informe hidrografico san judas tadeo
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7/26/2019 Informe Hidrografico San Judas Tadeo
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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL
1.0 GENERALIDADES
El Puente Quirishari forma parte de la carretera afirmada que une las
localidades de San Alejandro y Puerto Bermúdez. El alcance del informe
abarca la elaboración del estudio hidrolóico para el dise!o definiti"o del
puente.
#e esta manera se trata de establecer las obras necesarias que aranticen
la conser"ación y seuridad del puente$ facilitando la conducción de la
corriente del r%o Quirishari sin causar da!os a la estructura.
1.1. OBJETIVO DEL ESTUDIO
El objeti"o del presente estudio es determinar el caudal m&'imo de dise!o
que permita establecer la cota m&'ima de ele"ación para el dise!o del
puente. As% mismo determinar el comportamiento del r%o y caracter%sticas
del cauce en el luar eleido a fin de recomendar las obras necesarias para
darle seuridad a la estructura.
1.2. UBICACIÓN
El puente carrozable Quirishari se ubica en el (m )*+ , -- de la /arretera
0arinal de la Sel"a$ tramo 1on 2umboldt 3 Puerto Bermúdez4 en el distrito
de Puerto Bermúdez$ en la pro"incia de 5'apampa$ departamento de Pasco.
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2.0 METODOLOGÍA DEL ESTUDIO
/on el fin de reunir los criterios adecuados para conocer las caracter%sticashidrolóicas e hidr&ulicas del r%o Quirishiari$ se realizó el estudio en las
siuientes etapas6
2.1. RECOPILACIÓN DE
INFORMACIÓN
7a información que se utilizó se refiere a los siuientes aspectos6
a) CARTOGRAFÍA
/artas 8acionales a escala )6)$$ del 9nstituto :eor&fico 8acional$
siuiente6
Puerto Bermúdez 2oja ;)<n
9scozazin 2oja ;)<m
En estas hojas se encuentra %nteramente la cuenca del r%o Quirishari
b) DESCARGAS
El r%o Quirishari no cuenta con estaciones de medición de caudales que
permitan caracterizar el comportamiento de las descaras$ para la
estimación de los caudales m&'imos.
c) PRECIPITACIONES
7a escorrent%a e'istente y producida en el &rea de estudio$ pro"iene
e'clusi"amente de las precipitaciones plu"iales ca%das en la zona.
7as estaciones plu"iom=tricas$ localizadas en la zona de estudio o cercanas
a ellas$ son las que se anotan a continuación.
Estación Ubicación
Provincia
Altitud
PluviométricaLatitud
Sur
Longitud
Oestemsnm
Puerto Bermúde !0" !#$ %&" '&$ O(a)am)a *00
Puerto +ictoria 0," '2$ %&" '-$ O(a)am)a &*0
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2.2. FASE DE CAMPO
El reconocimiento de la zona de ubicación del puente Quirishari se lle"ó a
cabo en la primera semana del mes de febrero$ coincidiendo con la =poca de
llu"ias$ permitiendo de esta manera obser"ar las caracter%sticas del cauce
en esta fecha. #urante esta etapa se estudió las caracter%sticas hidrolóicas
e hidr&ulicas del cauce determinando las huellas dejadas por el aua en los
diques laterales$ el material transportado$ huellas de posibles inundaciones
y lo que fue m&s importante con"ersar con pobladores antiuos del luar
que conocen el comportamiento del r%o desde "arios a!os atr&s.
2.3. FASE DE GABINETE
/onsiste en el procesamiento$ an&lisis$ determinación de los par&metros de
dise!o y recomendaciones efectuadas para darle seuridad al puente. /on
la información disponible se efectuaron los c&lculos de las descaras
m&'imas del r%o Quirishari en el luar seleccionado.
.
