Estudio de Hidrologia

7/25/2019 Estudio de Hidrologia

1/46

ESTUDIO DE DE IMPACTO AMBIENTALPROYECTO RUTA DEL SOL SECTOR I:

VILLETA EL KORN

ESTUDIO DE IMPACTOAMBIENTAL

INFORME2361-00-HV-RP-002-1

Bogot, abril de 2011

Pgina i

ANEXO 3.3

ESTUDIO DE HIDROLOGIA, HIDRULICA YSOCAVACION PARA IMPACTO AMBIENTAL

INFORME No.

2361-00-HV-RP-002 Revisin 1

CONSORCIO

Abril de 2011


2/46


VILLETA EL KORN


INFORME2361-00-HV-RP-002 Rev. 1


Pgina ii

ANEXO 3.3: ESTUDIO DE HIDROLOGA,HIDRULICA Y SOCAVACIN PARA IMPACTO

AMBIENTALINFORME

2361-00-HV-RP-002REVISIN B

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVO Y ALCANCE ............................................................................................. 11.1 OBJETIVO .................................................................................................................. 11.2 ALCANCE ......................................................................................................................... 11.3 DESCRIPCIN DEL CORREDOR ................................................................................... 12. ESTUDIOS HIDROLGICOS ..................................................................................... 22.1 RECOPILACIN Y ANLISIS DE INFORMACIN EXISTENTE ................................ 22.2 METODOLOGA .......................................................................................................... 42.3 CARTOGRAFA .......................................................................................................... 42.4 ANLISIS DE LLUVIAS ............................................................................................... 42.4.1 Precipitacin Media Multianual .................................................................................... 42.4.2 Precipitacin mensual ................................................................................................. 52.4.3 Tormentas en 24 Horas ............................................................................................. 122.4.4 Curvas Intensidad Duracin Frecuencia .................................................................... 152.5 OTROS FENMENOS CLIMATOLGICOS ............................................................. 202.5.1 Temperatura .............................................................................................................. 212.5.2 Humedad relativa ...................................................................................................... 242.5.3 Brillo solar ................................................................................................................. 252.5.4 Evaporacin .............................................................................................................. 26

2.6 ANLISIS DE CAUDALES ........................................................................................ 272.6.1 Caudales Medios ....................................................................................................... 272.6.2 Caudales Mximos .................................................................................................... 312.6.3 Caudales Mnimos ..................................................................................................... 342.7 RESUMEN DE CAUDALES MNIMOS (M/S) ........................................................... 342.7.1 Caudales de diseo ................................................................................................... 35


3/46


VILLETA EL KORN




Pgina iii

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.4.1.1 Estaciones climatolgicas e hidromtricas ...................................................... 3Tabla 2.4.3.1 Valores mximos anuales .............................................................................. 12Tabla 2.4.3.2 Valores de Tormentas ................................................................................... 14Tabla 2.4.4.1 Valores tpicos para curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (mm/hr) ........... 19Tabla 2.5.1.1 Valores medios de temperatura. .................................................................... 21Tabla 2.5.2.1 Valores medios anuales de humedad relativa. ............................................... 24Tabla 2.5.3.1 Valores medios de brillo solar. ....................................................................... 25Tabla 2.5.4.1 Valores medios de evaporacin en tanque. ................................................... 26Tabla 2.6.1.1 Estaciones con rea de drenaje ..................................................................... 27Tabla 2.6.1.2 Caudales medios ........................................................................................... 28

Tabla 2.6.1.3 Valores Regionales de Rendimiento .............................................................. 29

Tabla 2.6.1.4 Caudales medios mensuales ......................................................................... 30Tabla 2.6.2.1 Caudales Maximos Rio Negro ........................................................................ 32Tabla 2.6.3.1 Resumen de Caudales Mnimos .................................................................... 34Tabla 2.6.4.1 Parmetros determinantes ............................................................................. 40

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.4.2.1 Estacin Puerto Libre. Precipitacin media mensual. ..................................... 5Figura 2.4.2.2 Estacin Aeropuerto Palanquero. Precipitacin media mensual. .................... 6Figura 2.4.2.3 Estacin San Pablo. Precipitacin media mensual. ........................................ 6Figura 2.4.2.4 Estacin Tuscolo. Precipitacin media mensual. ............................................ 7Figura 2.4.2.5 Estacin Utica. Precipitacin media mensual. ................................................. 7Figura 2.4.2.6 Estacin Supata. Precipitacin media mensual. ............................................. 8Figura 2.4.2.7 Estacin Montelibano. Precipitacin media mensual....................................... 8Figura 2.4.2.8 Estacin La Esperanza. Precipitacin media mensual. ................................... 9Figura 2.4.2.9 Estacin Guaduas. Precipitacin media mensual. .......................................... 9Figura 2.4.2.10 Estacin Aguafra. Precipitacin media mensual. ....................................... 10Figura 2.4.2.11 Estacin El Pen. Precipitacin media mensual. ...................................... 10Figura 2.4.2.12 Estacin Chilagua. Precipitacin media mensual. ....................................... 11Figura 2.4.2.13 Estacin El Silencio. Precipitacin media mensual. .................................... 11Figura 2.4.2.14 Estacin Arrancaplumas. Precipitacin media mensual. ............................. 12Figura 2.4.4.1 Curva IDF. Sector Villeta .............................................................................. 17Figura 2.4.4.2 Curva IDF. Sector Guadero. ......................................................................... 17Figura 2.4.4.3 Curva IDF. Sector Dindal. ............................................................................. 18Figura 2.4.4.4 Curva IDF. Sector El Koran........................................................................... 18Figura 2.5.1.1 Temperatura mxima. Estacin Aeropuerto Palanquero ............................... 22Figura 2.5.1.2 Temperatura media. Estacin Aeropuerto Palanquero ................................. 22Figura 2.5.1.3Temperatura mnima. Estacin Aeropuerto Palanquero ................................ 23


4/46


VILLETA EL KORN




Pgina iv

Figura 2.5.1.4 Temperatura media. Estacin Aeropuerto Palanquero ................................. 23

Figura 2.5.2.1 Humedad relativa. Estacin Aeropuerto Palanquero ..................................... 24Figura 2.5.3.1 Brillo solar. Estacin Aeropuerto Palanquero ................................................ 25Figura 2.5.4.1 Evaporacin en tanque. Estacin Aeropuerto Palanquero ............................ 26Figura 2.6.1.1 Distribucin anual de caudales ..................................................................... 31Figura 2.6.4.1 Hietograma para un T de 2.3 aos. .............................................................. 37Figura 2.6.4.2 Hietograma para un T de 5 aos. ................................................................. 37Figura 2.6.4.3 Hietograma para un T de 10 aos. ............................................................... 38Figura 2.6.4.4 Hietograma para un T de 25 aos. ............................................................... 38Figura 2.6.4.5 Hietograma para un T de 50 aos. ............................................................... 39Figura 2.6.4.6 Hietograma para un T de 100 aos. ............................................................. 39Figura 2.6.4.7 Analisis de Frecuencias ................................................................................ 42


5/46


VILLETA EL KORN




Pgina 1

ANEXO 3.3.ESTUDIO DE HIDROLOGIA, HIDRAULICA YSOCAVACION PARA IMPACTO AMBIENTAL

1. OBJETIVO Y ALCANCE

1.1 OBJETIVO

Los estudios de hidrologa, hidrulica y socavacin tienen por objetivo la definicin de losparmetros hidrulicos necesarios para el dimensionamiento de las estructuras de manejodel drenaje de la va en toda su extensin.

1.2 ALCANCE

El alcance de estos estudios es llevar a nivel de diseo para construccin los estudios quepermiten dimensionar y localizar todas las estructuras necesarias para el manejo y control delos drenajes en la va, incluye el diseo hidrulico de filtros, cunetas, alcantarillas, boxculverts, y puentes requeridos por el diseo geomtrico. La definicin de los caudales dediseo se origina en una revisin y complementacin de los estudios hidrolgicos previos,realizados en el trabajo de EUROESTUDIOS del sector Villeta a Guaduero y en el estudio deCOMMSA del sector Guaduero a El Korn.

