Erosión hídrica II Diseño de estructuras Erosión hídrica II Diseño de estructuras. Dimensionamiento de desagües vegetados y canal de guarda. 10 de abril de 2018

Problema 1: Cálculo de Caudal o Pico de escurrimiento FÓRMULA DE RAMSER C I A C: coeficiente de escurrimiento I: intensidad de lluvia (mm/h) A: área de la cuenca (ha) Q (m3/s) = --------- 360 DATOS A (superficie cuenca)= 200ha 50 ha: Cubierta por bosque sobre suelo de textura franco-arenosa y relieve ondulado 150 ha: con relieve plano y suelo de igual textura, de las cuales la mitad de la superficie está implantada con pasturas y el resto con cultivos L (longitud) = 1.830 m S (pendiente) = 2%

Condiciones de Relieve Para la estimación del coeficiente C, existen varias tablas de diferentes autores, la tabla 1 es un ejemplo de ellas. Tabla 1. Coeficientes de escurrimiento según Schwab et al. ( 1990) Condiciones de Relieve y Vegetación Textura Franco-Arenoso Franco-Limoso y Franco-Arcilloso Arcilloso BOSQUE O MONTE Plano (0-5 %) 0,10 0,30 0,40 Ondulado (5-10%) 0,25 0,35 0,50 Colinado (10-30 %) 0,60 PASTURA 0,16 0,36 0,55 0,22 0,42 CULTIVADO 0,70 0,52 0,72 0,82 C= (0.25 *50 + 0.10 * 75 + 0.3 * 75 ) / 200 = 0.2125

Tc = 0,02 x L 0,77 x S -0,386 Fórmula de Kirpich Para calcular la I varía necesito calcular antes el Tiempo de concentración (Tc): Tc = 0,02 x L 0,77 x S -0,386 Fórmula de Kirpich TC= Tiempo de concentración L= Longitud máxima de la cuenca (m) S= Gradiente promedio (m/m) Tc = 0,02 x 1.830 0,77 x 0,02-0,386 = 29 min Ahora conocido Tc voy a la Tabla de Tandil (Intensidad vs duración) y para 10 años de recurrencia busco I

Tc = 0,02 L0,77x S-0,386 L = longitud máx. cuenca S = pendiente m/m Recurrencia (años) D= Tc I (mm/H) 30 min 55 mm/h 10 años

Ahora calculo el pico de escurrimiento (Q) 0,2125 x 55 mm/h x 200 ha Q = --------------------------------------- 360 Q = 6.49 m3/s

Problema 2: Dimensionamiento de un desagüe vegetado transitable Datos: Pico de escurrimiento o caudal crítico = 4,2 m3/s S en el eje del desagüe: 3% Argiudol típico (Horizonte A: 0,4 m) Cobertura vigorosa y de rápido establecimiento FÓRMULA DE CONTINUIDAD Q (CAUDAL MÁXIMO, m3/s)= A (área transversal, m2) x V (flujo (m/s)

Desagües vegetados Desagüe vegetado

Flujos máximos (V) - Pampa Serrana 1,5 m/s - Pampa Ondulada 1,2 m/s +/- 5% Para Tandil: V = 1,43 – 1,57 m/s

RH2/3 x S 1/2 V = --------------- (Fórmula de Manning) n RH : radio hidráulico S: pendiente n: coeficiente de rugosidad RH = 2/3 d RH = 2/3 d = 2/3 x 0,35 (lo proponemos < horizonte A) = 0,23 0,232/3 x 0,03 ½ V = ----------------- = 1,46 m/s (+/- 5% = 1,50 m/s) 0,045

Que hago si la velocidad no es la correcta? RH = A /PM < V > V

Q = A x V A = Q/V (Ec. Continuidad) dato calculada A = 4,2 m3/s ∕ 1,46 m/s = 2,88 m2 Conocida el área que me conduce el caudal deseado, tengo que dimensionar; A = 2/3 t d t = 3/2 (A/d) = 3/2 (2,88/0,35) = 12,34 m Horizonte A (40 cm)

para que sea transitable debe ser mayor 7:1 t = 12,34 m d = 0,35 m talud = 0,5 t/d talud = 0,5 x 12,34m/0,35m talud = 17,63 para que sea transitable debe ser mayor 7:1 V = 1,46 m/s Q = 4,2 m3/s A = 2,88 m2

Problema 3 Dimensionamiento de Canal de Guarda Diseñe un Canal de Guarda o Desvío de sección triangular a los fines de proteger un lote a forestar con un frente de 700 m respecto al área de aporte y un ingreso de Caudal Máximo de escurrimiento (Q) de 3 m3/s. Considere una Velocidad Máxima No Erosiva (VMNE) igual a 1 m/s y un Coeficiente de Seguridad del 30%.

Profundidad del canal (d) Gradiente del canal (s) Calcular: Ancho del canal (t) Profundidad del canal (d) Gradiente del canal (s) Ancho de caras y taludes t d Ancho de las caras

1- Calculo el área necesaria para transportar el caudal más el 30% Q= A * V A= Q / V A= 3 m3/s / 1 m/s = 3 m2 A = 3m2* 1.3= 3.9 m2 2- Asumo un ancho del canal t y calculo d, a partir de la sección triangular t= 10 m d= A * 2 / t d= 3.9 m2 * 2 / 10 = 0.78 m

3- Calcular el Rh, conociendo t y d, calculo las caras (PM) Rh= A / PM 5 m 10 m 0,78 m x = ? x=√ 52 + 0.78 2 = 5.06 m PM= 5.06 m * 2= 10.12 Por Pitágoras Rh= 3.9 m2 / 10.12 m = 0.38 m

4- Calculo la pendiente a partir de la fórmula de Manning S= 0.00224 2.24 0/00

Talud 0,78 m cara = 5,06 Talud= 5,06 m / 0,78 m= 6,48