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3.0 CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA DEL PUENTE Y DE LA CUENCA
DEL RÍO QUIRISHIARI
El puente de madera Quirishari se ubica en un tramo recto que e'iste entre
dos meandros consecuti"os. Es una zona de pendiente m%nima con las
m&renes del cauce cubiertos de abundante "eetación. 7a baja pendiente$
oriina tambi=n "elocidades m%nimas por consiuiente$ el r%o no presenta
huellas de soca"ación del cauce$ pero si de erosión por inundación$ como
consecuencia de la ele"ación del ni"el del aua ante la presencia de
a"enidas m&'imas.
7a cuenca del r%o Quirishari es una cuenca con cauce localizado$ de
pendiente m%nima y con presencia de meandros. 8ace apro'imadamente a
> msnm y baja r&pidamente con una pendiente de )-? hasta alcanzar
los + msnm$ para lueo continuar con pendiente m%nima de .+@?
formando meandros hasta llear a la zona del puente en que se encuentra a
una altitud apro'imada de ;* msnm.
En la zona del puente en un tramo de +@ metros auas arriba y +
metros auas abajo$ que comprende dos meandros$ el r%o presenta una
pendiente de .)-- y por las caracter%sticas de la "eetación en las
orillas del r%o se ha estimado un coeficiente de ruosidad de 0annin de
..
Se ha obser"ado que en la zona del puente actual la sección presenta un
estrechamiento que oriina durante$ las a"enidas$ un remanso hacia auas
arriba con zonas de inundación en alunos puntos. 2acia auas abajo
debido a la baja pendiente y a la e'istencia de meandros$ el r%o tambi=n
presenta puntos de inundación.
Para la cuenca se delimitó la superficie$ se midió la lonitud del cauce
principal$ la diferencia de ni"eles del cauce principal$ altitud media$ tipo de
cobertura4 con lo cual se calcularon los par&metros morfolóicos de las
cuencas como &rea$ pendiente$ tiempo de concentración.
Para calcular el caudal m&'imo asociado a una frecuencia establecida$ es
necesario determinar$ para la misma frecuencia$ la intensidad de la
precipitación de duración iual al tiempo de concentración de la cuenca
correspondiente. El tiempo de concentración de una cuenca es el tiempo
que una ota de aua$ ca%da en el punto m&s lejano$ emplea para llear en
la sección de c&lculo.
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E'isten "arias fórmulas para calcular este par&metro$ en el presente estudio
se ha empleado la fórmula de (irpich ampliamente utilizada en estudios
hidrolóicos.
Córmula de (irpich6
385.0
77.0
000325.0S
LTc =
#onde6
Dc Diempo de concentración en horas
7 7onitud del curso principal en metros
S Pendiente a lo laro del cauce en mFm
7os principales par&metros de la cuenca son los siuientes6
Gbicación6 (m.)>,- desde Puerto Bermúdez
Area6 ).> Hm;
#esni"el6 * m
7onitud del cauce6 ); m
Pendiente del r%o6 .*?
Diempo de concentración6 ).@+ horas
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.0 CARACTERIZACION DE LA PRECIPITACION TOTAL MENSUAL
El an&lisis de la precipitación plu"ial ha sido realizada en base a estacionescercanas como las estaciones Puerto 1ictoria I+ msnmJ y Puerto
Bermúdez I+ msnmJ.
7a estación Puerto 1ictoria cuenta con )- a!os de reistro comprendido en
los per%odos )>*<)>@$ se encuentra ubicada a una altitud de + msnm.
7a estación Puerto Bermúdez cuenta con )+ a!os de reistro comprendido
en los per%odos )>*;<)>-+ y )>->. Gn resumen de sus "alores
caracter%sticos se presentan a continuación$ en donde se puede obser"ar
que el "alor medio anual es de )-+.@ mm para la estación Puerto 1ictoria y
de +++;. mm para la estación Puerto Bermúdez.
1ariación de la llu"ia total mensual en la estación Puerto 1ictoria
Ene. Ceb. 0ar. Abr. 0ay. Kun. Kul. Ao. Set. 5ct. 8o". #ic. Dot.
0&'.
@.
*
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1ariación de la llu"ia total mensual en la estación Puerto Bermúdez
Ene. Ceb. 0ar. Abr. 0ay. Kun. Kul. Ao. Set. 5ct. 8o". #ic. Dot.