1.3 DESCRIPCIN DEL CORREDOR

El proyecto se encuentra en su totalidad inmerso en la cuenca del Ro Negro. En su parteinicial, hasta el portal del primer tnel se ubica en la cuenca de la quebrada Cune, afluentedel ro Villeta, la cual cruza en dos oportunidades. El proyecto empieza en la cota 900 y subehasta la cota 1700 en el portal. Al salir del primer tnel se ubica en la cuenca alta del ro SanFrancisco, el cual es un afluente del ro Guaduero. El trazado cruza el ro San Franciscomediante un viaducto entre los dos tneles proyectados y despus encuentra nuevamenteel ro San Francisco antes de llegar al intercambiador de San Miguel, localizado en la cota1000. La divisoria entre las cuencas de la quebrada Cune y el ro San Francisco en el sitioms alto alcanza la cota 2000 msnm.

Despus del intercambiador de San Miguel el trazado sigue por la margen derecha del roGuaduero, aunque en algunos tramos se aleja bastante, hasta encontrar el ro Negro en lalocalidad de Guaduero en la elevacin 450. La confluencia del ro Guaduero con el ro Negrose encuentra muy cerca, aguas abajo del sitio del puente.

Despus de pasar el ro Negro sigue por la margen derecha del ro Negro, bastante cercanoen algunos sitios hasta encontrar un nuevo puente sobre el ro Negro aguas arriba de la


6/46


VILLETA EL KORN




Pgina 2

estacin Dindal. En este sitio cruza algunas quebradas menores tributarias del ro Negro,

siendo las ms importantes las quebradas Varelas y San Antonio.El trazado sigue por la margen izquierda del ro Negro hasta encontrar la va a la costa en elsitio denominado El Korn, punto ubicado al norte de la localidad de Puerto Salgar, cota 175.En este ltimo trayecto se cruza el ro Cambrs, el cual es el mayor afluente del ro Negro detodos los cauces que cruza la va en todo el trazado.

Como parte del proyecto se han incluido dos conexiones, con menores especificaciones detrazado y diseo geomtrico, a saber en primer lugar una va de retorno a la localidad deGuaduas a partir del intercambiador San Miguel, y en segundo trmino la va que desde elsitio del segundo cruce del ro Negro sigue por la margen derecha y conduce al municipio deCaparrap. El retorno a Guaduas conecta con la va actual a Honda despus del puenteexistente sobre el ro Guaduero a la salida del casco urbano, por lo cual se requiere de un

nuevo puente sobre el Guaduero en esta variante. Este puente est proyectado aguas abajode la confluencia del ro San Francisco con el Guaduero.

En la va a Caparrap solamente hay un cruce de tamao medio sobre la quebrada Grandeque confluye al ro Negro muy cerca y aguas arriba del puente existente en la localidad de ElDindal. Esta obra quedar sobre la variante a Caparrap dado que el nuevo trazado implicaun puente sobre el ro Negro aguas arriba del puente existente y antes de la confluencia conesta quebrada.

2. ESTUDIOS HIDROLGICOS

2.1 RECOPILACIN Y ANLISIS DE INFORMACIN EXISTENTE

Se recopil informacin de las estaciones climatolgicas e hidromtricas localizadas en lazona de influencia del proyecto y reas vecinas con el objeto de lograr una descripcinadecuada de las caractersticas hidrolgicas de las zonas aferentes al proyecto.

Se obtuvo informacin de precipitacin de estaciones operadas en la zona por el IDEAM ypor la CAR, siendo en general las estaciones de la CAR de muy reciente instalacin yperiodos de registro muy cortos. Igualmente se obtuvo resmenes de informacin de dosestaciones operadas por la Federacin Nacional de Cafeteros.

En cuanto a estaciones hidromtricas, el IDEAM opera una estacin en el sitio del puentesobre el ro Negro en Guaduero y otra en el sitio denominado Colorados, aguas abajo delproyecto. El IDEAM opera otras estaciones en la cuenca alta del ro Negro y sus tributarios,

informacin que no se consider adecuada para los propsitos del proyecto.La CAR tiene tres estaciones hidromtricas instaladas en cauces que cruzan la va, una enel ro San Francisco, denominada Puente Granada cerca al viaducto proyectado entre losdos tneles, donde la va cruza el ro San Francisco por primera vez. La segunda instalacines una mira ubicada en la margen izquierda aguas abajo del puente sobre el ro Guaduerode la va actual a la salida de Guaduas hacia Honda, pero no se encontr evidencia queindique que se lleva un registro continuo de niveles en este sitio. Finalmente opera una


7/46


VILLETA EL KORN




Pgina 3

estacin muy rudimentaria sobre la quebrada Cune en el sitio San Isidro, de la cual tampoco

se pudo obtener una serie continua de caudales.En la Tabla 2.4.1.1 se listan las propiedades de las estaciones, cuya ubicacin se muestraen el plano de isoyetas.

Tabla 2.4.1.1 Estaciones climatolgicas e hidromtricas

ENTIDAD CODIGO NOMBRE TIPO MUNICIPIO DESDE

IDEAM 2306015 PUERTO LIBRE PM PUERTO SALGAR 1974

IDEAM 2303502 AEROPUERTOPALANQUERO SP PUERTO SALGAR 1957

IDEAM 2306016 SAN PABLO PM CAPARRAPI 1974IDEAM 2306014 EL TUSCOLO PM GUADUAS 1971

IDEAM 2306011 CAPARRAPI PM CAPARRAPI 1959

IDEAM 2306019 UTICA PM UTICA 1974

IDEAM 2306020 SUPATA PM SUPATA 1974

CENICAFE 2306513 MONTELIEBANO CP YACOPI -

CENICAFE 2306030 LA ESPERANZA PM VILLETA -

CAR 2306517 GUADUAS CP GUADUAS 1999

CAR 2306033 AGUA FRIA PM QUEBRADANEGRA 1995CAR 2306034 SAN ISIDRO PM VILLETA 1999

IDEAM 2306018 EL PEON PM EL PEON 1974

IDEAM 2306026 CHILAGUA PM NOCAIMA 1987

IDEAM 2306029 EL SILENCIO PM SASAIMA 1986

IDEAM 2123009 ARRANCAPLUMAS PM GUADUAS 1980

IDEAM 2306705 GUADUERO LG GUADUAS 1974

IDEAM 2306702 COLORADOS LG PUERTO SALGAR 1952

IDEAM 2306707 VILLETA LM VILLETA 1974IDEAM 2306708 CHARCO LARGO LG EL PEON 1974

CAR 2306714 SAN ISIDRO LM VILLETA 1999

CAR 2306716 PTE GRANADA LM GUADUAS 2007

CAR 2306715 ZUSNE LM CAPARRAPI 2004


8/46


VILLETA EL KORN




Pgina 4

Informacin climatolgica diferente a precipitacin solamente se encontr en la estacinPalanquero, la cual se encuentra en un extremo del proyecto y en el sitio de menorelevacin.

2.2 METODOLOGA

La informacin hidrolgica disponible no es muy amplia en su cubrimiento espacial, motivopor el cual se hace necesario utilizar criterios regionales para el manejo de los diseos. Loscauces en los cuales se construirn las obras se han repartido en tres grupos en funcin desu tamao, a saber, obras en cuencas con reas de drenaje menores a 2.0 km2, en lascuales se aplicar el mtodo Racional, cuencas con reas mayores a esta cifra (excluyendolos dos puente sobre el ro Negro) en las cuales se emplear una metodologa de conversin

de tormentas en crecientes mediante la aplicacin de hidrogramas unitarios usando elmodelo HEC1 desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, y finalmentelos dos puentes sobre el ro Negro, para los cuales se dispone de una estacin hidromtricainmediatamente aguas arriba del futuro puente en Guaduero, que permita adems extrapolarsu informacin al puente en la vecindad de Dindal.

2.3 CARTOGRAFA

La base cartogrfica general del proyecto son los planos 1:25.000 del Instituto GeogrficoAgustn Codazzi, la cual es de una escala adecuada para definir las caractersticasmorfomtricas de las cuencas necesarias para la aplicacin de las metodologas paraconvertir lluvias en caudales de diseo.

Adicionalmente se ordenaron levantamientos topogrficos detallados, con un cubrimiento dequinientos metros aguas arriba y aguas debajo de todos los cruces cuyos cauces tienen unrea de drenaje mayor a 1.5 km.

