.47 36.03 37.50 42.07 46.63 50.32 57.23
0.33 20.00 17.86 23.02 26.92 30.83 32.09 35.99 39.90 43.05 48.97
0.50 30.00 14.16 18.26 21.36 24.45 25.45 28.55 31.65 34.15 38.84
0.67 40.00 11.93 15.38 17.99 20.60 21.44 24.05 26.66 28.77 32.72
0.83 50.00 10.41 13.42 15.70 17.98 18.71 20.99 23.27 25.11 28.56
1.00 60.00 9.30 11.99 14.02 16.05 16.71 18.74 20.78 22.42 25.50
2.00 120.00 5.97 7.69 9.00 10.30 10.72 12.03 13.33 14.39 16.36
24.00 1440.00 1.53 1.85 2.04 2.22 2.28 2.44 2.61 2.73 2.97
La ecuación característica de la estación Chachapoyas y Leimebamba se muestra

a continuación:
Cuadro Nº 4.6.3 Ecuación IDF de las estaciones seleccionadas

Estación
Ecuación de Intensidad
Pluviométrica
2,0672 0,1791
10 T
CHACHAPOYAS
I = 0,55
T
1,9406 0,1791
10 T
LEIMEBAMBA
I = 0,55
t
21 de 62
Dónde: I: Intensidad (mm/hr)

T: Periodo de Retorno (años)
t: Duración de la precipitación (min)

Chachapoyas

Leimebamba
22 de 62
4.7 Determinación del Periodo de Retorno
Para determinar el Periodo de retorno de diseño, “…es necesario considerar la

relación existente entre la probabilidad de excedencia de un evento, la vida útil de
la estructura y el riesgo de falla admisible, dependiente este último de factores
económicos, sociales, técnicos y otros…” (Manual de Hidrología, Hidráulica y
Drenaje de Carreteras – MTC)
Tomando en cuenta lo señalado, la probabilidad de riesgo y falla, se determina

mediante la siguiente expresión:
R  1  (1  1 / T ) n
Dónde:
R: riesgo de falla admisible
T: periodo de retorno
n : vida útil de la obra
En la siguiente tabla se presenta el valor T para varios riesgos admisibles R y para

la vida útil n de la obra.
Cuadro Nº 4.7.1 Valores de periodo de Retorno T (años)

RIESGO
VIDA ÚTIL DE LAS OBRAS (n años)
ADMISIBLE
R 1 2 3 5 10 20 25 50 100 200
0.01 100 199 299 498 995 1990 2488 4975 9950 19900
0.02 50 99 149 248 495 990 1238 2475 4950 9900
0.05 20 39 59 98 195 390 488 975 1950 3900
0.10 10 19 29 48 95 190 238 475 950 1899
0.20 5 10 14 23 45 90 113 225 449 897
0.25 4 7 11 18 35 70 87 174 348 695
0.50 2 3 5 8 15 29 37 73 154 289
0.75 1.3 2 2.7 4.1 7.7 15 18 37 73 144
Fuente: Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje de Carreteras – MTC
En el siguiente cuadro se muestran los periodos de retorno de diseño para las

diferentes estructuras de acuerdo al Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje
de Carreteras del MTC.
Cuadro Nº 4.7.2 Periodos de retorno de diseño

Tipo de estructura Riesgo (%) Vida útil (años) TR (años)
Puentes (*) 22 25 100
Alcantarillas y Badenes 33 25 50
Alcantarillas de alivio 35 15 35
Cunetas 40 15 30
Defensa ribereña 25 40 140
Sub-drenes 40 15 30
En el presente estudio se considerado para el análisis de los puentes un periodo

de retorno de Tr = 100 años, que corresponde un riesgo admisible del 22%, para
el análisis de la socavación se considera un periodo de retorno equivalente a Tr =
23 de 62
175 años, con lo cual el riesgo admisible es de 13%, en otras palabras se tiene
una disminución del riesgo en un 9%.
El manual indica que las socavación debe analizarse con un periodo de retorno
equivalente al periodo de diseño o mayor según el criterio del diseñador.
Considerar un periodo de retorno de 500 años, conlleva a ser demasiado
conservador y por consiguiente se tienen caudales demasiado excesivos los
cuales llevan al diseño de estructuras muy dimensionadas aumentando el costo
de las estructuras a proyectar.
Por lo tanto se considera para el caso de los puentes:
- Análisis de niveles máximos: Tr = 100 años

- Análisis de socavación: Tr = 175 años
4.8 HIETOGRAMA DE DISEÑO
El método de los bloques alternos es una forma simple para desarrollar un

Hietograma de diseño utilizando las curvas IDF. Este método distribuye las
precipitaciones incrementales de manera alternada, considerando la precipitación
máxima al centro de la duración requerida y el resto en orden descendente
alternando hacia la derecha e izquierda del bloque central.
El Anexo 8 muestra los Hietogramas de diseño obtenidos a partir de las Curvas

de duración IDF de cada estación.
Solo se considera la modelación Precipitación – Escorrentía, para el análisis de

los puentes, ya que se encuentran en zonas con áreas de cuenca grandes.
4.9 Selección del número de curva
El número de curva, CN, es un número hidrológico adimensional que varía en

función a la capacidad de infiltración del suelo, en función a la hidrología del suelo
y la cobertura vegetal.
Se han definido las cuencas mayores correspondientes al río Juscubamba y

Utcubamba, sin embargo por ser la cuenca del río Utcubamba demasiado grande,
24 de 62
se ha procedido a dividir en 4 subcuencas considerando el área de influencia de

las estaciones según el polígono de Thiessen.
De la “Zonifiicación Ecológica y Económica del departamento de

Amazonas”, se definieron las siguientes características del suelo para las
cuencas en estudio.
Cuadro Nº 4.9.1 Cálculo del CN para las cuencas en estudio

CUENCA CN (II)
SUBCUENCA 1 62.34
SUBCUENCA 2 64.82
SUBCUENCA 3 62.74
SUBCUENCA 4 62.81
4.10 Tiempo de concentración
Una variable que caracteriza la escorrentía superficial es el tiempo de

concentración (tc). El tiempo de concentración (tc) es el tiempo que se necesita
25 de 62
para que toda la cuenca o área de estudio concentre el flujo (caudal) en un punto
específico de la misma.
El tiempo de concentración puede estimarse con varias fórmulas que existen y

todas se basan en parámetros geomorfológicos de la cuenca en estudio. Para su
determinación se utilizó las fórmulas de Kirpich. Se muestra el siguiente cuadro:
Cuadro Nº 4.10.1 Tiempo de Concentración
5. MODELAMIENTO HIDROLÓGICO
26 de 62
Para la determinación de descargas máximas en la cuenca se aplicó el método de

precipitación-descarga, sobre la base del hidrograma unitario del Servicio de
Conservación de Suelos de los Estados Unidos.
Cuadro Nº 5.1 Método de SCS
Este método se utilizó aplicando el Software HEC – HMS Hydrologic Modeling

