Keywords: hydrology hydraulics river-design-parameters velocity shear side-slope river bank
Este libro de cálculo contiene lineamientos generales, parámetros para diseño y construcción de canales y obras hidráulicas, permite registrar:
- Parámetros técnicos requeridos.
- Parámetros técnicos estimados.
- Parámetros geotécnicos, ambientales y sociales.
- Parámetros territoriales.
- Microsoft Excel 2013 o superior
| Parámetro | Descripción | |
|---|---|---|
| Tr – Periodos de retorno, años | Corresponde a la estimación de la probabilidad de ocurrencia de un evento extremo en un periodo determinado, el cual se utilizará para diseño del canal dominante, creciente, estructuras hidráulicas principales (aplica a pasos de vía, alcantarillas y estructuras de entrega lateral). UECIJG-HCMC: canal dominante: 2.33 años, canal de creciente: 100 años, estructuras hidráulicas: 25 años. |
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| Fa - Factor de atenuación de la precipitación máxima por área simultánea en una cuenca | Es un valor numérico adimensional (entre 0 y 1) que multiplica la lluvia total máxima en 24 horas, estimada para cada subcuenca o sus pulsos equivalentes (del hietograma) en función del área de aportación y solo es válido en un punto de estudio determinado. Sirve para ajustar o atenuar el valor total de lluvia (mm) máxima, suponiendo que a mayor área acumulada existe menor probabilidad de que simultáneamente llueva sobre toda la cuenca. |  |
| Q, Qm – Caudales de diseño e hidrogramas, m³/s | Caudales pico obtenidos del modelo de tránsito hidrológico y caudal medio por balance hidrológico de largo plazo en diferentes puntos de estudio. Estos valores son requeridos para el diseño hidráulico y geométrico del canal. |  |
| T - Temperatura media del agua, °C | Parámetro requerido para el diseño hidráulico HD en HEC-RAS. UECIJG-HCMC: Temperatura media de 15°C. |
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| Tamaño de partículas y ángulo de reposo sedimentos, mm | Los valores característico d16, d50, d65, d75, d84 y d90, así como el ángulo de reposo se obtienen de las muestras y la curva granulométrica de los materiales característicos de la zona de estudio. |  |
| z : 1, Taludes de diseño | Para el diseño geométrico e hidráulico del canal, es necesario estudiar la relación de pendientes de los taludes en la zona del canal a reemplazar, en el tramo aguas arriba y aguas abajo del inicio y la entrega, y en los cauces laterales. |  |
| T - Ancho máximo disponible para el valle (recto o sinuoso), m | Corresponde al ancho máximo que puede alcanzar la lámina de agua hasta el borde libre BL y antes de desbordar sobre la huella de mecanización. UECIJG-HCMC: Ancho máximo de 300 metros, incluida la huella de mecanización. |
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| BL - Borde libre, m | Aproximación vertical entre el ancho superficial T y la corona del talud del canal de creciente o valle. Distancia de seguridad para prevenir desbordamiento por oleaje, turbulencia, transición de régimen de flujo y para el paso de una fracción superior al periodo de retorno de diseño. Se define en función del caudal, el ancho del valle y el tipo de material de fondo. |  |
| Rc - Canal dominante recto o sinuoso (radio de curvatura, m) | En las etapas de diseño geométrico e hidráulico, el diseñador podrá optar por un canal dominante recto o sinuoso que estará limitado por la pendiente de diseño y la sinuosidad característica del tramo natural a reemplazar. |  |
| H - Altura máxima del canal, m | Altura combinada del canal dominante y de creciente que permite acoplar los tramos naturales de inicio y entrega manteniendo un fondo continuo. Definido en función de las alturas de la sección natural de inicio y entrega, utilizando en lo posible diques de encausamiento. |  |
| Vmax - Velocidad máxima permisible | En el diseño hidráulico de la sección estable, una condición vital de diseño es la obtención de velocidades de flujo menores a las que producen un esfuerzo cortante superior a la capacitad estable del lecho. UECIJG-HCMC: velocidad de referencia en canal dominante próxima o inferior a 2m/s y para valle próxima o inferior a 3m/s. |
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| Vmin - Velocidad mínima requerida | En el diseño hidráulico de la sección estable, una condición también importante es la velocidad mínima que garantice el transporte de los sedimentos depositados sobre el fondo. UECIJG-HCMC: velocidad de referencia en canal dominante y creciente próxima o mayor a 0.5m/s. |
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| τmax - Cortante máximo permisible | La fuerza ejercida por unidad de área deberá ser inferior a la soportada por los materiales de fondo, para así prevenir la erosión masiva del cauce y permitir que el canal construido llegue a su condición de equilibrio (volumen de material arrastrado = volumen de material depositado). UECIJG-HCMC: cortante de referencia de diseño, 10 N/m² para el canal dominante y 20 N/m² para el canal de creciente. |
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| n, Rugosidades para el diseño | Para la aplicación de las ecuaciones hidráulicas, se utilizará el coeficiente de resistencia al flujo o de rugosidad de Manning. UECIJG-HCMC: valores de referencia, 0.018 para la fracción del canal correspondiente al canal dominante y 0.035 para todo el ancho del valle, incluyendo los taludes. A partir de la corona y sobre y fuera de las huellas de mecanización se utilizará un n de 0.025. |