2.4 ANLISIS DE LLUVIAS

2.4.1 Precipitacin Media Multianual

A partir de la informacin media multianual de las estaciones pluviomtricas se construy unmapa de isoyetas medias multianuales. La precipitacin es de carcter orogrfico dominadopor la orientacin y enfrentamiento de la cordillera a las masas de humedad que asciendendel valle del Magdalena. Muestra de este fenmeno es la presencia de valores altos de

precipitacin en la lnea que forman las estaciones de Yacop, El Pen y Sasaima.En el propio corredor la precipitacin es mayor en el extremo norte del proyecto alcanzandolos 2000 milmetros anuales en El Korn y disminuye hacia el sur, descendiendo hastavalores de 1400 mm anuales en el can del ro Negro en la localidad de Guaduero ydespus asciende nuevamente siguiendo un patrn indicado por la orografa. Se presentanvalores cercanos a los 1600 milmetros anuales en la parte alta de la cuenca del ro San


9/46


VILLETA EL KORN




Pgina 5

Francisco, y valores entre 1500 y 1600 mm en la cuenca de la quebrada Cune y la parte sur

de la cuenca del ro Guaduero.

2.4.2 Precipitacin mensual

De la Figura 2.4.2.1 a la Figura 2.4.2.14. Se presenta la variacin registrada de laprecipitacin a lo largo del ao en las estaciones seleccionadas, observndose en todas elrgimen bimodal propio de la zona central andina. En algunas estaciones se observa unaprecipitacin importante en los meses de enero a marzo, desdibujndose la presencia de unperodo seco importante en los primeros meses del ao.

La distribucin de las lluvias en las diversas estaciones analizadas muestra un perodo secoen enero y febrero muy similar al observado en julio y agosto, no siendo esta definicinclaramente marcada en todas las estaciones.

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL (mm)

0

50

100

150

200

250

300

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Mes

Precipitacin(mm)

Puerto Libre

Figura 2.4.2.1 Estacin Puerto Libre. Precipitacin media mensual.


10/46


VILLETA EL KORN




Pgina 6


0

50

100

150

200

250

300

350


Mes

Precipitacin(mm)

Aeropuerto Palanquero

Figura 2.4.2.2 Estacin Aeropuerto Palanquero. Precipitacin media mensual.


0

50

100

150

200

250

300

350

400


Mes

Precipitacin(mm)

San Pablo

Figura 2.4.2.3 Estacin San Pablo. Precipitacin media mensual.


11/46


VILLETA EL KORN




Pgina 7


0

50

100

150

200

250

300


Mes

Precipitacin(mm)

Tuscolo

Figura 2.4.2.4 Estacin Tuscolo. Precipitacin media mensual.


0

50

100

150

200

250

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICMes

Precipitacin(mm)

Utica

Figura 2.4.2.5 Estacin Utica. Precipitacin media mensual.


12/46


VILLETA EL KORN




Pgina 8


0

50

100

150

200

250

300


Mes

Precipitacin(mm)

Supata

Figura 2.4.2.6 Estacin Supata. Precipitacin media mensual.


0

50

100

150

200

250

300

350

400


Mes

Precipitacin(mm)

Monteliebano

Figura 2.4.2.7 Estacin Montelibano. Precipitacin media mensual.


13/46


VILLETA EL KORN




Pgina 9


0

50

100

150

200

250


Mes

Precipitacin(mm)

La Esperanza

Figura 2.4.2.8 Estacin La Esperanza. Precipitacin media mensual.


0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0


Mes

Precipitacin(mm)

Guaduas

Figura 2.4.2.9 Estacin Guaduas. Precipitacin media mensual.


14/46


VILLETA EL KORN




Pgina 10


0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0


Mes

Precipitacin(mm)

Agua Fria

Figura 2.4.2.10 Estacin Aguafra. Precipitacin media mensual.


0

50

100

150

200

250

300

350


Mes

Precipitacin(mm)

El Peon

Figura 2.4.2.11 Estacin El Pen. Precipitacin media mensual.


15/46


VILLETA EL KORN




Pgina 11


0

50

100

150

200

250


Mes

Precipitacin(mm)

Chilagua

Figura 2.4.2.12 Estacin Chilagua. Precipitacin media mensual.


0

50

100

150

200

250

300

350


Mes

Precipitacin(mm)

El Silencio

Figura 2.4.2.13 Estacin El Silencio. Precipitacin media mensual.


16/46


VILLETA EL KORN




Pgina 12


0

50

100

150

200

250

300


Mes

Precipitacin(mm)

Arranca Plumas

Figura 2.4.2.14 Estacin Arrancaplumas. Precipitacin media mensual.

2.4.3 Tormentas en 24 Horas

En el Anexo 3.6 del Estudio de Impacto Ambiental se reporta la informacin de lluviasmximas en 24 horas registradas en las estaciones, cuyos valores mximos anuales sepresentan en la Tabla 2.4.3.1

Tabla 2.4.3.1 Valores mximos anuales

Ao Pto.LibrePalanqu

eroSan

PabloEl

pen Caparrapi Tuscolo UticaAguaf

riaArranca-plumas

Chilagua El Silencio

Supata

1964 67

1965

1966 70

1967 60

1968 80

1969 63

1970 100

1971 80 51

1972 103.7 59 102

1973 110.2 61 80

1974 115 103 91 82 85 65


17/46


VILLETA EL KORN




Pgina 13

Ao Pto.

Libre

Palanqu

ero

San

Pablo

El

penCaparrapi Tuscolo Utica Aguaf

ria

Arranca-

plumas

Chila

guaEl Silencio Sup

ata1975 92 80.6 134 103 70 85 90 66

1976 98 104.5 89 105 138 96 63 61

1977 78 77.9 88 84 79 69 92 66

1978 95.5 133 133 137 92 85 48

1979 122 97.5 87 80 136 93 98 53

1980 85 53.8 56 90 84 65 60 76.7

1981 125 143.5 94.8 90.3 107 56.9 84 66.9

1982 89 92.1 82.6 99.4 100.1 82 71.3 68 77.3

1983 103 81.2 66.7 62.8 80.8 99 80.5 107 60.1

1984 84.5 87.2 151.9 96.3 80.5 90 87 84 75.3

1985 123.2 63.7 70 60 87.5 104 95 81.9 70.5

1986 102.7 113.6 76 105 58 89 97 91.7 75 69

1987 116 97.6 90.9 62.3 80 91 73.8 84 89.4 88.1

1988 100 94 67.3 79 108.7 79 124 83.3 80 87.2

1989 115 86.1 96.5 63 60 55 104.6 71.6 68.8 60

1990 104 107 97 67 95 66.4 63 81 87.3 130.1

1991 100 86.2 80 78 74 120 80 95 77 92 56

1992 100 58.4 83.6 73 72 85 63.2 98 59 80 50

1993 112 108 75.6 80 57 80 67 70 73.2 119.7 90

1994 104.4 82.2 90.9 96 88 93.5 72 96 79.2 92.1 75

1995 94.8 54.5 76.4 85 70 75 77.5 73.6 90 80.4 81.1 46

1996 99.2 81 88.5 69 64.7 70 64 65 55.3 72.5 75.5

1997 135 87 82.7 70 57.2 99.9 74 70.4 70 62.4 57 62.2

1998 84.4 100 78.6 77 67 58.6 61.4 47.7 67 56.1 76.2 54.5

1999 81.2 97 84 85 66 77.8 86 63.7 95.8 87.3 79.6 69

2000 102.1 92 98 85 70 66.4 58.1 95.1 83 77.7 64

2001 131.2 121 90.3 68 84.8 71.6 85 86.2 67.5 116 78.5 80.4

2002 112.4 144.3 91 105 99.5 50 60.5 96 85.1 69 72.1 78

2003 118.6 98 130 70 65.5 81 70.1 92.9 79.1 69.5

2004 101 112 72.3 100 69 100.9 81 60.8 70 80 60

2005 140 102.5 126 109 89.5 63.4 90 56.9 87 80.1 93.5

2006 117.4 113 91.2 123 120 117.2 58 76.5 70.5 80.6 79 55.7

2007 112.5 74.3 81 86.5 63.5 109.5 69.5 69 55.8 91 83.9


18/46


VILLETA EL KORN




Pgina 14

Ao Pto.