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> > + + ; .
#.Est.
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).* -*.+ @. -+. @.* >.+
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)@-.+
;.*
La estación Puerto Bermúde )or su ubicación geogr/ica )uede ser considerada como
re)resentativa )ara la determinación del caudal m(imo.
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5.0 CARACTERIZACION DE LA PRECIPITACION MÁXIMA EN 24 HORAS
E INTENSIDADES
!.1. PRECIPITACIÓN M"#IMA EN 2 $ORAS
Se cuenta con datos de precipitaciones m&'imas en ; horas en la estación
Puerto Bermúdez para los per%odos )>*;<)>-+ y )>->. 7os "alores se
muestran en el cuadro 8L) y su representación r&fica en la fiura 8L)$ en
donde se obser"a que el "alor m&'imo reistrado es de )>@. mm.
7os "alores obser"ados de precipitación m&'ima en ; horas$ fueron
ajustados a las distribuciones teóricas 7o Pearson Dipo 999$ Pearson Dipo 999
y :umbel$ para ello se recurrió al softMare de cómputo$ S0A#A 1ersión *..
7os an&lisis se presentan en los cuadros del 8L; al 8L.
El c&lculo del error cuadr&tico m%nimo que se utilizó como m=todo para
determinar el mejor ajuste de los datos obser"ados con los estimados$
muestran que las precipitaciones m&'imas en Puerto Bermúdez se ajustan
mejor a una distribución :umbel. El c&lculo del error cuadr&tico m%nimo se
muestra en el cuadro 8L.
Para los per%odos de retorno de y ) a!os$ los "alores son lossiuientes6
Preci)itación m(ima en 2& oras
Periodo de retorno 1aos3Estación
Puerto Bermúde
'0 2'*.*
!00 2#!.*
!.2. INTENSIDADES DE LLUVIA
Se recurrió al principio conceptual$ referente a que los "alores e'tremos de
llu"ias de alta intensidad y corta duración aparecen$ en el mayor de los
casos$ marinalmente dependientes de la localización eor&fica$ con base
en el hecho de que estos e"entos de llu"ia est&n asociados con celdas
atmosf=ricas las cuales tienen propiedades f%sicas similares en la mayor
parte del mundo.
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7as estaciones de llu"ia ubicadas en la zona$ no cuentan con reistros
plu"ior&ficos que permitan obtener las intensidades m&'imas. Sin embaro
estas pueden ser calculadas a partir de las llu"ias m&'imas sobre la base
del modelo de #icH y PeschHe I:ue"ara )>>)J. Este modelo permite calcular
la llu"ia m&'ima en función de la precipitación m&'ima en ; horas. 7a
e'presión es la siuiente6
25.0
241440
= d
P P hd
#onde6
Pd precipitación total ImmJ
d duración en minutos
P;h precipitación m&'ima en ; horas ImmJ
7a intensidad se halla di"idiendo la precipitación Pd entre la duración.
7as cur"as de intensidad<duración<frecuencia$ se han calculado
indirectamente$ mediante la siuiente relación6
n
m
t
T K I =
#onde6
9 9ntensidad m&'ima ImmFminJ
($ m$ n factores caracter%sticos de la zona de estudio
D per%odo de retorno en a!os
t duración de la precipitación equi"alente al tiempo de concentración
IminJ
Si se toman los loaritmos de la ecuación anterior se obtiene6
7o I9J 7o I(J , m 7o IDJ <n 7o ItJ
5 bien6 N a , a) O) , a; O;
#onde6
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N 7o I9J$ a 7o (
O) 7o IDJ a) m
O; 7o ItJ a; <n
7os factores de ($ m$ n$ se obtienen a partir de los datos e'istentes. El
procedimiento se muestra en los cuadros 8L* al 8L> y en la Ciura 8L ;.
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.0 DESCARGA MÁXIMA
/omo no se cuenta con datos de caudales$ la descaras m&'ima ser&estimada en base a las precipitaciones y a las caracter%sticas de la cuenca$
tomando en cuenta el m=todo del 2idrorama Drianular.