System Versión 3.5 del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos donde se
utilizó las siguientes opciones:
- Determinación de la tormenta de diseño o hietograma usando el método de

los bloques alternos a partir de las curvas IDF generadas. Se muestra en el
anexo 8 del presente informe.
- Determinación de la infiltración usando el método de la Curva Número (CN)

del Soil Conservation Service, NRCS (Servicio de Conservación Recursos
Naturales de los Estados Unidos, ex SCS). Se determinó el CN y los
resultados se muestra en ápice 4.9.
- Cálculo del hidrograma de salida con el método del hidrograma unitario

sintético del Servicio de Conservación de Suelos. Para ello, se ha calculado
el parámetro de tiempo de retardo que es función del tiempo de concentración
27 de 62
que se calculó también en función de los parámetros fisiográficos de las

cuencas a analizar.
Se muestra a continuación el resultado de los cálculos mediante el uso del

programa HEC HMS.
En el anexo 9 se aprecia los resultados del programa HMS.
Cuadro Nº 5.2 Resultados del Modelo HMS

Tr Caudal Pico
CUENCA
(años) (m3/s)
100 37.97
JUSCUBAMBA
175 56.40
100 625.59
UTCUBAMBA
175 867.77
Figura 5.2 Esquema de la modelación Hidrológica en HEC-HMS
Los resultados obtenidos de la simulación hidrológica con el software HEC-HMS,

se muestran en el cuadro N° 5.2 y representan los caudales picos (máximos) para
los tiempos de retorno de 100 y 175 años.
28 de 62
6. ESTUDIO HIDRÁULICO
6.1 Inspección de campo en la zona de emplazamiento de las estructuras

mayores.
Se realizó el reconocimiento de campo de los cauces principales donde se

emplazan alcantarillas, y puentes, considerando el alineamiento del eje
determinado por los ingenieros encargados del Diseño Vial, estas estructuras
serán proyectadas en las zonas donde sean necesarias y garantizando el buen
funcionamiento del sistema de drenaje de la carretera a proyectar.
La evaluación consistió en visualizar la morfología y comportamiento hidráulico de

los cauces, tipo de flujo (efímero, estacional, permanente o seco), presencia de
material de arrastre, tipo de cobertura vegetal en las márgenes y material que
conforman los taludes.
Asimismo, se registró el tipo de estructura de cruce existente, se observaron

marcas o niveles alcanzados por la corriente durante los periodos de avenida, con
la finalidad de calibrar con los resultados de caudales obtenidos mediante la
hidrología estadística.
6.1.1 Km. 11+737.50 Puente Jucusbamba
Ubicada para salvar y dar continuidad el curso del río Juscubamba, que es el
drenaje natural de la cuenca del mismo nombre, cruza la vía de derecha a
izquierda mediante un puente proyectado de 15 metros de longitud.
Este río se forma mediante la escorrentía de aguas pluviales en la parte alta, asi
como también pequeños bofedales y una serie de pequeñas lagunas que se
ubican en la parte alta, que funcionan como reservorios durante el periodo de
lluvias, regulando el escurrimiento del flujo, disipando el poder erosivo y
29 de 62
atenuando el efecto de la onda de tránsito, hecho que se corrobora con los niveles
o marcas de agua alcanzados en la eje proyectado del puente.
El pequeño curso tiene una pendiente promedio de 7.0 - 10.0% en las

proximidades donde se emplaza la estructura existente, aguas abajo no presenta
mucha sinuosidad y el cauce y riberas mayormente tiene la presencia de
afloramientos rocosos propio de las cuencas de alta pendiente. El material que
30 de 62
conforma el talud, el mismo se muestra estable y de difícil erosión durante los

periodos de crecidas.
Figura 6.1.1.1 Zona de emplazamiento del Puente Juscubamba
Se aprecia el cauce estrecho, con un ancho promedio Se muestra un cauce poco sinuoso, en el lecho se
de 5.0 m., cuyas márgenes son estables y están aprecia algunos bloques angulosos, lo que indica que
conformadas por vegetación propias de la zona. el material no ha sido transportado grandes
distancias.
Vista aguas arriba del río Juscubamba. Vista de las riberas y presencia del afloramiento
rocoso existente en la zona.
31 de 62
6.1.2 Km. 14+921 Puente Utcubamba
Ubicado sobre el curso del río Uctubamba, que es el drenaje natural de la cuenca,
se ubica en el ingreso a la carretera existente Fernando Belaunde Terry. La
cuenca es de forma irregular, tiene una tendencia a ser rectangular, y abarca un
área total de 3000.25 Km2. La cuenca corresponde a un régimen hidrológico
permanente, y en todo su territorio se presenta tierres de producción agrícola de
diferentes cultivos.
El puente a proyectar será del tipo reticulado de un solo tramo, se ubica a 300.0
m del desvío de la carretera a Cocahuayco. Tiene una luz proyectada de 40.00m,
el cauce en este sector no presenta signos de erosión lateral debido a la existencia
y presencia de afloramientos rocosos aguas arriba y aguas abajo, mayormente
en la margen Izquierda del río.
El cauce en el sector donde se ubica el puente tiene un ancho promdedio de 35

metros y se mantiene casi constante aguas arriba y debajo del eje proyectado del
puente. El cauce no es sinuoso en el sector del puente a proyectar, y debido a la
ampliación del mismo por los análisis hidráulicos del puente, se entiende que las
velocidades disminuirán lo que conllevará a la disminución de la socavación.
Este río tiene pendiente aproximada de 1.0% aproximadamente, además su

régimen hidrológico es permanente, viendo reducida su descarga en periodos de
32 de 62
estiaje, el caudal base que presenta se da por el aporte de los nevados y bofedales
que existen en la parte alta de la cuenca.
Figura 6.1.1.2 Zona de emplazamiento del Puente Utcubamba
A 50 m. aguas arriba del eje del puente Se muestra un cauce poco sinuoso, se puede
proyectado, se observa la cofluencia del rio apreciar en las ladera de ambs riberas la
jucusbamba con el río Utcubamba. presencia de material grueso, correspondiente a
las caracteristicas del terreno en la zona.
Trabajos de levantamiento topobatimetrico en el Vista de la carretera existente “Fernando

río Utcubamba. Belaunde Terry”.
6.2 Relación de Obras de artes proyectadas
El alcance de este ítem es proponer un sistema de drenaje práctico y funcional,

cuyo objetivo es implementar las estructuras que se requieran y sean necesarias,
así como corregir las dimensiones de las estructuras existentes para que
funcionen en forma compatible con la estimación de máximas descargas,
33 de 62
complementándose adicionalmente con obras de protección a la entrada y salida

respectivamente.
Con el trazo del proyecto se está mejorando el alineamiento del eje de la vía, por
lo que es necesario proyectar nuevas estructuras que cumplan con la amplitud de
la nueva plataforma y se ubiquen a distancias acorde con lo establecido en las
Normas publicadas por el Ministerio de Transportes (MTC).
En este sentido se propone proyectar las obras de drenaje necesarias, tanto