Libre

Palanqu

ero

San

Pablo

El

penCaparrapi Tuscolo Utica Aguaf

ria

Arranca-

plumas

Chila

guaEl Silencio Sup

ata2008 125.5 80 66 110 111 66.7 51.8 54.6 76 71.6

2009 94.5 64.7 68 56.5 75.2 87.5 45.8 89 73 80 77.1

Mximo 140 144.3 151.9 133 138 120 111 96 124 116 119.7

130.1

Mnimo 78 53.8 56 60 56.5 50 56.9 45.8 51.8 54.6 57 46

Promedio 105.7 94.4 90.5 87.4 81.1 82.7 79 68.6 80.5 74.9 81 70.5

Comparando los promedios de los mximos en 24 horas con los totales anuales se observanunos mayores valores de lluvias extremas en las estaciones con mayor precipitacin anual,

concluyndose que las tormentas son mayores en la parte del corredor entre el ro Cambrsy El Korn donde se esperan valores cercanos a 93 milmetros de la tormenta media en 24horas, mientras en la zona de Guaduas se esperan tormentas de menor cuanta con valoresdel orden de 80 milmetros como promedio de mximos en 24 horas. Para la cuenca de laquebrada Cune se estima este parmetro en 83 milmetros y en la zona de Dindal se hatomado un valor interpolado de 87 milmetros.

En la Tabla 2.4.3.2 se han calculado valores de tormentas asociadas a diferentes perodosde retorno para todas las estaciones. Para determinar estos valores se calcularon elpromedio y la desviacin estndar de las series de mximos anuales en cada estacin y seaplic una relacin que asocia el valor con un periodo de retorno con estos parmetros de laforma

P(tr) = K(tr) *desviacin + media

Los valores del parmetro K(tr) se tomaron de la tabla 11-5 del texto Hidrologa de Linsley,Kohler y Paulus

Tabla 2.4.3.2 Valores de Tormentas

Periodo deRetorno

K Pto. Libre Palanquero San Pablo El pen Caparrap Tuscolo

5 0.866 119.5 111.5 109.6 103.7 99.9 97.9

10 1.54 130.1 124.7 124.6 116.5 114.5 109.7

25 2.39 143.6 141.4 143.4 132.6 133 124.6

50 3.03 153.7 154 157.6 144.7 146.9 135.8

100 3.65 163.5 166.2 171.3 156.4 160.3 146.7


19/46


VILLETA EL KORN




Pgina 15

Periodo de

Retorno K Utica Aguafra

Arranca-

plumas Chilagua El Silencio Supat5 0.866 91.6 81.5 95.3 87.7 90.8 84.3

10 1.54 101.4 91.6 106.9 97.6 98.4 95.1

25 2.39 113.8 104.4 121.5 110.2 108 108.7

50 3.03 123.1 114 132.5 119.6 115.3 118.9

100 3.65 132.1 123.3 143.1 128.8 122.3 128.8

2.4.4 Curvas Intensidad Duracin Frecuencia

Para la aplicacin de diferentes metodologas para obtener los caudales de diseo en lasobras a partir de la informacin pluviomtrica se han construido unas curvas de intensidad -duracin frecuencia, aplicables a las cuencas que atraviesa el corredor vial. Se haconsultado las curvas desarrolladas en estudios anteriores y en otros proyectos en regionescercanas y se ha adoptado utilizar unas curvas sintticas utilizando la metodologadesarrollada por vargas y Daz-granados con algunas pequeas modificaciones,consistentes en acercar los valores de los perodos de retorno mayores para que se semejena las diferencias encontradas en el anlisis estadstico de las tormentas de 24 horaspresentadas en el Tabla 2.4.3.1

La forma de las curvas corresponde a la ecuacin de vargas Daz-granados presentadacomo ecuacin 8 para la zona central andina en su trabajo:

dM=

c

b

t

Tai

Donde:

I = Intensidad media en milmetros/hora

T = periodo de retorno en aos

t = tiempo de la lluvia en horas

a, b, c y d = constantes que dependen de la zona

M = Valor promedio de las lluvias mximas en 24 horas

Se han desarrollado cuatro ecuaciones para definir las curvas IDF en la zona del proyecto,teniendo en cuenta las variaciones en las tormentas mximas en 24 horas y la precipitacinmedia en la zona.

Las zonas en que se han dividido las cuencas son:

Korn, que va hasta la cuenca del ro Cambrs incluido.


20/46


VILLETA EL KORN




Pgina 16

Dindal entre el ro Cambrs y la quebrada Nacunales incluida, incluye la variante a

Caparrap.Guaduero desde la quebrada Nacunales hasta el intercambiador de San Miguel

Villeta incluye las cuencas de la zona de Villeta y de Guaduas hasta el intercambiador deSan Miguel, incluida la variante de Guaduas.

Los parmetros de las ecuaciones para las cuatro zonas son:

a = 0.94 para todas las zonas

b = 0.14 para todas las zonas

d = 0.83 para todas las zonas

c = 0.60, 0.59, 0.56 y 0.53 para Korn, Dindal, Guaduero y Villeta respectivamente

M = 93, 87, 80 y 83 para Korn, Dindal, Guaduero y Villeta respectivamente

El parmetro c se vari con respecto al sugerido en el artculo para acomodar mejor laforma de las curvas de manera que representen variaciones con la elevacin. Se consideraque las lluvias en zonas ms elevadas tienen una forma ms plana que a niveles bajo.

El parmetro b se vari para acomodar mejor las curvas a las variaciones con el periodo deretorno.

En la Figura 2.4.4.1 a la Figura 2.4.4.4 se presentan las curvas resultantes y en la Tabla2.4.4.1 se muestran algunos valores tpicos de las mismas.


21/46


VILLETA EL KORN




Pgina 17

CURVA INTENSIDAD DURACIN FRECUENCIASECTOR VILLETA

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t (min)

i(mm/hr)

T=2.3 aos T=5 aos T=10 aos T=25 aos T=100 aos Serie6

Figura 2.4.4.1 Curva IDF. Sector Villeta

CURVA INTENSIDAD DURACIN FRECUENCIASECTOR GUADERO

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t (min)

i(mm/hr)


Figura 2.4.4.2 Curva IDF. Sector Guadero.


22/46


VILLETA EL KORN




Pgina 18

CURVA INTENSIDAD DURACIN FRECUENCIASECTOR DINDAL

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t (min)

i(mm/hr)


Figura 2.4.4.3 Curva IDF. Sector Dindal.

CURVA INTENSIDAD DURACIN FRECUENCIASECTOR KORAN

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

t (min)

i(mm/hr)

T=2.3 aos T=5 aos T=10 aos T=25 aos T=50 aos T=100 aos

Figura 2.4.4.4 Curva IDF. Sector El Koran.


23/46


VILLETA EL KORN




Pgina 19

Tabla 2.4.4.1 Valores tpicos para curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (mm/hr)

SECTOR VILLETA

t (min)

T(aos) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

2.33 107.11 74.18 59.83 51.37 45.64 41.44 38.19 35.58 33.42 31.61 30.05 28.70

5 119.19 82.55 66.58 57.17 50.79 46.11 42.49 39.59 37.20 35.18 33.44 31.94

10 131.34 90.96 73.37 62.99 55.97 50.81 46.83 43.63 40.99 38.76 36.85 35.19

25 149.31 103.41 83.41 71.61 63.63 57.77 53.23 49.60 46.60 44.07 41.89 40.01

50 164.53 113.94 91.91 78.91 70.11 63.65 58.66 54.65 51.34 48.56 46.16 44.08

100 181.29 125.56 101.28 86.95 77.26 70.14 64.64 60.22 56.58 53.50 50.87 48.58

SECTOR GUADERO

t (min)

T(aos) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

2.33 109.62 74.36 59.25 50.44 44.51 40.19 36.87 34.21 32.03 30.19 28.62 27.26

5 121.99 82.74 65.94 56.13 49.53 44.72 41.03 38.07 35.64 33.60 31.85 30.34

10 134.42 91.18 72.66 61.84 54.58 49.28 45.21 41.95 39.27 37.02 35.10 33.43

25 152.82 103.66 82.60 70.31 62.05 56.03 51.39 47.69 44.65 42.09 39.90 38.00

50 168.39 114.22 91.02 77.47 68.37 61.74 56.63 52.55 49.20 46.38 43.97 41.88

100 185.55 125.86 100.29 85.37 75.34 68.03 62.40 57.91 54.21 51.10 48.45 46.14

SECTOR DINDAL

t (min)

T(aos) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

2.33 124.01 82.39 64.86 54.73 47.98 43.09 39.34 36.36 33.92 31.88 30.13 28.63

5 138.00 91.68 72.18 60.91 53.40 47.95 43.78 40.46 37.75 35.47 33.53 31.85

10 152.07 101.03 79.53 67.12 58.84 52.84 48.24 44.59 41.59 39.09 36.95 35.10


24/46


VILLETA EL KORN




Pgina 20

SECTOR VILLETA

t (min)

