Diseño de elementos de red de drenaje

INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los recursos potencialmente más vulnerables a los cambios climáticos. A pesar del enorme volumen de agua que existe en el planeta, 1,41 mil millones de km3, sólo el 2% es agua dulce, la mayor parte de la cual (alrededor del 87%), se encuentra en capas de hielo, glaciares y aguas subterráneas, y un 13% (unos 2000 km3) es la cantidad de agua disponible, que se encuentra en ríos, lagos y otros cuerpos de agua dulce.

Una cuenca es el terreno donde el agua, sedimentos y materiales disueltos drenan a un punto en común a lo largo de un arroyo, humedal, lago o río. Por cada cuenca, hay un sistema de drenajes que transportan agua de lluvia a sus salidas; sus márgenes, están marcados por puntos más altos de este terreno alrededor del cuerpo de agua. Para diseñar los elementos de una red de drenaje es necesario conocer el origen y la magnitud de los caudales máximos que pueden llegar a la red.

La red de canales debe ser periódicamente limpiada, eliminando el fango que se deposita en ellos y las malezas que crecen en el fondo y en los taludes.

Por ello hacemos el estudio de cálculo del caudal de diseño a través del método racional; en dos de los monumentos históricos en la Isla de Margarita los cuales son: El Cerro Copey y La Sierra, estas surten de agua a los cauces dentro de la sub-cuenca Guire Piache donde a su vez se hayan ríos importantes como son: El San Antonio, Fajardo, Manuelito y Ochenta. En este último se construyó una presa con fines de riego a las áreas agrícolas en la localidad de San Antonio.

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA

En la Geografía física del planeta en la que nos encontramos existe una rama de la que se ocupa de la descripción y estudio sistemático de los diferentes cuerpos de aguas planetarias, en especial, de las aguas continentales, esta rama se le conoce como la hidrografía, es la representación de los datos relativos al fondo del océano, ya sean costas, mareas o corrientes, para así poder plasmarse en un mapa representativo o de ubicación. Con los volúmenes enormes de dichos movimientos de hidrosferas se puede establecer que las masas de aires que se encuentran en constante movimiento ya sea de traslación o de rotación se deduce que existen causas externas e internas para conocer los procesos del ciclo hidrológicos existentes en el cauce, estos podrían ser, la condensación, la precipitación, la infiltración y la evaporación. Las aguas de los ríos se encontraran en un movimiento constante, por lo que se llega a la conclusión del nivel del agua conjunto con la energía cinética del viento produce esta manifestación.

En hidrología, una cuenca es una unidad lógica de enfoque para estudiar el movimiento del agua dentro del ciclo hidrológico, ya que la mayor parte del agua que los vertidos de la salida de la cuenca se originaron en forma de precipitación que cae en la cuenca. Una parte del agua que entra en el sistema de aguas subterráneas por debajo de la cuenca de drenaje puede fluir hacia la salida de otra cuenca de drenaje porque las direcciones de flujo del agua subterránea no siempre coinciden con los de su red de drenaje supra yacente. Medición de la descarga de agua de una cuenca puede ser hecha por un medidor de flujo situado en la salida de la cuenca.

Las cuencas, además de ser los territorios donde se verifica el ciclo hidrológico, son espacios geográficos donde los grupos y comunidades comparten identidades, tradiciones y culturas, y donde socializan y trabajan en función de la disponibilidad de recursos renovables y no renovables. En las cuencas, la naturaleza obliga a reconocer necesidades, problemas, situaciones y riesgos hídricos comunes, por lo que debería ser más fácil coincidir en el establecimiento de prioridades, objetivos y metas también comunes y la práctica de principios básicos, como el de corresponsabilidad y el de solidaridad en el cuidado y preservación de los recursos naturales, que permitan la supervivencia de la especie que allí habitan.