0ocHusI)J desarrolló un hidrorama unitario sint=tico de forma trianular.
#e la eometr%a del hidrorama unitario$ se escribe el asto pico como6
b
pt
Aq
555.0=
#onde6
A &rea de la cuenca en Hm;
tp tiempo pico en horas
qp descara pico en m+FsFmm.
#el an&lisis de "arios hidroramas$ 0ocHus concluye que el tiempo base y el
tiempo de pico tp se relacionan mediante la e'presión6
tb ;.*- tp
A su "ez$ el tiempo de pico se e'presa como6
r p t de
t +=2
#onde6 de es la duración en e'ceso y tr el tiempo de retraso$ el cual se
estima mediante el tiempo de concentración tc como6
cr t t 6.0=
o bien con la ecuación6
! 4oc5us6 +ictor. Use o/ storm and 7atersed caracteristics in s8ntetic unit idrogra) anlisis and a))lication. US.
Soil 9onservation Service6 !,'%.
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64.0
005.0
=
S
Lt r
#onde 7 es la lonitud del cauce principal en m$ S su pendiente en ? y tr el
tempo de retraso en horas
El caudal m&'imo se determina tomando en cuenta la precipitación efecti"a
Pe.
Qma' qp ' Pe
Pe puede ser calculada tomando en cuenta los números de escurrimiento
propuesto por el G.S. Soil /onser"ation Ser"ice.
32.202032
08.5508
2
−+
+−
=
N P
N P
P e
$
#onde 8 es el número de escurrimiento$ Pe y P est&n en cm.
Aplicando el 0=todo Drianular$ se calcula la descara m&'imas para elpuente Quirishari$ como > m+Fs$ tal como se muestra en el cuadro 8L ).
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%.0 NIVELES MAXIMOS
7os ni"eles m&'imos que alcanza el r%o cuando transita la a"enida m&'ima$fue estimado considerando flujo permanente en el tramo de *- metros
estudiados.
7as caracter%sticas eom=tricas del r%o fueron determinados mediante el
le"antamiento topor&fico de *@ secciones espaciados cada ) metros$ del
perfil del cauce en los *- metros y el plano en planta para tomar en cuenta
las cur"aturas en las zonas de meandros. 7a pendiente del cauce en este
tramo fue de .)--.
7as caracter%sticas hidr&ulicas fueron estimadas en la "isita de campo$ sepuedo apreciar la pendiente m%nima del r%o$ el ancho del cauce y el tipo de
"eetación en las orillas. Estas caracter%sticas permitió estimar un
coeficiente de ruosidad de 0annin de .
Seún los pobladores de la zona$ el ni"el del aua alcanza la cota ;*;
msnm$ "alor que es tomado como referencial pero no definiti"o para los
c&lculos correspondientes.
Para calcular los ni"eles m&'imos se utilizó el softMare 2E/<AS$ que utiliza
el 0=todo del Paso Est&ndar para calcular el perfil hidr&ulico. Se consideró
un flujo mi'to$ ya que inicialmente al comienzo de la a"enida el flujo es
subcr%tico$ sin embaro en el punto m&'imo$ el flujo alcanza a ser
supercr%tico.
El dato de caudal m&'imo$ > m+Fs$ corresponde al "alor estimado en la
zona del puente Quirishari para un per%odo de retorno de a!os.
Se efectuaron dos corridas$ la primera para la situación actual con un ancho
en la sección del puente de )@ metros$ y la seunda$ considerando un anchode sección con un puente de + metros.
-.) 8i"eles m&'imos en la situación actual
7a zona del puente se encuentra entre las proresi"as del r%o$ ,+@ y
,+>$ con cero auas arriba.
El ni"el de auas m&'imas e'traordinarias 8A0E que alcanza el r%o en las
secciones correspondientes a las proresi"as ,+@$ ,+> y ,$ con
respecto al curso del r%o$ son los siuientes6
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Estación
Proresi"
a 8A0E
E.:.