transversales como longitudinal, conformando de esta manera el nuevo sistema
de drenaje para la carretera.
Es necesario precisar que, cuando el cauce natural del curso de agua es el que
se ve interrumpido por la carretera, el criterio que debe primar para la
recomendación de cualquier estructura de pase de drenaje es que el trazo de la
carretera y su ubicación debe adecuarse al curso de agua existente a fin de prever
los límites y alcances de los parámetros hidráulicos y fijar el control de la misma.
Para Drenaje Transversal; estas estructuras de drenaje en dimensiones

adecuadas reemplazarán a las existentes sub-dimensionadas o colapsadas,
también se colocarán en los puntos donde no exista y se requiera.
Para Drenaje Longitudinal; este tipo de drenaje interceptará, descargará y

protegerá a la calzada de los flujos de características superficial y subterráneo que
se pueda presentar en el entorno de la vía, con la finalidad de proteger la
plataforma, la cual podría desestabilizarse en presencia de agua.
En el Anexo 01 se muestra las estructuras de drenaje proyectadas.
6.2.1 Parámetros de diseño
a. Alcantarillas
Las consideraciones para el diseño hidráulico son las siguientes:
 Se proyectan mayormente alcantarillas TMC, para facilitar el proceso

constructivo, y ser de menor costo que las alcantarillas marco de
concreto armado, que encarecerían el proyecto.
 Se proyectan alcantarillas TMC de 36” para alivio o descarga de cunetas

ubicadas en promedio cada 250m, y donde se presentan puntos bajos
del terreno natural. En algunos casos, éstas alcantarillas se ubican
34 de 62
algunos metros hacia adelante o hacia atrás del punto bajo, según lo
faciliten las condiciones topográficas y de drenaje del terreno.
 En la entrada y salida de las alcantarillas de alivio, se considera ejecutar

cabezales tipo caja toma de ingreso y en la salida colocar cabezales tipo
alas.
 En la entrada y salida de las alcantarillas que cruzan quebradas se

considerará colocar cabezales tipo alas.
 Colocar emboquillados en la entrada y salida, para encauzar el flujo y

evitar la socavación regresiva.
 Para el borde libre (BL) se consideró, que este debe ser igual al 30% de
la altura de la sección hidráulica.
 Para el dimensionamiento hidráulico de las alcantarillas se empleó el

software HY-8.
 Coeficientes de rugosidad (n).- para el caso de alcantarillas el coeficiente

de rugosidad de Manning que asume el programa, depende del tipo de
35 de 62
material a usar, así tenemos que para las alcantarillas TMC el coeficiente
de rugosidad que considera es 0.024.
 Pendiente (S%).- la pendiente de diseño considerada para ingresar al

programa varia en el rango de 1.0 % a 12.0 %, siendo estos valores el
mínimo y máximo respectivamente.
 Las pendientes que se adoptaran para las alcantarillas tipo TMC variaran
de 1% a 12%.
 De acuerdo al Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje para

Carreteras del MTC, las alcantarillas de paso deberán ser diseñados con
un Tr mínimo de 50 años y las alcantarillas de alivio con un Tr=35 años.
b. Cunetas de Plataforma
El control del escurrimiento superficial que discurren por la superficie de

rodadura, así como por los taludes de corte, se realiza a través de las cunetas,
que conducen el flujo hasta las estructuras de cruce, cauce o terreno natural.
Las cunetas presentaran transiciones dependiendo de las condiciones de la

topografía, ancho de la plataforma, pases vehiculares, pases peatonales.
Los tipos de cunetas a proyectar son:
 Cuneta en tierra de sección triangular Tipo I, (altura de 0.50 m), en zonas

de media ladera, inclinación del talud interior en la cuneta de 1.5H: 1V,
el talud externo (talud de corte) de 0.66H:1V.
 Cuneta revestida de sección triangular, (altura de 0.50 m), en zonas de

media ladera, inclinación del talud interior en la cuneta de 1.5H: 1V, el
talud externo (talud de corte) de 0.66H:1V.
Las cunetas presentan transiciones que dependen de las condiciones de la

topografía, ancho de la plataforma y tipo del talud de corte.
Determinación de la Intensidad de lluvia.- La intensidad de lluvia para

determinar los aportes de escorrentía superficial a la cuneta, se tomará del
estudio hidrológico, considerando un periodo de retorno de 30 años y un
tiempo de concentración de 10 minutos; de acuerdo a la ubicación de la
cuneta.
Determinación del Caudal de Diseño.- Los caudales identificados que

aportan a la cuneta son:
- Caudal que aporta el área de influencia de la ladera (Q1)
- Caudal que aporta la superficie de la plataforma (Q2)
Siendo el caudal requerido para el diseño:
36 de 62
Q  Q1  Q2 ( )
Para obtener los caudales parciales se empleó el método racional

comúnmente utilizado en pequeñas cuencas, en el cual se relaciona
linealmente la intensidad de lluvia con el caudal:
CIA
Q ( )
3.6
Dónde:
Q = Caudal de diseño en m³/s
C =Coeficiente de escorrentía
I = Intensidad en mm/h
A = Área del área de aporte en Km²
37 de 62
Para cada caso, en el diseño hidráulico de estas estructuras se ha tomado en

cuenta un borde libre en las zonas con riesgo de producirse obstrucciones
debido a materiales deslizados o desplomados desde los taludes de corte.
AR 2 / 3 S 1 / 2
Qd 
n
Dónde:
Qh : Descarga máxima proyectada (m3/s). (Proveniente del estudio
hidrológico)
Qd : Descarga de diseño de la obra (m3/s).
Qd > Qh
Cuadro Nº 6.2.1.1 Coeficiente de escorrentía para diferentes periodos de

retorno
Periodo de retorno (años)
Características de la Superficie
2 5 10 20 50 100 500
Áreas desarrolladas
Asfáltico 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00
Concreto/techo 0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.00
Zonas verdes (jardines, parques, etc.)
Condición pobre (cubierta de pasto menor del
50% del área)
Plano, 0-2% 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58
Promedio, 2-7% 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61
Pendiente, superior a 7% 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62
Condición promedio (cubierta de pasto del 50%
al 70% del área)
Plano, 0-2% 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53
Promedio, 2-7% 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58
Condición buena (cubierta de pasto mayor 75%
del área)
Plano, 0-2% 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49
Promedio, 2-7% 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56
Hidrología para Ingenieros – Ven Te Chow.
Las consideraciones que se ha tenido para el diseño hidráulico, son las

siguientes:
 La Intensidad de diseño del estudio hidrológico (mm/hr).
 El valor C del Coeficiente de Escorrentía, es un valor entre la plataforma

y el talud, siendo 0.86 y 0.46 respectivamente.
 En lo que se refiere al ancho promedio, es la estimación de la altura de

corte más desfavorable del talud que aporta hacia la cuneta y el ancho
de la carretera respectivo.
38 de 62
 La longitud promedio es; la distancia que se considera entre cada

alcantarilla de alivio y el criterio empleado es que no exista un número
39 de 62
mayor de cuatro alcantarillas por kilómetro, es decir 250 metros, salvo

que existan pequeños cursos de agua o cárcavas.
 En lo que se refiere al ancho promedio, es la estimación de la altura de

corte más desfavorable del talud que aporta hacia la cuneta y el ancho
de la carretera respectivo.
 El talud interno que se adoptará será H:V=1.5:1, por razones hidráulicas

y de seguridad vial.
 El coeficiente de rugosidad considerado en el diseño hidráulico es el que

se muestra en el Cuadro 6.1.4.1.
c. Cunetas en banquetas de corte
Estas estructuras de drenaje longitudinal se ubican en las banquetas de corte.