25 172.88 114.85 90.42 76.30 66.89 60.07 54.85 50.69 47.29 44.44 42.01 39.91

50 190.50 126.56 99.63 84.08 73.71 66.19 60.43 55.86 52.11 48.97 46.29 43.97

100 209.91 139.45 109.78 92.65 81.22 72.93 66.59 61.55 57.42 53.96 51.01 48.45

SECTOR KORAN

t (min)

T(aos) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

2.33 133.44 88.04 69.03 58.08 50.81 45.54 41.52 38.32 35.71 33.52 31.66 30.05

5 148.50 97.97 76.81 64.64 56.54 50.68 46.20 42.64 39.73 37.30 35.23 33.44

10 163.63 107.95 84.64 71.22 62.30 55.84 50.91 46.99 43.78 41.10 38.82 36.84

25 186.02 122.73 96.23 80.97 70.83 63.49 57.88 53.42 49.78 46.73 44.13 41.89

50 204.98 135.24 106.03 89.22 78.04 69.96 63.78 58.87 54.85 51.49 48.63 46.15

100 225.87 149.02 116.84 98.32 86.00 77.08 70.27 64.86 60.44 56.74 53.58 50.86

2.5 OTROS FENMENOS CLIMATOLGICOSAdems de la precipitacin existen otras variables que definen el comportamiento climticode la va tales como temperaturas, humedad relativa, brillo solar, evaporacin, magnitud ydireccin de los vientos. Desafortunadamente este tipo de informacin se colecta solamenteen estaciones climatolgicas y esta solamente se dispone en la estacin AeropuertoPalanquero, ubicada en un extremo del corredor. Hay alguna informacin adicional enestaciones operadas por la CAR pero de muy reciente instalacin y disponen de informacinfragmentaria. En la visita de reconocimiento se encontr una estacin automtica de registroy transmisin de datos climticos a la llegada al casco urbano de Caparrap, que segninformacin de la oficina responsable no ha sido an procesada.

Se ha recopilado informacin sobre temperaturas, humedad relativa, evaporacin y brillosolar medidas por el IDEAM en la estacin Aeropuerto Palanquero, situada a una elevacinde 172 msnm, con registros desde 1972 e informacin de temperatura en la estacinGuaduas operada por la CAR, a una elevacin de 1000 msnm, con registros desde el ao2000. Existe informacin muy parcial de otros parmetros de la estacin Guaduas que sepresenta en el Anexo 1, pero por tener menos de tres aos de registros no se analiza eneste captulo.


25/46


VILLETA EL KORN




Pgina 21

2.5.1 Temperatura

La temperatura es un carcter climatolgico muy importante, por su influencia en los factoreshidrolgicos, biolgicos y econmicos de una regin. El comportamiento de este elementoest condicionado por la presin atmosfrica, lo cual se traduce en una variacin inversa enfuncin de la altura sobre el nivel del mar.

Las temperaturas en Palanquero oscilan alrededor de los 28.5 grados centgrados conpromedios de mximos y mnimos variando entre 36.9 y 19.9 grados centgradosrespectivamente. La temperatura media en Guaduas es de 22.8 grados centgrados. Lasdiferencias de temperatura media entre las dos estaciones indican una variabilidad con laaltura de 0.7 grados centgrados por cada 100 metros de elevacin, que puede utilizarsepara determinar la temperatura en cualquier sitio del corredor.

Tabla 2.5.1.1 Valores medios de temperatura.

MESES

Variable Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual

Estacin Aeropuerto Palanquero

TemperaturaMxima (C) 37 37 37 37 36.6 37 39 39.1 38.1 36 35.2 35 36.9

TemperaturaMedia (C) 29 29 29 28 28.5 29 29 29.5 28.6 28 27.8 28 28.6

TemperaturaMnima (C) 20 20 20 20 19.9 20 20 20.1 19.7 20 20 20 20.0

Estacin Guaduas

TemperaturaMedia (C) 22 23 22 23 23.1 23 24 24.7 23.6 22 21 22 22.8


26/46


VILLETA EL KORN




Pgina 22

TEMPERATURA MAXIMA (C)

33

34

35

36

37

38

39

40

E F M A M J J A S O N D

Mes

Temperatura(C)


Figura 2.5.1.1 Temperatura mxima. Estacin Aeropuerto Palanquero

TEMPERATURA MEDIA (C)

26.5

27

27.5

28

28.5

29

29.5

30


Mes

Temperatura(C)


Figura 2.5.1.2 Temperatura media. Estacin Aeropuerto Palanquero


27/46


VILLETA EL KORN




Pgina 23

TEMPERATURA MINIMA (C)

19

19.2

19.4

19.6

19.8

20

20.2

20.4


Mes

Temperatura(C)


Figura 2.5.1.3Temperatura mnima. Estacin Aeropuerto Palanquero

TEMPERATURA MEDIA (C)

19

20

21

22

23

24

25


Mes

Temperatura(C)

Estacin Guaduas

Figura 2.5.1.4 Temperatura media. Estacin Aeropuerto Palanquero


28/46


VILLETA EL KORN




Pgina 24

2.5.2 Humedad relativa

En la Tabla 2.5.2.1 se presentan los valores medios anuales de los registros mediosmensuales de humedad relativa en la estacin Aeropuerto Palanquero. El promediomultianual es 73% y se observa que la distribucin sigue un patrn similar al de laprecipitacin.

Tabla 2.5.2.1 Valores medios anuales de humedad relativa.

MESES



HumedadRelativa

(%)73 72 74 75 74 73 67 67 72 77 78 77 73

HUMEDAD RELATIVA

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80


Mes

HumedadRelativa(%)


Figura 2.5.2.1 Humedad relativa. Estacin Aeropuerto Palanquero


29/46


VILLETA EL KORN




Pgina 25

2.5.3 Brillo solar

En la Tabla 2.5.3.1 se presentan los valores medios anuales de los registros totalesmensuales de brillo solar expresados en horas de sol en la estacin Aeropuerto Palanquero.El promedio multianual es 1781 horas de sol al ao con mayor cantidad de horas de sol enlos meses de julio y agosto que corresponden a los meses de menores precipitaciones.

Tabla 2.5.3.1 Valores medios de brillo solar.

MESES



BrilloSolar

(Horas)141 108 110 133 162 152 187 185 162 151 151 139 1781

BRILLO SOLAR

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200


Mes

Horas


Figura 2.5.3.1 Brillo solar. Estacin Aeropuerto Palanquero


30/46


VILLETA EL KORN




Pgina 26

2.5.4 Evaporacin

La evaporacin es una de las variables hidrolgicas importantes al momento de establecer elbalance hdrico de una determinada cuenca hidrogrfica o parte de sta. Es un procesofsico que consiste en el pasaje lento y gradual de un estado lquido hacia un estado ms omenos gaseoso, en funcin de un aumento natural o artificial de la temperatura, lo queproduce influencia en el movimiento de las molculas, agitndolas. Con la intensificacin deldesplazamiento, las partculas escapan hacia la atmsfera transformndose,consecuentemente, en vapor.

En la Tabla 2.5.4.1 se presentan los valores medios anuales de los registros totalesmensuales de evaporacin en tanque expresados en milmetros en la estacin AeropuertoPalanquero. El promedio multianual es 1697 milmetros al ao con mayor cantidad deevaporacin en los meses de julio y agosto que corresponden a los meses de menores

precipitaciones y mayores temperaturas.Tabla 2.5.4.1 Valores medios de evaporacin en tanque.

MESES



Evaporacin(mm) 144 130 139 132 136 141 169 185 145 131 121 124 1697

EVAPORACION

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200


Mes

Evaporacin(mm)


Figura 2.5.4.1 Evaporacin en tanque. Estacin Aeropuerto Palanquero


31/46


VILLETA EL KORN




Pgina 27

2.6 ANLISIS DE CAUDALES

2.6.1 Caudales Medios

En el ro Negro existe una estacin limnigrfica, operada por el IDEAM, instalada en elpuente existente sobre el ro Negro en la localidad de Guaduero, antes de la confluencia deeste ro con el ro Guaduero. El caudal medio multianual en la estacin Guaduero en el RoNegro se reporta en 64 m3/s.