Acerca de 48% de las aguas del mundo desembocan en el Océano Atlántico. En América del Norte, el agua superficial drena hacia el Atlántico a través del río San Lorenzo y las cuencas de los Grandes Lagos, la costa este de los Estados Unidos, las provincias marítimas canadienses, y la mayoría de Terranova y Labrador. Casi todos los de América del Sur al este de los Andes también se drenan hacia el Atlántico, al igual que la mayor parte de Europa occidental y central y la parte más grande del oeste de África Sub-sahariana. Los tres principales mares mediterráneos del mundo también fluyen hacia el Atlántico. Poco más de 13% de la tierra en el mundo drena al Océano Pacífico. Su cuenca comprende la mayor parte de China, el sudeste de Rusia, Japón, la península de Corea, la mayor parte de Indonesia y Malasia, Filipinas, todas las islas del Pacífico, la costa noreste de Australia, y Canadá y los Estados Unidos al oeste de la Cordillera Central, como así como el oeste de América Central y América del Sur al oeste de los Andes.

En Venezuela fluyen al menos un centenar de grandes ríos cuyas cuencas abarcan más de 1000 m², los mismos han sido clasificados según su ubicación geográfica y características en ríos de montaña para aquellos ubicados sobre la cordillera andina, ríos llaneros para aquellos ríos sobre Los Llanos y ríos guayaneses para aquellos ubicados al sur del país. Por su superficie, en el país se identifican seis grandes cuencas hidrográficas de tipo endorreico y exorreico, sin embargo, dentro de la planificación nacional, se han identificados algunas cuencas menores que son comúnmente agrupaciones de ríos no necesariamente afluentes entre sí pero que guardan estrecha relación pudiendo ser identificados como subcuencas. El Orinoco es uno de los ríos más importantes del mundo por su longitud y caudal (2140 km y algo más de 30.000 m³/s), la extensión de su cuenca es (un millón de km²), la cuenca litoral del Caribe Constituye la agrupación de gran cantidad de cuencas menores, es comúnmente dividida en las porciones Noroccidental, norcentral y nororiental abarcando aproximadamente 80.000 km² del litoral caribeño, La cuenca del lago de Maracaibo es una cuenca exorreica en la que drenan al menos 150 ríos perennes, de extensión media pero gran caudal, provenientes de la Sierra de Perijá y la Cordillera de Mérida. Abarca un área aproximada de 13.800 km², La cuenca del río Cuyuní constituye un importante margen de la cuenca alta del río Esequibo, abarcando aproximadamente 40.000 km² dentro del extremo oriental de Venezuela, La cuenca del río Negro abarca unos 11.900 km² dentro de Venezuela y constituye un vínculo entre las cuencas del río Orínoco y el río Amazonas a través del canal del Casiquiare, y por ultimo tenemos la única de las grandes cuencas sin salida al mar abarca una pequeña área de 3100 km² alrededor del Lago de Valencia, en el que drenan sus aguas principalmente ríos de montaña provenientes de la ladera sur de la Serranía del Litoral y de la ladera norte de la Serranía del interior.

En el Estado Nueva Esparta no existen corrientes importantes de agua permanentes, sino delgados ríos últimamente estacionales debido a los cambios climáticos que han elevado las temperaturas en todo el planeta en los últimos años. Secos la mayor parte del año y con torrenciales en los cortos períodos de lluvia. De ellos, los principales son el San Juan (posas de San Juan), San Francisco, La Asunción, El Valle, Chaguaramal, El Muco, La Vieja, Negro y Tacarigua. Las albuferas de La Restinga, Los Mártires y Las Marites, junto con las aguas termales del Valle del Espíritu Santo y el sector de San Francisco, completan un sistema hidrográfico escaso, insuficiente y no apto para abastecer de agua potable a la población local.

En el municipio García, específicamente en la población de San Antonio se encuentra una pequeña corriente de agua que tiene por nombre rio Manuelito, este mismo, según la curva frecuencia, duración e intensidad, está ubicada en la región XVIII y presenta una vegetación ligera con un suelo permeable y con una pendiente alta.