Captará la escorrentía superficial de los taludes y descargarán en cunetas,
alcantarillas o a terreno natural.
Dimensiones
Las secciones mínimas son las convencionales, de sección triangular:

h=0.25m, talud interior 1V:1H, talud externo 1V:1H.
Caudal de diseño
Para el diseño hidráulico se ha tomado en cuenta un borde libre en las zonas

con riesgo de producirse obstrucciones debido a materiales deslizados que
podrían ser captados por la sección de la cuneta de banqueta.
AR 2 / 3 S 1 / 2
Qd 
n
Dónde:
Qh: Descarga máxima proyectada en m3/seg. (Proveniente del estudio
hidrológico)
Qd: Descarga de diseño de la obra en m3/seg.
Qd > Qh
Las cunetas de banqueta se han diseñado considerando el aporte

únicamente de los taludes de corte.
El material de la cuneta de banqueta es de concreto f’c = 175 Kg/cm2, con

descarga emboquillada (e=0.15m) y con uñas.
6.3 Hidráulica en Puentes:
6.3.1 Dimensionamiento hidráulico
Para determinar las dimensiones de la estructura a proyectar depende de muchos

factores, tales como: sección hidráulica, caudal, pendiente, etc.
40 de 62
El caudal de diseño se ha estimado de acuerdo a la superficie de drenaje de la

cuenca, para un tiempo de retorno de 100 años.
A partir del caudal máximo de diseño, los parámetros de diseño determinados en

la evaluación de campo (rugosidades), topografía, se procederá a la simulación
hidráulica haciendo uso del software HEC-RAS de la Army Corp of Engineers –
Hydrologic Engineering Center; para determinar los niveles de agua tanto aguas
arriba como abajo y la luz de la estructura de cruce.
Los cálculos fueron realizados considerando las siguientes etapas:
- Modelamiento de la topografía del río y de sus características hidráulicas

mediante la digitalización de las secciones transversales.
- Ingreso de las rugosidades en el cauce principal y llanuras de inundación,

luego se procede a la asignación de caudales de diseño.
- Modelamiento de la estructura de cruce (puentes) definiendo la geometría de

la estructura de cruce. Además la especificación de pérdidas locales debido
a la forma de los estribos y los terraplenes de acceso al puente.
6.4 Cálculos hidráulicos
Una vez obtenidos los datos topográficos y el caudal de diseño, se prosigue a

realizar los cálculos hidráulicos concernientes a las verificaciones y simulaciones
del comportamiento hidráulico durante la presentación de una avenida y ante una
estructura en su cauce.
6.5 Tirantes máximos y velocidades
En los puentes los análisis hidráulicos se realizan para 100 años de período de
retorno, se utilizan las descargas máximas establecidas para la cuenca, al igual
que las secciones transversales medidas en levantamientos topográficos
especiales.
6.6 Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad
Se determinó el coeficiente de rugosidad de Manning, que es uno de los más

importantes factores hidráulicos en el cálculo de los perfiles del flujo en ríos y
quebradas. Para el presente estudio se ha empleado el método Cowan, ya que
41 de 62
se ajusta muy bien al tipo de datos disponibles del río, y que son identificadas muy
fácilmente.
Cálculo de “n” por Cowan Arcement Schneider (1956)
Se ha desarrollado un método para evaluar el coeficiente de rugosidad en canales

naturales.
n  (n0  n1  n2  n3  n4 ) m (1)
Dónde:
n0 = Coeficiente n básico.
n1 = Coeficiente añadido por irregularidades del cauce.
n2 = Coeficiente añadido por variaciones en la forma y tamaño del cauce.
n3 = Coeficiente añadido por obstrucciones.
n4 = Coeficiente añadido por vegetación y condiciones de flujo.
m = Corrección por la cantidad de meandros en el cauce.
El “n” básico el obtenido de la tabla de rugosidades del libro de Chow “Hidráulica

de Canales Abiertos”
El valor “n0“, será 0,028 que le corresponde a la grava gruesa en el cauce, fondo
uniforme, altura de lámina de agua suficiente. Posteriormente se le asignarán los
42 de 62
diferentes factores de corrección que se observan en el cuadro N° 3.3.1 según el

método de Cowan.
Cuadro N° 6.6.1 Valores para el cálculo del coeficiente de rugosidad de

Manning por el método de Cowan
Condiciones del cauce Valores

Terroso 0.020
Rocoso 0.025
n Básico n0
Gravoso Fino 0.030
Gravoso grueso 0.040
Despreciable 0,000
Factor de
Escasa 0,005
irregularidad de n1
Moderada 0.010
contorno
Severa 0.020
Gradualmente
0.000
alterada
Factor de forma Ocasionalmente
n2 0.005
del Cauce alterada
Frecuentemente
0.010-0.015
alterada
Despreciable 0.000
Factor de grado Escasa 0.010-0.015
n3
de obstrucciones Moderada 0.020-0.030
Severa 0.040-0.060
Baja 0.005-0.010
Factor de Media 0.010-0.025
n4
Vegetación Alta 0.025-0.050
Muy alta 0.050-0.100
Baja 1.00
Grado de
Media m 1.15
sinuosidad
Alta 1.30
6.7 Estimación de Socavación
La socavación se calculará con el caudal máximo de diseño para Tr=500 años. El

análisis de socavación se determina según corresponda a la socavación general,
socavación por contracción y socavación local en estribos según la metodología
siguiente.
6.7.1 Socavación general
La socavación general depende fundamentalmente de la capacidad de transporte

del río y el material constituyente del lecho.
El cálculo de socavación general se realizó con el método de Lischt Van Lebediev

para suelos con estratos; se basa en encontrar el equilibrio entre la velocidad
media de la corriente y la velocidad media del flujo que se requiere para erosionar
un material de diámetro y densidad conocidos. Se puede emplear en casos en que
43 de 62
el material del subsuelo es homogéneo, heterogéneo o incluso cuando se forman

estratos, también se puede aplicar en suelos de material cohesivo.
Lischt Van Lebediev, establece la siguiente relación para el cálculo de la

socavación general en suelos granulares:
1
 Q y 3
s
 x 1
ys   5 / 3 . 
 y0 .Be. 0.68  .Dm 
0.28
Para el cálculo de la socavación general en suelos Cohesivos:

1
 Q
s
y 3  x 1
ys   5 / 3 . 
 y 0 .Be. 0.60  . s 
1.18
Para ambos casos:

yg  ys  y0
Dónde:
Q : Descarga de diseño (m3/s)

yo : Tirante medio de agua (m)
 : Coeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción producido
por los pilares, depende de la velocidad media de la sección y la longitud libre entre
pilares.
44 de 62
Be : Ancho medio del cauce (m)

: Coeficiente que depende del periodo de retorno de la descarga de
diseño.
Dm : Diámetro medio de partículas del lecho. (mm)
gs : Peso específico del material cohesivo (Ton/m3) (sumergido)
x : Coeficiente que depende del diámetro medio del material
constituyente del lecho.
ys : Altura medida desde el nivel de agua hasta el cauce socavado. (m)
y : Profundidad inicial de la sección entre el nivel del agua durante la
avenida y el nivel del fondo del lecho durante el estiaje. (m)
yg : Socavación general (m)
En los siguientes cuadros se muestran los valores a ser empleados en el método

de Lisch Van Lebediev:
Cuadro N° 6.7.1.1 Valores del Coeficiente
Cuadro N° 6.7.1.2 Valores del Coeficiente de contracción 

Velocidad Longitud libre entre dos pilas (claro), en m.
media en
10 13 16 18 21 25 30 42 52 63 106 124 200
m/s
Menor de 1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1.00 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1.50 0.94 0.96 0.97 0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00
2.00 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00
2.50 0.90 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00
3.00 0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99
3.50 0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99
4,00 o mayor 0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99
45 de 62
Cuadro N° 6.7.1.3 Valores del X para suelos cohesivos y no – cohesivos

s s Dm Dm
X X x X
(Kgf/m3) (Kgf/m3) (mm) (mm)
0.80 0.52 1.20 0.39 0.05 0.43 40.00 0.30
0.83 0.51 1.24 0.38 0.15 0.42 60.00 0.29
0.86 0.50 1.28 0.37 0.50 0.41 90.00 0.28
0.88 0.49 1.34 0.36 1.00 0.40 140.00 0.27
0.90 0.48 1.40 0.35 1.50 0.39 190.00 0.26
0.93 0.47 1.46 0.34 2.50 0.38 250.00 0.25
0.96 0.46 1.52 0.33 4.00 0.37 310.00 0.24
0.98 0.45 1.58 0.32 6.00 0.36 370.00 0.23
1.00 0.44 1.64 0.31 8.00 0.35 450.00 0.22
1.04 0.43 1.71 0.30 10.00 0.34 570.00 0.21
1.08 0.42 1.80 0.29 15.00 0.33 750.00 0.20
1.12 0.41 1.89 0.28 20.00 0.32 1000.00 0.19
1.16 0.40 2.00 0.27 25.00 0.31
6.7.2 Socavación por contracción
Este tipo de erosión es debida al estrechamiento del cauce, esto ocurre en

corrientes contraídas por espigones, diques, puentes y acumulación de material
en las aberturas de los puentes.
Ecuación para calcular la socavación por contracción con transporte de

sedimentos (Laursen 1963)
Laursen (1963) desarrolló una ecuación para una contracción donde además del
flujo en el canal principal hay flujo en las riberas que es forzado hacia el canal
contraído y con transporte de sedimentos.
La ecuación para predecir la profundidad es:
6
y2 Q W
( 2 ) 7 ( 1 ) K1 yc = y2-y0
y1 Q1 W2
Dónde:
y0 =Profundidad existente en la sección contraída antes de la erosión. (m)

y1 =Profundidad media del flujo en el canal principal aguas arriba del puente (m)
y2 =Profundidad media del flujo en la sección contraída. (m)
yc=Profundidad de socavación por contracción (m)
Q1=Caudal en el canal principal o llanura de inundación en la sección de
aproximación.
Q2=Caudal en el canal principal o llanura de inundación en la sección contraída.
W1=Ancho inferior del canal principal o llanura de inundación en la sección de
aproximación.
W2= Ancho inferior del canal principal o llanura de inundación en la sección de
contraída.
K1= El exponente K1 del modo de transporte de sedimentos que se presenta en la
tabla siguiente:
46 de 62
Cuadro N° 6.7.2.1 Valores de K1 en la ecuación de Laursen

U*/w K1 Modo de transporte de sedimentos
< 0.50 0.59 Mayormente en contacto con el lecho
1.00 0.64 Algún porcentaje de material en suspensión
> 2.00 0.69 La mayor parte en suspensión
Dónde:
U* = Velocidad de cortadura en el canal de aproximación.

W = Velocidad de caída de la partícula d50 del material de fondo.
Ecuación para calcular la socavación por contracción sin transporte de sedimentos

(Laursen 1960)
Además Laursen (1960) propuso para la erosión por contracción en puentes en

llanos aluviales sin transporte de sedimentos desde aguas arriba:
3
Q2
yc  [ 2
]  y0
7
2
40 Dm 3 W2
Dónde:
Q = Caudal a través de la contracción, (m3/s)

Dm = Diámetro medio del material o en su defecto utilizar (1.25 d50) en la sección
contraída, (m)
W2 = Ancho del canal en el fondo de la contracción, (m)
y0 = Profundidad del agua existente en la sección contraída antes de la erosión,
(m).
yc = Profundidad de socavación por contracción (m)
6.7.3 Socavación local
Los estribos y diques de encauzamiento pueden estar sujetos a un amplio rango

de condiciones de flujos de aproximación cuyo análisis es complejo por lo que
resulta de suma utilidad emplear algún software hidráulico.
Según los estudios realizados hasta la fecha en USA, y que son presentados en
el reporte HEC18 de la FHWA, la erosión en estribos se produce cuando estos
obstruyen el flujo y se produce un vórtice horizontal que se inicia en la cara aguas
arriba del estribo y se desplaza a lo largo de su pie formando una onda de vórtice
vertical aguas abajo.
Para estimar la socavación en estribos, se ha empleará la utilidad de Diseño

Hidráulico del HEC-RAS V3.1.3 éste programa proporciona la mayor parte de las
variables necesarias para el cálculo de la socavación en estribos. Que utiliza las
relaciones creadas por Froehlich y HIRE.
Cuando, la longitud del acceso mojada (Lw), dividida entre la profundidad de

aproximación del flujo (y1) es mayor que 25, se sugiere usar la ecuación de HIRE
(Richardson 1990). Cuando la longitud del acceso mojada entre la profundidad del
47 de 62
flujo es menor o igual a 25, se sugiere que se use la ecuación de Froehlich para
estribos (Froehlich 1989)
a. Fórmula de HIRE
La ecuación está basada en datos de campo de erosión en diques en el río

Mississippi (obtenidos de USACE):
ys= 7.27 y1 K1 K2 Fr 0.33
Dónde:
ys = Profundidad de erosión (m).
y1 = Profundidad del flujo al pie del estribo en el canal principal o en las
orillas tomado en una sección transversal justo aguas arriba del puente.
K1 = Factor de corrección para la forma del estribo (Tabla 4.5.6.6)
K2 = Factor de corrección para el ángulo de ataque () (Ver figura adjunta)
Fr = Número de Froude.
Cuadro N° 6.7.2.2 Factor de corrección para la forma de estribos