Slope 1 Area Ancho
(m. msnm ImFmJ ImFsJ Im;J ImJ
+) ,+- ;*).@ .-; ).); )+.; .
+ ,+@ ;*.>; .;-> ).@> -.** )>.;+
;> ,+> ;*.>) .)*; ).@; . )*.>
;@ , ;*.> .)*; ). -+.- -.;
7a representación r&fica de los ni"eles m&'imos en estas secciones son las
siuientes6
7a cota m%nima de aua corresponde al ni"el encontrado en la "isita de
campo
7a cota m&'ima corresponde al 8A0E ;*).; msnm
7a cota media se puede considerar como aquella correspondiente a un
periodo de retorno de ) a!os ;@.@- msnm
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Pte. :uirisari.;Alternativ a sin )te Plan< =m)orted Plan 0! 2'>02>200&
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ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA FLUVIAL
En el cuadro 8L )) se presenta la tabla para todas las secciones
consideradas.
-.; 8i"eles m&'imos con el puente proyectado.
7a zona del puente proyectado se encuentra entre las proresi"as del r%o$
,+@ y ,+>$ con cero auas arriba.
El ni"el de auas m&'imas e'traordinarias 8A0E que alcanza el r%o en las
secciones correspondientes a las proresi"as ,+-$ ,+@$ ,+> y
,$ con respecto al curso del r%o$ son los siuientes6
Estació
n
Proresi"
a8A0E
E.:.
Slope1 Area Ancho
(m. msnm ImFmJ ImFsJ Im;J ImJ
+) ,+- ;*). .;-@ .- );.) +.
+ ,+@ ;*).) .+++ .-> ))+.+ +.
;> ,+> ;*). .+)) .-@ )).*- +.
;@ , ;*).) .;@- .-* ))>.> +.
7a representación r&fica de los ni"eles m&'imos en estas secciones son las
siuientes.
7a cota m&'ima corresponde al 8A0E ;*). msnm$ para el Puente
Proyectado
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Pte. :uirisari.;Alternativ a con )te Plan< =m)orted Plan 0! !#>0*>200&
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Station 1m3
E l e v a t i o n 1 m 3
Legend
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0 !0 20 *0 &0 '02'%
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Pte. :uirisari.;Alternativ a con )te Plan< =m)orted Plan 0! !#>0*>200&
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En el cuadro 8L ); se presenta la tabla para todas las secciones
consideradas.
-.+ :&libo recomendado
#adas las caracter%sticas del r%o Quirishari$ que transporta durante la
a"enida$ ramas y troncos$ se recomienda un &libo de ;. metros por
encima del ni"el de auas m&'imas$ altura m&s que suficiente para dejar
pasar los troncos y ramas que pueda transportar el r%o. Por otro lado el
0anual de #ise!o :eom=trico de /arreteras I#:<;)J$ recomienda un
&libo m%nimo de ;. metros sobre corrientes de aua que en alunos
per%odos transportan deshechos$ troncos y otros objetos "oluminosos..
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#.0 SOCAVACION
7a soca"ación eneral$ en la zona de los puentes$ fue estimada por elm=todo propuesto por 7isscht"an<7ebedie"$ se basa en determinar la
condición de equilibrio entre la "elocidad media de la corriente y la
"elocidad media del flujo que se requiere para erosionar el material del
lecho del cauce para un di&metro y peso espec%fico conocido$ aplicable para
cualquier material del subsuelo.
El "alor calculado es el descenso del fondo del cauce durante una a"enida
como consecuencia de la mayor capacidad de arrastre del sedimento.
7a condición de equilibrio es Ge Gr 4 en la cual la "elocidad media de lacorriente para erosionar al material de fondo Iinicio del arrastreJ ser& iual
a la "elocidad media real de la corriente.
S
or
d
d U
3/5α =
#onde6
do Profundidad inicial de la sección entre el ni"el del aua durante la
a"enida y el ni"el del fondo del lecho durante el estiaje$ en m.
dS Profundidad despu=s de producirse la soca"ación del fondo$ se mide
desde el ni"el del aua al pasar la a"enida hasta el ni"el del fondo
erosionado$ en m.