Existen otras estaciones del IDEAM en el ro Negro, siendo la ms antigua la de Colorados,ubicada al norte y bastante aguas abajo del proyecto y otras en la parte alta de la cuenca,siendo las ms cercanas una en el ro Negro denominada Charco Largo y la otra en el roVilleta. El caudal medio en la estacin Colorados es de 75 m3/s

La CAR tiene instaladas recientemente estaciones, una en el ro San Francisco,denominada Puente Granada, en buenas condiciones de operacin, una en la quebradaCune denominada San Isidro, en condiciones de instalacin y operacin muy deficientes yuna tercera en el ro Guaduero en el puente de la va a Honda a la salida de la localidad deGuaduas, donde tiente una mira instalada pero no tiene un registro continuo de lecturas quepermita construir una serie de caudales. La estacin Puente Granada por estar en unacuenca pequea se constituye en un aporte importante para validar los caudales en lasobras, desafortunadamente su registro es muy corto para efectuar anlisis de eventosextremos asociables a diferentes perodos de retorno.

En la Tabla 2.6.1.1 se presenta la informacin de estas estaciones con el rea de drenajeestimada hasta la estacin y un clculo del rendimiento medio multianual, expresado en litros

por segundo por kilmetro cuadrado, cuya extrapolacin permite tener una medida delcaudal medio en cada una de las obras proyectadas.

Tabla 2.6.1.1 Estaciones con rea de drenaje

ESTACION ROPROMEDIO

ANUAL (m3/s)AREA(Km2)

RENDIMIENTO(l/s/Km2)

Colorados Negro 75.008 3260 23.009

Guadero Negro 64.008 2607 24,52

Villeta Villeta 8.906 300 29.686

Charco Largo Negro 22.304 1100 20.277Puente Granada San Francisco 0.379 7 54.19

San Isidro Cune 0.079 6 13.236

Zusne Zusne 0.131 12 10.889


32/46


VILLETA EL KORN




Pgina 28

El anlisis de la informacin indica valores cercanos a los 30 litros por segundo en la cuenca

del ro Villeta, superiores a los 20 litros por segundo por kilmetro cuadrado en la parte altade la cuenca del ro Negro, Como el valor de la estacin Guaduero es de 24.5 l/s/km2 seobtiene por balance un rendimiento de 26 l/s/km2 para la cuenca media del ro Negro.Igualmente haciendo un balance entre las estaciones Guaduero y Colorados aparece unrendimiento de 16 l/s/km2 entre Guaduero y Colorados, que incluye la cuenca del Guadueroy la parte baja del ro Negro. Se observa un rendimiento muy alto (54 l/s/km2) en la estacindel ro San Francisco y unos valores muy bajos en las otras dos estaciones operadas por laCAR. Esta variabilidad en los resultados de las estaciones de la CAR puede explicarse por lacorta extensin de los registros disponibles.

Con base en esta informacin y la distribucin de la precipitacin mostrada en el plano deisoyetas podemos estimar en 30 l/s/km2 como rendimiento en la quebrada Cune, y la

cuenca del ro San Francisco, con lo cual los caudales medios en los cruces ms bajos deestas dos cauces indican un caudal medio de 0.68 m3/s para la quebrada Cune y de 0.50m3/s para el ro San Francisco. Con un rendimiento de tan solo 16 l/s/km2 en la cuenca delro Guaduero (excluyendo el san Francisco) se llega a un valor de caudal medio en el sitiodel puente de la variante a Guaduas de 1.64 m3/s

Para el ro Cambras se estima el rendimiento en 18 l/s/km2, que indica un caudal medio de1.03 m3/s en el puente sobre este cauce.

El caudal medio total del Guaduero en su confluencia con el ro Negro se estima muycercano a los 2 m3/s, por lo cual se puede concluir que el caudal medio en el ro Negro en elpuente Dindal es de 67 m3/s al agregar a los 64 de la estacin Guaduero, los aportes del ro

Guaduero y de las cuencas menores entre la confluencia de estos dos ros y el puenteDindal. Esto indica que la diferencia en caudales medios en los dos puentes del ro Negro esinferior a 5% por lo cual no hay inconvenientes en extrapolar informacin de la estacinGuaduero al sitio del puente Dindal.

Todos los otros cauces tienen caudales medios menores a los trescientos litros porsegundo. Para calcular estos aportes se emplearon rendimientos medios en l/s/km2 queaplicados a las reas de drenaje dan los caudales medios reportados en el Tabla 2.6.1.2 Lasreas en este cuadro corresponden al drenaje hasta el sitio de las obras en la va.

Tabla 2.6.1.2 Caudales medios

Cuenca Area Rendimiento Caudal Medio

Km2 l/s/km2 l/s

Cune alto 5.42 30 162

Cune bajo 22.7 30 681

S.Francisco 1 5.38 30 161

S.Francisco 2 16.6 30 498


33/46


VILLETA EL KORN




Pgina 29

Cuenca Area Rendimiento Caudal Medio

Km2 l/s/km2 l/s

Tuscolo 3.84 18 69

Honda 2.52 20 50

Honda Var 3.43 20 68

Chocho 4.01 18 72

Tres pasos 2.83 18 50

Mendoza 3.5 16 56

Nacunales 4.15 18 75

Varelas 8.64 18 156N.N 2.02 18 36

San Antonio 10.19 18 183

Grande Var 12.19 20 242

Chorrito 7.22 16 116

Los Monos 5.75 16 92

Lajon 5.02 16 80

San Dionisio 5.73 16 92

San Ramn 4.37 16 70

Rio Cambras 64.6 18 1163

Figo 2.54 18 46

Perrera 4.71 18 85

Para otras cuencas incluidas en el estudio de impacto ambiental o en las mismas cuencaspero en otro sitio se ha producido la siguiente Tabla 2.6.1.3 que indica unos valoresregionales de rendimiento en litros por segundo para toda la zona de influencia ambiental.

Tabla 2.6.1.3 Valores Regionales de Rendimiento

Nmero Regin l/s/Km2

I Cuencas del Cune, San Francisco y zona occidental de la quebrada Negra 30

II Otras cuencas tributarias al ro Villeta y zona oriental de la quebrada Negra 25

III Cuencas entre ro San Francisco y San Miguel 20


34/46


VILLETA EL KORN




Pgina 30

IV Cuenca alta del ro Guadero hasta la confluencia de la quebrada Tres Pasos 18

VCuencas de la margen oriental del proyecto entre las quebradas Tres Pasos yNacunales. Cuencas de la margen occidental del proyecto entre las quebradasTres Pasos y la Morena

16

VI Cuencas de la margen oriental del ro Negro entre quebradas Nacunales yGrande 18

VII Cuencas de la margen oriental del ro Negro entre las quebradas Grande y Zusne 20

VIII Cuencas restantes de la zona norte del proyecto 18

En la Tabla 2.6.1.4 se muestran los valores de caudales medios mensuales obtenidos de los

registros de las estaciones hidromtricas y en la Figura 2.6.1.1 se presenta en forma grficala distribucin de los mismos en forma porcentual para poder comparar las estaciones. Enesta figura se omitieron los valores de las estaciones de la CAR por el motivo yamencionado de la corta duracin de sus registros. Se observa un comportamiento similar enlas cuatro estaciones lo cual permite concluir que en todos los cauces interesados por la vase debe esperar una distribucin similar de caudales a lo largo del ao. Cabe sealar que elperiodo ms seco se presenta durante los mese de julio a septiembre.

Tabla 2.6.1.4 Caudales medios mensuales

ESTACION RO

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO

(m3/s)

Colorados Negro 56.7 66.8 84 124 110 59.7

Guadero Negro 54.2 64.1 73.2 102 94.2 49.7

Villeta Villeta 8.16 10.19 10.82 12.67 10.02 8.12

CharcoLargo Negro 17.37 19.59 23.39 31.3 33.88 18.94

PuenteGranada

SanFrancisco 0.195 0.26 0.204 0.345 0.31 0.379

San Isidro Cune 0.021 0.04 0.063 0.158 0.056 0.048

Zusne Zusne 0.108 0.087 0.108 0.15 0.195 0.057

ESTACION RO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Colorados Negro 32.6 23.9 29.5 86.5 132 94.4

Guadero Negro 27.1 20.1 23.6 68.6 106 85.3


35/46


VILLETA EL KORN




Pgina 31

Villeta Villeta 6.88 3.19 4.15 8.94 11.29 12.44

CharcoLargo Negro 11.9 10.3 11.79 27.02 35.95 26.22

PuenteGranada

SanFrancisco 0.195 0.37 0.402 0.81 0.909 0.173

San Isidro Cune 0.03 0.022 0.067 0.184 0.155 0.109

Zusne Zusne 0.06 0.081 0.239 0.203 0.172 0.108

DISTRIBUCION ANUAL DE CAUDALES

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00


Mes

Porcentaje

COLORADOS GUADERO CHARCO LARGO VILLETA

Figura 2.6.1.1 Distribucin anual de caudales

2.6.2 Caudales Mximos

Se efectuaron anlisis de extremos siguiendo la metodologa de Gumbel para las crecientes

anuales registradas en las estaciones del ro negro en guaduero y colorados. La informacinde la estacin colorados muestra tres valores superiores a 2000 m3/s en los primeros aosdel registro, valores que no vuelven a presentarse y que se observan por fuera de latendencia general de la estacin por lo cual no se tuvieron en cuenta para el anlisis.