TIPO Estribo K1
A Paredes Verticales 1.00
B Paredes Verticales con alas 0.82
C Paredes internas inclinadas 0.55
48 de 62
b. Fórmula de Froehlich
Este investigador estudió alrededor de 170 mediciones de socavación en estribos

y diques en laboratorio y por regresión se obtuvo la siguiente ecuación:
ys = 2.27 K1 K2 (L’)0.43 ya0.57 Fr 0.61 + ya
Dónde:
ys =Profundidad de erosión (m).

ya =Profundidad del flujo al pie del estribo en la llanura de inundación en la
sección de aproximación (m).
K1 =Factor de corrección para la forma del estribo (De la misma tabla que para
HIRE)
K2 =Factor de corrección para el ángulo de ataque ()
Fr =Número de Froude. Fr= (Ve/(g ya)^1/2)
L’ =Longitud del estribo, dique de acceso proyectado normalmente al flujo (m)
Ve =Velocidad promedio del flujo de aproximación Ve = Qe/Ae (m/s)
Qe =Caudal obstruido por el estribo y dique en la sección de aproximación
(m3/s)
Ae =Área del flujo en la sección obstruida por el estribo y dique (m2)
Nota: El elemento que se adiciona (ya) a la fórmula sirve como un factor de mayor
seguridad a la estimación.
Cuadro N° 6.7.2.2 Factor de corrección para Angulo de ataque
49 de 62
6.8 Modelamiento Hec-Ras en puentes
El modelamiento hidráulico para determinar las nuevas luces de los puente

proyectados se realizó mediante la aplicación del software HEC-RAS, versión
4.1.0.
El nivel de aguas máximas en la sección de puentes se determinó mediante el

cálculo de eje hidráulico, considerando escurrimiento gradualmente variado, con
coeficientes de rugosidad distintos para cada una de los cauces del sector de
escurrimiento.
Los cálculos propiamente tales se efectuaron con el programa denominado

HECRAS versión 4.1.0, desarrollado por el Corps of Engineers de U.S.A., el cual,
al incluir el cálculo de pérdidas de cargas singulares derivadas de las
contracciones y expansiones bruscas del escurrimiento, permite considerar en
cada caso las modificaciones locales originadas al escurrimiento a lo largo de todo
el tramo en estudio. En el caso particular de los puentes, las pérdidas de carga se
determinan por comparación de resultados de los siguientes métodos: Yarnell,
balance de energía y conservación de cantidad de movimiento.
El programa utiliza básicamente el balance de energía entre dos secciones

sucesivas y emplea como base de datos a las secciones transversales que
50 de 62
representan la geometría del cauce en el tramo de interés, el caudal y el

coeficiente de rugosidad.
Entrega como resultados los niveles de eje hidráulico, además de parámetros

hidráulicos tales como velocidad media del flujo, alturas máximas, número de
Froude, alturas críticas, etc.
6.8.1 Condiciones de Cálculo Ejes Hidráulicos
Para la determinación del nivel aguas máximas extraordinarias (N.A.M.E.) se ha

considerado como cauce libre el que discurre entre las caras de los estribos del
puente con un cauce limpio.
6.8.2 Puente Juscubamba
El eje de este puente se ubica en el Km 11+737.50 y servirá para cruzar el río del
mismo nombre, de la ribera derecha hacia la izquierda.
Para salvar este curso se propuso un puente de 15 m, largo el cual se detalla a

continuación
a. Emplazamiento y luz del Puente
Los ejes de los estribos del puente proyectado quedan emplazados en los
siguientes kilometrajes:
Estribo derecho: Km. 11+730.00
Estribo izquierdo: Km. 11+745.00
El ancho de la sección hidráulica en el puente es 15.00 m; sin embargo, por

razones del diseño geométrico su emplazamiento es normal al eje del cauce del
río (90°), siendo la luz mínima del puente proyectado L = 15.00 m, medida
comprendida entre los ejes de los estribos, y está constituido por 01 vano.
b. Caudal de diseño
Atendiendo a lo recomendado en el estudio hidrológico, se adopta como crecida

de diseño a la correspondiente a un período de retorno Tr = 100 años y con fines
51 de 62
de estimar la socavación se adoptó como crecida de diseño a la correspondiente

a un periodo de retorno Tr = 175 años.
Los caudales correspondientes a las crecidas de diseño son, de acuerdo a los

resultados del Estudio Hidrológico, los siguientes:
Cuadro N° 6.8.2.1 Caudales de diseño

T Q
(años) (m3/s)
100 37.97
175 56.40
c. Ejes hidráulicos resultantes
En el anexo 02 que se adjunta, se incluye los cálculos detallados de los ejes

hidráulicos para la crecidas Tr = 100 años.
Los ejes hidráulicos resultantes, según los formatos del propio método HEC-RAS
utilizado, se adjuntan en el anexo 02, dichos cuadros ilustran los niveles de aguas
52 de 62
máximas que se alcanzan en las secciones transversales para esas mismas

crecidas, tanto aguas arriba, y aguas abajo del puente.
d. Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad
El modelo se calibró para obtener este parámetro tomando en cuenta una avenida
de 37.97 m3/seg y cotas del nivel máximo de aguas correspondiente a esta
avenida.
Luego de la simulación la rugosidad para el cauce principal fue de 0.043 y para

las llanuras de inundación mantuvo el 0.055.
Cuadro N° 6.8.2.2 Determinación del coeficiente de rugosidad

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD PARA LOS CAUCES Y RIBERAS DE LOS RÍOS
n  (n0  n1  n2  n3  n4 ) m
Condiciones del canal Valores Cauce Riberas

n Básico (Limerinos) n0 Variable 0.029 0.029
Suave 0
Menor 0.005
Grado de irregularidad n1 0 0.005
Moderado 0.01
Severo 0.02
Gradual 0
Ocasionalmente
Variaciones de la sección 0.005
alternante n2 0 0
transversal
Frecuentemente
0.010-0.015
alternante
Insignificante 0
Efecto relativo de las Menor 0.010-0.015
n3 0 0
obstrucciones Apreciable 0.020-0.030
Severo 0.040-0.060
Baja 0.005-0.010
Media 0.010-0.025
Vegetación n4 0.005 0.005
Alta 0.025-0.050
Muy alta 0.050-0.100
0.034 0.039
53 de 62
Condiciones del canal Valores Riberas Cauce Riberas
n Básico Ven Te Chow n0 0.040 0.025 0.025 0.025
Suave 0
Grado de Menor 0.005

n1 0 0 0
irregularidad Moderado 0.01
Severo 0.02
Gradual 0
Ocasionalmente
Variaciones de 0.005
alternante
la sección n2 0 0 0
transversal
Frecuentemente
0.010-0.015
alternante
Insignificante 0
Efecto relativo
de las Menor n3 0.010-0.015 0.01 0.01 0.01
Severo 0.040-0.060
Baja 0.005-0.010
Media 0.010-0.025
Vegetación n4 0.02 0.01 0.02
Alta 0.025-0.050
Muy alta 0.050-0.100
Menor 1.00
Frecuencia de
Apreciable m 1.15 1 1 1
Meandros
Severo 1.30
TOTAL 0.055 0.045 0.055
e. Niveles de aguas máximas
54 de 62
Los niveles de aguas máximas y las velocidades del escurrimiento del río en la
sección de emplazamiento (estaca 120) del puente proyectado para las crecidas
descritas anteriormente resultan ser los siguientes:
Cuadro N° 6.8.2.3 Determinación niveles máximos