α coeficiente que se deduce a partir de los datos$ mediante la
e'presión6
µ α
em
d
Bd
Q3/5
=
#onde6
Be Ancho efecti"o de la sección en metros$ descontando obst&culos.
dm tirante medio de la sección$ en m.
µ /oeficiente que toma en cuenta el efecto de contracción producido
por los pilares$ depende de la "elocidad media de la sección y la lonitud
libre entre pilares.
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7a "elocidad m%nima para arrastrar el material del fondo depende de la
naturaleza del lecho del r%o. Para suelos cohesi"os$ como en el presente
caso$ se tiene6
x
S S e d U β γ 18.160.0=
#onde6
β /oeficiente que toma en cuenta el per%odo de retorno con que se
presenta el caudal de dise!o.
O e'ponente "ariable que tiene diferente "alor en cada una de las
fórmulas.
γ S peso "olum=trico en tonFm+.
)1(
1
18.1
3/5
60.0
x
S
oS
d d
+
=
β γ
α
7a soca"ación para suelos cohesi"os es la siuiente6
#onde6
ds Profundidad despu=s de producirse la soca"ación del fondo. Se mide
desde el ni"el del aua durante la a"enida hasta el ni"el del fondoerosionado$ en m.
Sobre la base del caudal m&'imo$ los ni"eles m&'imos y estimando los
"alores del peso "olum=trico$ se calcularon las profundidades de soca"ación
para el cauce donde se proyecta el puente Quirishari$ que se muestran en el
cuadro 8L)+.
/omo era de esperar y como se mencionó en p&rrafos anteriores$ la
soca"ación ser& nula o en todo caso m%nima.
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,.0 CONCLUSIONES
El puente de madera Quirishari se ubica en un tramo recto que e'iste entredos meandros consecuti"os. Es una zona de pendiente m%nima con las
m&renes del cauce cubiertas de abundante "eetación.
7a baja pendiente del r%o oriina "elocidades m%nimas$ por consiuiente$ no
presenta huellas de soca"ación del cauce$ pero si de erosión por inundación$
como consecuencia de la ele"ación del ni"el del aua ante la presencia de
a"enidas m&'imas.
7a descara m&'ima para el puente Quirishari$ aplicando el 0=todo
Drianular$ es de > m+Fs.
El ni"el de auas m&'imas e'traordinarias 8A0E en la zona del puente es
;*). msnm.
#adas las caracter%sticas hidr&ulicas del cauce como son baja pendiente$
"elocidades bajas no erosionables y suelos arcillosos$ la soca"ación ser&
nula o en todo caso m%nima.
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10.0 RECOMENDACIONES
#adas las caracter%sticas del r%o Quirishari$ que transporta durante laa"enida$ ramas y troncos$ se recomienda un &libo de ;. metros por
encima del 8A0E$ altura m&s que suficiente para dejar pasar los troncos y
ramas que pueda transportar el r%o. Por otro lado el 0anual de #ise!o
:eom=trico de /arreteras I#:<;)J$ recomienda un &libo m%nimo de ;.
metros sobre corrientes de aua que en alunos per%odos transportan
deshechos$ troncos y otros objetos "oluminosos..
Domando consideraciones hidr&ulicas y eomorfolóicas$ se recomienda
ubicar el puente entre las proresi"as (m ,+- al (m., del perfil del
r%o$ con una luz m%nima de + metros.
#e acuerdo a la soca"ación estimada$ la profundidad de cimentación estar&
dada por las caracter%sticas eot=cnicas de los suelos y por la capacidad de
soporte de los mismos.
Domando en cuenta la "elocidad de la corriente$ estimada para el caudal
m&'imo$ menor a .@ mFs$ y dado que se ha incrementado la capacidad
hidr&ulica de la sección donde se ubica el puente$ no se recomienda obras
de protección.
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ANEXO
PLANO HIDROLOGICO DE LA CUENCA
TABLAS Y FIGURAS
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