Se analiz igualmente la informacin de las estaciones charco largo y villeta. La primeramuestra un comportamiento muy similar a la de guaduero (representa cerca del 40% de lacuenca) y la segunda que corresponde a una cuenca menor muestra unos valores muy altos


36/46


VILLETA EL KORN




Pgina 32

en las crecientes mximas registradas que no se compaginan con las distribuciones

anteriores, por lo cual se han descartado los dos valores extremos. An as se presenta unagran variabilidad en los valores mximos registrados que se manifiesta en valores muy altospara crecientes con periodo de retorno mayor. Esta estacin con un caudal medio de 8.9m3/s representa una condicin mayor a la de los puentes del guaduero y cambras, por locual sus registros deben mirarse como un acotamiento superior a los caudales de diseoempleados para estas obras.

En la Tabla 2.6.2.1 se presentan los valores mximos anuales de caudal registrados en lascuatro estaciones mencionadas

Tabla 2.6.2.1 Caudales Maximos Rio Negro

Caudales Mximos Ro Negro (m3/s)

Estacin Colorados Guaduero Charco Largo VilletaAo

1959 1140

1960 622

1961 1744

1962 557

1963

1964 492

1965 542

1966 1743

1967 520

1968 442

1969 1300

1970 1310

1971 1650

1972

1973 1600

1974 1290 5851975 1070 848 209

1976 1150 622 168

1977 805 317 156 66.6

1978 820 525 185 60.4


37/46


VILLETA EL KORN




Pgina 33


Estacin Colorados Guaduero Charco Largo Villeta

1979 1168 872 185 89

1980 397 360 57 60

1981 948 820 170 60

1982 873 660 155 134

1983 562 475 131 48.1

1984 647 779 175 286

1985 557 486 205 285

1986 548 756 2781987 542 1028

1988 808 1176 303 343

1989 396 684 241 484

1990 944 651 334

1991 418 570 283 164

1992 485 257 265 414

1993 647 441 445 90

1994 1003 1055 350

1995 1008 844 228 109

1996 1158 1023 299 119

1997 358 463 329 25.8

1998 1050 865 148 27

1999 1351 866 215 175

2000 694 569 121

2001 1071 440 154 121

2002 1202 543 189

2003 729 3432004 1071 484

2005 1406 521

2006 1515

2007 1187


38/46


VILLETA EL KORN




Pgina 34


Estacin Colorados Guaduero Charco Largo Villeta

Mximo 1744 1176 445 484

Promedio 926 654 227 158

Desviacin 392 235 86 127

CV 0.424 0.359 0.378 0.807

2.6.3 Caudales Mnimos

Para caracterizar los caudales mnimos esperados en las diferentes corrientes que cruza eltrazado se analiz la informacin sobre mnimos en la estacin ro villeta villeta y ro negro

guaduero, operadas por el IDEAM. No se encontr estaciones con un perodo de registrosuficientemente largo en las cuencas menores operadas por la CAR en la regin. En laTabla 2.6.3.1 se muestra un resumen de los resultados de esta informacin. Con excepcinde los dos cruces sobre el ro negro, que estn bien representados por la estacin guaduero,las otras cuencas son menores que la cuenca de la estacin villeta.

Tabla 2.6.3.1 Resumen de Caudales Mnimos

2.7 RESUMEN DE CAUDALES MNIMOS (M/S)

Estacin Mnimo Diarios RegistradosMnimo 1en 5 aos

Mnimo 1en 2 aos

MedioMultianual

Villeta 0,25 0,3 0,84 8,9

Guaduero 1,53 6,5 11,2 64

En trminos generales la informacin sobre mnimos en las estaciones hidromtricas puedeestar alterada por las dificultades para establecer las curvas de calibracin en niveles muybajos de los ros, sin embargo del cuadro anterior se observa que en el caso de villeta una

vez cada 2 aos se presenta un caudal inferior al 10% del caudal medio. En el caso de laestacin guaduero los mnimos son proporcionalmente un poco ms altos, presentndosevalores inferiores al 10% del promedio solo una vez cada 5 aos.

El perodo ms probable de presencia de valores extremos mnimos es durante los mesesde agosto y septiembre, meses en los cuales el promedio mensual es con frecuencia inferiora la tercera parte del caudal medio multianual.


39/46


VILLETA EL KORN




Pgina 35

Para las otras cuencas los mnimos pueden ser proporcionalmente ms altos si las cuencas

estn bien conservadas, como es el caso de la cuenca del ro san francisco y la quebradacune, para las cuales se esperan valores mnimos iguales a 15% de los caudales medioscomo lo indica la estacin villeta, mientras que para las otras cuencas es de esperarsevalores de tan solo el 10% del caudal medio.

2.7.1 Caudales de diseo

Para las cuencas que cruza la va se han definido los caudales de diseo por diferentesmetodologas segn el rea de las cuencas. Para las cuencas menores a 2 km2 se haseleccionado la frmula Racional, para las cuencas mayores, con excepcin del Ro Negrose ha empleado el clculo de caudales usando el modelo de lluvia escorrenta HEC1 delCuerpo de Ingenieros, y para los dos puentes sobre el ro Negro los caudales se hanobtenido del anlisis estadstico de extremos mediante la ecuacin de Gumbel. Los valoresresultantes para todas las obras y perodos de retorno de 2.33, 10, 25, 50 y 100 aos, sepresentan en las Figura 2.6.4.1 a Figura 2.6.4.6.

Por la importancia de la va se ha escogido un perodo de retorno de 100 aos para eldiseo de todas las obras sobre la autopista y un periodo de retorno de 25 aos paraalcantarillas, 50 en box culverts y pontones y 100 para puentes en las variantes de Caparrapy Guaduas.

2.7.1.1 Cuencas menores

Los caudales de diseo para las cuencas con reas de drenaje menores, a 2 km2 fueroncalculados con la frmula Racional, la cual se expresa de la forma:

Q = C I ADonde C es un coeficiente adimensional de escorrenta, I la intensidad de la tormenta dediseo expresada en litros por segundo por hectrea, y A, el rea de drenaje en hectreas.El resultado de caudal se obtiene en litros por segundo. Cuando la intensidad est enmilmetros por hora y/o el rea en km2, es necesario usar un factor de conversin deunidades.

Para la seleccin del coeficiente C se emple como referencia la tabla de valorerecomendados en el texto Applied Hydrology de Chow et al, teniendo en consideracin laspendientes medias y el grado de cobertura vegetal observado en las visitas al terreno.

Para determinar el valor de la intensidad se emplearon las cuatro curvas IDF mencionadasanteriormente aplicando la curva de Villeta hasta el interceptor de San Miguel, la curva de

Guaduero hasta esta localidad, la curva Dindal hasta el ro Cambras y la curva Korn hastael final del proyecto.

Para estas obras dadas la importancia de la va y las dificultades de mantenimiento debidasa la longitud de las obras por tratarse de dobles calzadas se ha empleado un perodo deretorno de 100 aos, igual al adoptado para las cuencas ms importantes. Para las obras enlas variantes de Caparrap y Guaduas se permite un perodo de retorno menor. Las obras en


40/46


VILLETA EL KORN




Pgina 36

la variante de Guaduas se han calculado con la curva IDF de Villeta y en la variante de

Caparrap con la curva IDF de Dindal.Para determinar la duracin de las tormentas de diseo se emple la formula de Kirpich, dereconocida validez, adoptada despus de una comparacin de los resultados obtenidos conotras frmulas encontradas en la literatura. Esta frmula se sustenta en la pendiente de lacuenca y longitud del cauce principal que son parmetros morfomtricos que se obtuvieronde la cartografa 1:25.000 del IGAC.