Caudal Nivel de Cota de
T Velocidad Tirante Gálibo
aguas viga
máximas
(años) (m3/s) (m/s) (m) (m) (msnm)
(msnm)
100 37.97 1 598.07 4.81 2.41 2.00 1600.07
Para efectos de diseño, se recomienda adoptar como nivel de aguas máximas el

correspondiente a la crecida Tr = 100 años y considerar respecto de dicho nivel
un borde libre mínimo de 2.0 m hasta la cota inferior de la viga de la
55 de 62
superestructura del puente, toda vez que se verifica que con dicha altura el puente
dispone de capacidad hidráulica suficiente para dejar pasar una crecida mayor.
f. Socavación
De acuerdo al análisis hidráulico para la luz de 15.00 metros, se determinó que se

produce una socavación de 1.80 m en la zona de emplazamiento del puente.
Cuadro N° 6.8.2.4 Determinación de la socavación Total

Socavación Cota Nivel de Socavación Nivel de
fondo de
TOTAL
Ubicación General Contracción Local de Socavación Socavación
cauce Final Diseño Total
Estribo Izq. 1.35 0.00 0.16 1.51 1595.66 1594.15 1.80 1593.86
Cauce 1.35 0.14 0.00 1.49 1595.66 1594.17 1.80 1593.86
Estribo Der. 1.35 0.00 0.00 1.35 1595.66 1594.31 1.80 1593.86
En el Anexo 03 se presentan los resultados de la estimación.
6.8.3 Puente Utcubamba
El eje de este puente se ubica en el Km 14+921.00 y servirá para cruzar el río del
mismo nombre, de la ribera izquierda hacia la izquierda.
Para salvar este curso se propuso un puente de 40 m, largo el cual se detalla a

continuación
a. Emplazamiento y luz del Puente
Los ejes de los estribos del puente proyectado quedan emplazados en los
siguientes kilometrajes:
Estribo derecho: Km. 14+901.00
Estribo izquierdo: Km. 14+941.00
El ancho de la sección hidráulica en el puente es 40.00 m; sin embargo, por

razones del diseño geométrico su emplazamiento es normal al eje del cauce del
56 de 62
río (90°), siendo la luz mínima del puente proyectado L = 40.00 m, medida
comprendida entre los ejes de los estribos, y está constituido por 01 vano.
b. Caudal de diseño
Atendiendo a lo recomendado en el estudio hidrológico, se adopta como crecida

de diseño a la correspondiente a un período de retorno Tr = 100 años y con fines
de estimar la socavación se adoptó como crecida de diseño a la correspondiente
a un periodo de retorno Tr = 175 años.
Los caudales correspondientes a las crecidas de diseño son, de acuerdo a los

resultados del Estudio Hidrológico, los siguientes:
Cuadro N° 6.8.3.1 Caudales de diseño

T Q
(años) (m3/s)
100 625.59
175 867.77
c. Ejes hidráulicos resultantes
En el anexo 02 que se adjunta, se incluye los cálculos detallados de los ejes

hidráulicos para la crecidas Tr = 100 años.
Los ejes hidráulicos resultantes, según los formatos del propio método HEC-RAS
utilizado, se adjuntan en el anexo 02, dichos cuadros ilustran los niveles de aguas
57 de 62
máximas que se alcanzan en las secciones transversales para esas mismas

crecidas, tanto aguas arriba, y aguas abajo del puente.
d. Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad
El modelo se calibró para obtener este parámetro tomando en cuenta una avenida
de 625.59 m3/seg y cotas del nivel máximo de aguas correspondiente a esta
avenida.
Luego de la simulación la rugosidad para el cauce principal fue de 0.030 y para

las llanuras de inundación mantuvo el 0.033.
Cuadro N° 6.8.3.2 Determinación del coeficiente de rugosidad

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD PARA LOS CAUCES Y RIBERAS DE LOS RÍOS
n  (n0  n1  n2  n3  n4 ) m
Condiciones del canal Valores Riberas Cauce Riberas
Condiciones del canal Valores Cauce Riberas
n Básico Ven Te Chow
n Básico n0
(Limerinos) 0.040
n0 0.028
Variable 0.025
0.029 0.0290.028
Suave 0
Suave 0
Menor 0.005
Grado de irregularidad n 0 0.005
Grado de Menor Moderado 0.0051 0.01
n 1
Severo 0
0.02 0 0
irregularidad Moderado 0.01
Gradual 0
Severo Ocasionalmente 0.02
Variaciones de la sección 0.005
alternante 0 0
Gradual
transversal 0 n2
Frecuentemente
0.010-0.015
alternante
Ocasionalmente
Variaciones de Insignificante 0.005 0
alternante
la sección Efecto relativo de las n2
Menor 0
0.010-0.015 0 0
n3 0 0
transversal obstrucciones Apreciable 0.020-0.030
Frecuentemente Severo 0.040-0.060
0.010-0.015
alternante Baja 0.005-0.010
Media 0.010-0.025
Vegetación n4 0.005 0.005
Alta 0.025-0.050
Insignificante Muy alta 0 0.050-0.100
Efecto relativo 0.034 0.039
de las Menor n3 0.010-0.015 0 0 0
Severo 0.040-0.060
Baja 0.005-0.010
Media 0.010-0.025
Vegetación n4 0.005 0.005 0.005
Alta 0.025-0.050
Muy alta 0.050-0.100
Menor 1.00
Frecuencia de
Apreciable m 1.15 1 1 1
Meandros
Severo 1.30
TOTAL 0.033 0.030 0.033
58 de 62
e. Niveles de aguas máximas
Los niveles de aguas máximas y las velocidades del escurrimiento del río en la
sección de emplazamiento (estaca 160) del puente proyectado para las crecidas
descritas anteriormente resultan ser los siguientes:
Cuadro N° 6.8.3.3 Determinación niveles máximos

Caudal Nivel de Cota de
T Velocidad Tirante Gálibo
aguas viga
máximas
(años) (m3/s) (m/s) (m) (m) (msnm)
(msnm)
100 625.59 1 465.96 3.00 5.21 2.00 1567.96
Para efectos de diseño, se recomienda adoptar como nivel de aguas máximas el

correspondiente a la crecida Tr = 100 años y considerar respecto de dicho nivel
un borde libre mínimo de 2.0 m hasta la cota inferior de la viga de la
59 de 62
superestructura del puente, toda vez que se verifica que con dicha altura el puente
dispone de capacidad hidráulica suficiente para dejar pasar una crecida mayor.
f. Socavación
De acuerdo al análisis hidráulico para la luz de 40.00 metros, se determinó que se

produce una socavación de 2.90 m en la zona de emplazamiento del puente.
Cuadro N° 6.8.3.4 Determinación de la socavación Total

