Hidrologia

GUILLERMO CABRERA INGENIEROS LTDA.

Versión A

Octubre 07

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ESTUDIO DE CRECIDAS EN EL SECTOR DE LA CASA DE MAQUINAS MINICENTRAL HIDROELÉCTRICA EL MANZANO

En la siguiente minuta, se analiza el comportamiento del río El Manzano en el sector de la casa de maquinas de la Central Hidroeléctrica el Manzano, este informe incluye en primera instancia el cálculo del caudal de crecida, luegola modelación, en el programa HEC-RAS versión 3.1.3, de un tramo de rió de aproximadamente 260 m en las cercanías de la obra proyectada. La condición de simulación es para un periodo de retorno de 100 años. El cálculo del caudal de crecida para el diseño de la Casa de Maquinas de la Minicentral Hidroeléctrica del Manzano, se basa en el Método Racional, el que se aplica a distintos periodos deretorno. Particularmente el Método Racional estima el caudal máximo a través de las siguientes ecuaciones: Q T = CxI T xA / 3,6 Pp tc = 1,1xPp 24 xCDxCF T
T 10

(1) (2) (3)

I T = Pp tc / t c
T

Donde: QT C IT A PptcT CD CFT tc : Caudal máximo asociado al período de retorno T (m³/s). : Coeficiente de escorrentía de la cuenca. : Intensidad máxima de lluvia durante un tiempo igual al tiempo deconcentración de la cuenca, para un periodo de retorno T (mm/hr) : Área de la cuenca aportante (Km²). : Precipitación máxima en tc horas para un período de retorno T (mm). : Coeficiente de duración para el tiempo de concentración. : Coeficiente de frecuencia para T años de período de retorno. : Tiempo de concentración de la cuenca (hr).

Para estimar el tiempo de concentración de una cuencaexisten diversas fórmulas. Entre las aplicables a cuencas no urbanas, se encuentra la fórmula de California, la fórmula de Giandotti y la fórmula de del U.S. (Army) Corps of Engineers; además, algunos autores recomiendan la que está basada en velocidades medias de escurrimiento (Texas Highway Department - Rational Design of Culverts and Bridges). La fórmula de California está dada por la siguienteexpresión:

Ricardo Matte Pérez 0535, Providencia.

Fono: 209 7179 Fax: 209 7103

Email: gcabrera@entelchile.net

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⎛ L *3 t c = 0,95 ⋅ ⎜ ⎜H ⎝ máx

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

0 , 385

(4)

Donde: tc : Tiempo de concentración (hr). L* : Distancia que recorre la partícula más alejada (Km). Hmáx : Desnivel máximo de la cuenca (m). Por otraparte, la fórmula de Giandotti incorpora la diferencia de altura entre el centro de gravedad de la cuenca y el punto de salida a través de la ecuación: tc = Donde: tc L Hg A : Tiempo de concentración de la cuenca (hr). : Longitud del cauce principal (Km). : Desnivel entre centro de gravedad y el punto de salida de la cuenca (m). : Área de la cuenca (Km²). L L 4 × A + 1,5 × L con ≤ tc ≤ 5,4 3,60,8 × H g

(5)

La fórmula del U.S. (Army) Corps. Of Engineers utiliza la siguiente expresión:
t c = 0,03 × ( L S
0 , 25

) 0, 76

(6)

Donde: L S tc = Longitud del cauce o curso principal de agua (km). = Pendiente media del área (º/1). = Tiempo de concentración en horas.

Por último, en la determinación del tiempo de concentración se ha utilizado el Método de la Velocidad Media deEscurrimiento, cuya fuente corresponde a “Texas Highway Department. Rational Design of Culverts and Bridges, Octubre 1946”. Dependiendo de la pendiente del terreno, y al tipo de vegetación existente en la cuenca que se analiza, se obtiene la velocidad promedio del cauce; con la velocidad y el largo del cauce, se determina el tiempo de concentración. En el Cuadro 1 se incluyen valores de velocidad enm/s, para diferentes condiciones de pendientes y geomorfología de la cuenca que se analiza.

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Cuadro 1 Velocidades Medias Según Pendiente y Condiciones Geomorfológicas de Cuencas (M/S)
Pendiente (%) 0a3 4a7 8 a 11 12...