( ) 77.02/1066.0 SoLTc =

Donde:

Tc: Tiempo de concentracin en horas.

L: Longitud del cauce principal en Km.So: Pendiente del cauce principal en m/m.

En los casos de cuencas muy pequeas o alcantarillas ubicadas por necesidad de dar pasoa descoles de cunetas se utiliz un tiempo de concentracin mnimo de 10 minutos para elclculo de la intensidad de la tormenta.

2.7.1.2 Cuencas medias

Para obtener los caudales en las obras de cruce de cuencas entre 2 km2 y el tamao de lacuenca del ro Cambras. Se utiliz el modelo HEC1 desarrollado por el Cuerpo de Ingenierosde los estados Unidos que obtiene los caudales mediante la convolucin de una tormenta de

diseo por medio de un hidrograma unitario que representa la respuesta de la cuenca a unalluvia unitaria uniformemente distribuda sobre la cuenca y de una duracin predeterminada.Para considerar las prdidas y obtener un valor de la precipitacin efectiva se utiliz lametodologa desarrollada por el Soil Conservation Service del departamento de Agriculturade los Estados Unidos, el cual est formulado como una de las opciones de clculo delprograma HEC1. En este caso la tormenta de diseo se convierte en una precipitacinefectiva con base en un parmetro denominado Nmero de Curva (CN) el cual de manerasimilas al C de la frmula Racional est asociado con las propiedades de pendiente, tipo desuelo y cobertura vegetal de las cuencas. El mismo texto de Chow trae una tabla con valoresrecomendados de este parmetro.

A partir de las curvas de intensidad duracin frecuencia se construyeron hietogramas detormentas de 120 minutos de duracin, con valores medios de precipitacin cada 10 minutos

(Figura 2.7.1.1 a Figura 2.7.1.6) para los 10 minutos de mxima precipitacin se toma elvalor indicado directamente de la curva idf. Para los segundos diez minutos se toma un valortal que promediado con la lluvia cada en los diez minutos mximos sea igual a la intensidadpara un aguacero de 20 minutos tomada de las curvas idf y as sucesivamente con los otrosintervalos.


41/46


VILLETA EL KORN




Pgina 37

HIETOGRAMA - 2.3 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)

Villeta Guadero Dindal Koran

Figura 2.7.1.1 Hietograma para un T de 2.3 aos.

HIETOGRAMA - 5 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)


Figura 2.7.1.2 Hietograma para un T de 5 aos.


42/46


VILLETA EL KORN




Pgina 38

HIETOGRAMA - 10 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)



HIETOGRAMA - 25 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)




43/46


VILLETA EL KORN




Pgina 39

HIETOGRAMA - 50 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)



HIETOGRAMA - 100 AOS

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo (min)

Precipitacin(mm)




44/46


VILLETA EL KORN




Pgina 40

Para las cuencas del ro guaduero y ro cambras que tiene las mayores reas de drenaje se

extendi el histograma para considerar tormentas de 180 minutos (tres horas) de duracin.En los casos en que una corriente es cruzada ms de una vez por la va como es el caso dela quebrada cune, el ro guaduero en la variante de guaduas y su afluente el ro sanfrancisco y la quebrada honda, se efecta la simulacin partiendo las reas de drenaje hastacada uno de los sitios de inters y acumulando con el apropiado desplace en el tiempo loshidrogramas de creciente generados en cada subcuenca. Esta opcin est implementada enel modelo hec1.

En la Tabla 2.7.1.1 se presentan los parmetros ms determinantes en el clculo de loshidrogramas de crecientes en cada una de las cuencas calculadas con esta metodologa.

Tabla 2.7.1.1 Parmetros determinantes

Cuenca reaHietograma

CNTiempo

Concentracin

Creciente

Factor Tormenta Media 10 25 50100aos

Km2 Horas m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s

Cune alto 5.42 1 Villeta 76 0.5 17 28 35 42 49

17.28 0.85 Villeta 74 0.9

Cune bajo 22.7 42 72 90 106 126

S.Francisco 5.38 1 Villeta 75 0.5 14 26 32 39 46

11.22 1 Villeta 73 0.8

S.Francisco 16.6 39 67 84 100 118

68.88 0.6 Villeta 71 1.7

Tuscolo Var 3.84 1 Villeta 71 0.3 11 19 25 30 36

Guaduero Var 89.32 70 123 156 186 221

Honda 2.52 1 Villeta 72 0.4 6 12 15 18 21

0.66 1 Villeta 74 0.2

0.25 1 Villeta 76 0.1

Honda Var 3.43 1 10 16 21 25 29

Chocho 4.01 1 Guaduero 71 0.38 10 17 22 27 32

Tres pasos 2.83 1 Guaduero 70 0.3 7 13 17 20 24

Mendoza 3.5 1 Guaduero 71 0.35 9 16 20 24 28

Nacunales 4.15 1 Dindal 71 0.3 13 24 30 36 43

Varelas 8.64 1 Dindal 73 0.5 24 42 53 63 74

N.N 2.02 1 Dindal 72 0.25 7 13 16 19 23


45/46


VILLETA EL KORN




Pgina 41

Cuenca rea

Hietograma

CN TiempoConcentracin

Creciente

Factor Tormenta Media 10 25 50100aos

Km2 Horas m3/s m3/s m3/s m3/s m3/s

San Antonio 10.19 1 Dindal 74 0.6 26 46 58 68 81

Grande Var 12.19 1 Dindal 70 0.6 27 48 61 73 87

Chorrito 7.22 1 Dindal 73 0.5 21 36 45 54 63

Los Monos 5.75 1 Dindal 73 0.38 19 32 41 48 57

Lajon 5.02 1 Dindal 73 0.35 17 28 36 43 51

San Dionisio 5.73 1 Dindal 73 0.37 19 32 41 48 57

San Ramn 4.37 1 Dindal 73 0.4 14 24 31 36 43Rio Cambras 64.6 0.82 Koran 71 2.25 68 115 144 169 199

Figo 2.54 1 Koran 74 0.28 10 18 23 27 32

Perrera 4.71 1 Koran 74 0.48 15 26 33 39 46

2.7.1.3 Cuencas Grandes (Ro Negro)

La informacin de la estacin colorados muestra tres valores superiores a 2000 m3/s en losprimeros aos del registro, valores que no vuelven a presentarse y que se observan porfuera de la tendencia general de la estacin por lo cual no se tuvieron en cuenta para elanlisis. En la Figura Analisis de Frecuencia, se presentan las ecuaciones de Gumbel paralas estaciones guaduero y colorados, observndose, an despus de descartar los extremos

mencionados una tendencia ms parada en la estacin colorados. Los dos puentes sobre elro negro, se encuentran ubicados en la zona de la estacin guaduero, uno con los mismoscaudales de la estacin y el otro con la adicin nicamente de los aportes del guaduero yalgunas quebradas adicionales que se han estimado en menos del 5% adicional.

Para el puente sobre el ro negro en la localidad de guaduero la creciente esperada de 100aos de periodo de retorno es de 1510 m3/s. Para el segundo puente, en la cercana de lalocalidad de dindal se tiene en cuenta la contribucin del ro guaduero y varias quebradasmenores, y la tendencia mostrada por los caudales de crecientes en la estacin de coloradosque muestran una curva ms levantada que la de la estacin guaduero, razones por lascuales se recomienda emplear un valor de 1660 m3/s para la creciente de 100 aos. Lascrecientes medias en estos dos puentes se estiman en 650 y 720 m3/s respectivamente

adicionando de una manera muy conservadora un 10% a los valores obtenidos para laestacin guaduero para darle crdito a la informacin de la estacin colorados.


46/46


VILLETA EL KORN

ANALISIS DE FRECUENCIA. DISTRIBUCION GUMBEL

RIO NEGRO GUADUERO COLORADOS

1.5 2 3 4 5 10 25 50 100 250 500 10001.01

0.10.20.412410202533.35099 66.7

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

-1.932789416 -0.932789416 0.067210584 1.067210584 2.067210584 3.067210584 4.067210584 5.067210584 6.067210584

RECURRENCIA (aos)

Caudalm3/s

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

9000000

10000000

PROBABILIDAD [(100m/(N+1)]

Figura 2.7.1.7 Analisis de Frecuencias

Date post:	28-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	claudia-patricia-munera
View:	224 times
Download:	0 times

Estudio de Hidrologia

Documents