Socavación Cota Nivel de Socavación Nivel de
fondo de
TOTAL
Ubicación General Contracción Local de Socavación Socavación
cauce Final Diseño Total
Estribo Izq. 2.21 0.00 0.65 2.86 1460.87 1458.01 2.90 1457.97
Cauce 2.21 0.08 0.00 2.29 1460.87 1458.58 2.90 1457.97
Estribo Der. 2.21 0.00 0.32 2.53 1460.87 1458.34 2.90 1457.97
En el Anexo 03 se presentan los resultados de la estimación.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 Conclusiones
- Durante el reconocimiento de campo, se determinó 2 puntos de cruce de ríos,

los cuales conllevan a la proyección de puentes.
- Para el análisis de los puentes se han identificado dos grandes cuencas, las
correspondientes al río Juscubamba y Utcubamba.
- Para la hidrología de la carretera sólo se utilizará la estación Chachapoyas,

ya que la estación Leimebamba se encuentra fuera de la zona de influencia
del proyecto.
- Las estaciones usadas en el presente estudio, no presentaros datos dudosos

en la extensión de la data registrada.
60 de 62
- Los valores obtenidos para diferentes periodos de recurrencia, según esta

distribución fueron corregidos por el factor 1.03, según recomendación dada
por la Organización Meteorológica Mundial (OMM).
- Se ha podido determinar las características hidráulicas para el diseño de los

puentes Juscubamba y Utcubamba.
7.2 Recomendaciones
- Se recomienda que el puente ubicado sobre el río Utcubamba sea del ttipo
reticulado.
- Se debe considerar el sistema de drenaje propuesto para garantizar el

mantenimiento de la vía proyectada,
8. BIBLIOGRAFÍA
- Aliaga Araujo Segundo, “Hidrología Estadística”, Lima 1983.
- Campaña Toro Roberto, “Modelación Hidráulica de Ríos y Canales, Puentes

y Alcantarillas con Hec-Ras”, Curso taller del Instituto para la mitigación de
los efectos del fenómeno del niño – 2003.
- Chow Ven Te, “Hidráulica de canales Abiertos”, Ed. Mc Graw Hill

Interamericana S.A, 1994.
- Convenio Italo–Latino Americano, Servicio Nacional de Meteorología e

Hidrología y Universidad Nacional de Ingeniería, “Estudio de la Hidrología del
Perú (IILA - SENAMHI – UNI)”, 1983.
- Juárez Badillo, “Mecánica de suelos Tomo III”.
- Ministerio de Transportes y Comunicaciones, “Manual de diseño de Puentes”,

Lima 2003.
- Ministerio de Transportes y Comunicaciones, “Manual de Hidrología,

Hidráulica y drenaje Vial”, Lima 2008.
- Rocha Felices Arturo , “Introducción a la Hidráulica Fluvial”, Universidad

Nacional de Ingeniería – 1998.
- US Army Corps of Engineers , “HEC-RAS User´s Manual”, 2010.
- Villon Béjar Máximo, “HEC-RAS Ejemplos”, Centro de desarrollo de material

bibliográfico – Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2010.
- Villon Béjar Máximo, “Hidrología Estadística, Lima : MaxSoft, 2002.
61 de 62
62 de 62

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TRABAJO DE INGENIERIA DE DRENAJE

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

6.6 Cálculos de los Coeficientes de Rugosidad ........................... 41

ANEXO 01: INFORMACIÓN HISTORICA ............................................................

ANEXO 01: LISTADOS DE ESTRUCTURAS PROYYECTADAS ........................

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

Cuadro N°2.1.1 Ubicación del Proyecto de Rehabilitación y mejoramiento .. 3

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

Cuadro N° 6.8.3.2 Determinación del coeficiente de rugosidad ....................... 58

Figura Nº 2.2.1 Acceso – Mapa Vial ............................................................ 3

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

Se presenta el estudio de Hidrología e Hidráulica correspondiente el Proyecto:

La función de las carreteras es de singular importancia, pues estimulan el progreso

El presente proyecto nace de la demanda de la población de la localidad de

El trazo de la carretera proyectada tiene a lo largo de su recorrido dos estrucutras

Se ha podido identificar dos estaciones pluviométricas cercanas a la zona del

Respecto a los parámetros Hidráulicos, se tomará en consideración los caudales

Se considerará un tiempo de retorno equivalente a Tr = 100 años para el análisis

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

máximos de socavación considerando la probabilidad de riesgos de la estructura

1.2 Objetivo General

1.3 Objetivos Específicos

- Calcular los parámetros geomorfológicos de la cuenca influyente en la zona

2.1 Zona de estudio

El área de estudio se encuentra ubicada en LOS DISTRITOS VALERA Y LAMUD

El distrito de Lámud es uno de los veintitrés distritos de la Provincia de Luya,

Al tramo sujeto a Mejoramiento se accede desde la ciudad de Chachapoyas

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

Luya (Capital Distrital) hasta llegar a la Ciudad de Lámud (Capital Provincial), en

El proyecto de “MEJORAMIENTO Y CREACIÓN DE LA CARRETRA LÁMUD -

Cuadro N°2.1.1 Ubicación del Proyecto de Rehabilitación y mejoramiento

Figura Nº 2.2.1 Acceso – Mapa Vial

FIN DEL TRAMO

2.2 Información cartográfica

Se ha utilizado la información cartográfica del IGN, para la delimitación de la

El cuadro N°2.3.1 muestra la descripción de la carta utilizada.

Cuadro N°2.3.1 Cartografía Utilizada

Para la determinación del número de curva en la zona de estudio, se considerado

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

Amazonas”, donde se muestra mapas de los usos de suelos actualmente del

Cuadro N°2.3.2 Mapas de Cobertura y Uso de Tierra

3. GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA DE INTERÉS

Las características físicas de una cuenca forman un conjunto que influye

Para el presente informe se determinación de los parámetros geomorfológicos en

En la zona del proyecto se han ubicado 2 puntos de cruce de ríos y se efectuó la

Cuadro N°3.1 Cuencas en la zona de Interés

3.1 Cuenca Juscubamba

Le corresponde un área de 187.28 km2, una longitud de río principal

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

eventos máximos se produzcan con mayor rapidez; un coeficiente de compacidad

Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Juscubamba

3.2 Cuenca Utcubamba

Possee un área de 227.19 km2, una longitud de río principal correspondiente a

INFORME DE HIDROLOGÍA E HIDRAULICA

máximos se produzcan con mayor rapidez; un coeficiente de compacidad con

Cuadro N°3.1.1 Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Utcubamba

4.1 Metodología para la estimación de caudales máximos

Al no existir registros de caudales en la zona de estudio, la metodología para

4.2 Información pluviométrica – Precipitación máxima en 24 Horas