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| S, Pendiente longitudinal | Para el diseño geométrico e hidráulico, es necesario estudiar la pendiente actual del cauce a intervenir y definir las pendientes de diseño del valle Sv y del cauce dominante Sc. |  |
| Canal con fondo continuo o escalonado | Dependiendo de las condiciones de diseño y de la pendiente de diseño a utilizar que permitirá diseñar un canal estable, el fondo podrá ser continuo o escalonado. Existen varias combinaciones posibles entre sinuosidad, pendiente y longitud del cauce dominante. UECIJG-HCMC: diseño de canal principal con fondo continuo (sin estructura de caída con o sin contra-escalón). |
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| Estructuras de paso, gálibos y remanso máximo permitido | Es necesario definir la localización de las estructuras viales de paso, los gálibos en pasos de vía elevados como puentes, box culverts y pontones y el remanso máximo permitido aguas arriba de cada obra. El remanso condicionará las condiciones de entrega de las las obras hidráulicas. UECIJG-HCMC: vía transversal con soportes o apoyos de cara plana, sin gálibo mínimo requerido y con remanso máximo de hasta 1km. |
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| Canal revestido o erosionable | El curso se centra en el diseño de canales erosionables, sin embargo, en las etapas de diseño, se puede proponer la combinación de canales revestidos, por ejemplo, en los tramos próximos de los cauces laterales de entrega. | |
| Obras de protección marginal | Corresponde a las obras de protección por desbordamiento o realce de diques, obras para estabilidad de taludes, obras de prevención de erosión masiva en cambios de dirección de ondas sinuosas y obras de protección lateral de estructuras hidráulicas. | |
| Huella para mecanización, m | Corresponde al ancho de vía requerido sobre la corona del canal del valle para realizar los cortes y rellenos usando maquinaria pesada. El ancho debe permitir el tránsito en dos sentidos. | |
| Coalineación de taludes | Para canales de sección compuesta con trazado de cauces dominantes sinuosos, y dependiendo de la altura del canal diseñado, será necesario definir si se permite la coalineación de los taludes o el ancho de la franja o huella de paso. | |
| Canal en corte, relleno o ambos | La combinación del diseño geométrico e hidráulico deberá ser realizada de tal forma que el canal sea construido mayoritariamente en corte o mediante un balance de cortes que serán utilizados para el relleno y realzamiento de diques de protección. |
| Parámetro | Descripción | |
|---|---|---|
| Requerimientos RAS1 | Para el diseño del canal propuesto, se deben tener en cuenta los lineamientos y restricciones establecidas en el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS, por ejemplo, las relacionadas con los periodos de retorno de diseño, velocidades y cortantes. |  |
| Requerimientos autoridad ambiental, MADS - ANLA | Para cada intervención sobre el territorio y en especial dentro de zonas de concesión para la explotación y aprovechamiento de recursos naturales, será necesario evaluar los lineamientos y restricciones establecidas por la autoridad ambiental nacional. Para el desarrollo de proyectos en Colombia, será necesario consultar la normativa del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y la reglamentación específica de la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales - ANLA. Mas información en: http://www.anla.gov.co/, http://portal.anla.gov.co/biblioteca-web-anla, http://sig.anla.gov.co:8083/ |  |
| Requerimientos Corporación Autónoma Regional, CAR | A nivel regional y dependiendo de la complejidad del proyecto, será necesario solicitar los lineamientos ambientales a la CAR, los cuales podrán condicionar el eje del valle a proponer y los puntos de entrega de cauces laterales. Es preciso identificar los puntos de concesión de agua superficial y los puntos de vertimiento que serán intervenidos por la construcción de canales artificiales. Complementariamente, se deben evaluar las condiciones generales establecidas en los POMCAS de la zona. |  |
| Requerimientos municipales y/o distritales | Las Secretarías o Gerencias de Planeación y/o de Medio Ambiente de los Municipios dentro de los cuales se desarrollará la implantación del trazado del cauce propuesto, podrán incluir diferentes restricciones locales relacionadas con el ordenamiento territorial, la infraestructura existente y las zonas de conservación y protección. El diseño deberá tener en cuenta todas las restricciones identificadas. |  |
| Parámetro | Descripción | |
|---|---|---|
| Estructuras ecológicas | Caudal ecológico (Q medio), m³/s. Estimación del caudal ecológico a partir de la oferta hídrica superficial en los diferentes puntos de estudio: Inicio, entrega, cauces laterales y estructuras de paso. |  |
| Concesiones y vertimientos | Qc, Qv, Caudales concesionados en tramos, lps. Para la definición del caudal ecológico, es necesario incluir en el balance hidrológico de largo plazo, la fracción concesionada para captación (Qc: bocatomas y bombeos) y la fracción retornada como caudal de vertimiento o retorno, Qv. Esto permitirá estimar la profundidad de lámina de agua en la sección diseñada para el caudal medio balanceado. Aplica para diferentes usos: agropecuarios, industriales, comerciales, mineros, energéticos |  |
| PDA, Plan departamental de agua | En zonas de proyecto en las que existan diferentes asentamientos humanos (caseríos, cabeceras municipales, centros poblados y ciudades), se deberá analizar la oferta hídrica superficial y evaluar las posibles alteraciones que pueden ocurrir en el abastecimiento de agua para consumo humano, debidas a la implantación del canal. |  |
| POMCA, Planes de ordenación y manejo de cuencas | El Plan de Manejo y Ordenamiento de una Cuenca, POMCA, es el planeamiento del uso y manejo sostenible de sus recursos naturales renovables, de manera que se consiga mantener o restablecer un adecuado equilibrio entre el aprovechamiento económico de tales recursos y la conservación de la estructura físico-biótica de la cuenca y particularmente de sus recursos hídricos. Mas información en: http://www.ambientebogota.gov.co/web/sda/385 |  |
| Distritos de riego y reservorios | En la zona geográfica del proyecto, pueden existir redes complejas de drenaje, como distritos de riego y sistemas de reservorios, que pueden ser alterados e incluso perder su capacidad de operación debido al trazado propuesto. Será necesario entonces, identificar estos sistemas y tenerlos en cuenta como una restricción de diseño. | |
| Preservación de ecosistemas | Dentro de la etapa de formulación del proyecto, es necesario identificar los diferentes ecosistemas que se verán intervenidos por la implantación del canal a construir. Se deben considerar como una restricción para el trazado del eje de valle propuesto. | |
| Tránsito de biofauna (estructuras ecológicas) | Es necesario identificar los puntos de tránsito de biofauna acuática y terrestre, para diseñar las estructuras ecológicas de paso que permitan mantener las condiciones ecosistémicas de movilidad en la zona de implantación del canal. |
| Parámetro | Descripción |
|---|---|
| Alteración en límite de cuencas hidrográficas | En la definición del trazado del eje del valle, es necesario tener en cuenta que se pueden alterar los límites de las cuencas geográficas de la zona de estudio. Esta alteración puede ocasionar disminución o aumento en la oferta hídrica superficial, lo que podrá ocasionar alteración en las condiciones de operación y funcionamiento de obras existentes en la red de drenaje. Es preciso evaluar las infraestructuras existentes en la zona y dimensionar las posibles alteraciones por la implantación del tramo de desviación propuesto. |
| Alteración de Límites territoriales | Por la complejidad en las restricciones de diseño, algunos trazados podrán alterar los límites geopolíticos territoriales de Departamentos, Municipios, Veredas y Corregimientos. Es necesario consultar el alcance de las alteraciones con las diferentes entidades territoriales. |
| Restricciones prediales, baldíos y centros poblados | Para el trazado del eje de valle, es necesario realizar un estudio detallado de títulos de propiedad que permita determinar si los predios intervenidos podrán ser comprados, adquiridos o intervenidos. |
| Sistema de gestión del riesgo | A nivel municipal o zonal, pueden existir diferentes restricciones relacionadas con la intervención de predios utilizados para la amortiguación de crecientes o para la protección y seguridad de los asentamientos humanos. Se deben consultar los planes de gestión locales. |
| Zonas protegidas en POT y rondas hídricas | Dentro de los estudios de ordenamiento territorial, algunos corredores y zonas estarán bajo tratamiento de protección. Para el desarrollo del proyecto, es necesario consultar con las autoridades locales acerca de los cambios a producir en los límites definidos para estas zonas. |
| Zonas productivas agropecuarias | En la zona de estudio, podrán existir zonas de producción agropecuaria extensiva, las cuales utilizan la infraestructura existente en la zona, dentro de las etapas de diseño, se deben tener en cuenta los corredores de movilidad existente y la conectividad con las redes viales locales, municipales, departamentales y nacionales. |
UECIJG-HMCM: respecto a los parámetros en los que no se han indicado las condiciones específicas a utilizar en el ejercicio de clase y en caso de ser necesario, se permitirá que el canal diseñado modifique los límites territoriales, la localización de bocatomas existentes, la localización de los puntos de concesión actuales y en general la modificación topológica de la red de drenaje entre los puntos de inicio y entrega, ajustando la nueva ronda de protección establecida en los planes de ordenamiento.
| Versión | Descripción | Autor | Horas |
|---|---|---|---|
| 2022.08.20 | Actualización libro de parámetros con inclusión de referencias adicionales curso HCMC 2020-2. | rcfdtools | 1 |
| 2022.08.14 | Actualización libro de parámetros con inclusión de referencias y correcciones curso HCMC 2020-2. | rcfdtools | 2 |
| 2022.07.25 | Actualización general de documentación. | rcfdtools | 0.5 |
| 2021.10.13 | Actualización e inclusión de referencias aportadas por grupo UECIJG HCMC 2021-02. Actualización general de formato. | rcfdtools | 2 |
| 2014.01.11 | Versión inicial. | rcfdtools | 18 |
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