JUSTIFICACION

CAPITULO II

ANTECEDENTES

El Estado Nueva Esparta, por su ubicación geográfica, presenta un clima caracterizado por altos niveles de evaporación y bajos niveles de precipitación anual, es decir, es del tipo árido y sedimentario. Lo cual hace muy difícil la presencia de cursos de aguas permanentes en la mayor parte del territorio insular; los cauces naturales permanecen secos casi todo el año y llevan agua únicamente durante la época de fuertes lluvias. En la Isla de Margarita la única corriente de agua que permanecen activas, por lo menos en sus cuencas altas la mayor parte de año, y en algunos casos todo el año, son los ríos: La Asunción, El Valle, San Juan, Cupeicillo de Tacarigua, y La Aguada de Pedro González, Los ríos de San Antonio, Ochenta, Manuelito y Matasiete, mantienen un cauce constante durante la estación lluviosa. Estos ríos tienen su nacimiento en las partes más altas de los cerros Matasiete y Copey, lo cual garantiza un régimen permanente de agua, debido a la frondosa vegetación que frena la excesiva evaporación e intercepta las nubes bajas cuya humedad constituye la principal recarga de estos cauces de agua en época de sequía o de ausencia de lluvias.

La Isla de Margarita se surtía de acueductos rurales ubicados en La Fuente, La Rinconada de Paraguachi, San Sebastián de Tacarigua, El Copey, El Valle, San Juan y La Aguada de Pedro González, que son abastecidos de manantiales así como también de pozos de agua subterráneas, pero el desarrollo turístico impulsado por el puerto libre y la Zona Franca, se hizo necesario la construcción de tuberías subterráneas, que traen las aguas de los ríos Neverí (Sistema de Turimiquire) y Carinicua (Sistema Clavellinos), desde el Estado Sucre a las Islas de Coche y Margarita.

Dentro de la sub-cuenca Guire Piache se encuentran ríos importantes como son el Río San Antonio, Fajardo y Ochenta, en este último se construyó a principio del siglo XX un embalse, con fines de riego a las áreas agrícolas de San Antonio, pero que con el tiempo los cultivos han sido sustituidos por urbanismos, que en la actualidad se ven afectados por la falta de agua principal en temporadas vacacionales. A pesar de ellos el embalse mantienen un volumen de agua que es generada por la micro cuenca, y que en la actualidad no está haciendo aprovechada, estando a pocos metros sectores fuertemente afectados por el déficit de agua ocasionados por las intervenciones al Sistema Clavellinos en la tierra firme, que reduce considerablemente el agua que llega al Municipio García, afectando principalmente a las poblaciones ubicadas en costas altas, donde se requiere mucha presión para que el agua llene el tanque del sector.

BASES TEÓRICAS

Río: Es una corriente continua de agua. Los ríos se forman por la acumulación del agua de lluvia y el deshielo de las montañas o por la emergencia de aguas subterráneas a la superficie terrestre. Los ríos principales desembocan en un lago o en el mar; en cambio, los afluentes son ríos que desembocan en otro río.

Cuenca: Son aquellas que hacen que el agua que proviene de las montañas o del deshielo, descienda por la depresión hasta llegar al mar. En algunos casos, la cuenca puede no alcanzar el nivel del mar si se trata de un valle cerrado por montañas, en cuyo caso la formación acuífera será una laguna o lago. Pueden ser divididas en 2 tipos principales:

Las cuencas endorreicas: Son aquellas que llegan al mar, que tienen como resultado la formación de sistemas de agua estancada (como lagos o lagunas).

Las cuencas exorreicas: Son aquellas que sí llegan al mar y que por lo tanto no quedan encerradas entre los diferentes conjuntos de montañas.

Caudal: Es la cantidad de agua que lleva un río. El caudal varía según la estación del año; así, los ríos que se alimentan del deshielo de las nieves aumentan su caudal en primavera. En los ríos cuya agua procede fundamentalmente de las precipitaciones, el caudal es mayor en las épocas de lluvias y menor en las estaciones o meses más secos.

Si un río pasa por zonas con lluvia abundante durante todo el año, será caudaloso y de caudal regular, Si pasa por zonas con precipitaciones irregulares, sufrirá fuerte crecidas en las épocas de lluvia y quedará casi seco el resto del año. A este fenómeno se denomina estiaje.

El caudal de los ríos puede aumentar repentinamente como consecuencia de grandes lluvias o por el deshielo, originando inundaciones, a veces catastróficas.

Intensidad de lluvia (I): Se define como el volumen de precipitación por unidad de tiempo. Se expresa en lts/seg/has, esta es el grado de lluvia que cae en un determinado lugar.

Coeficiente de escorrentía (C): Se basa fundamentalmente en la cobertura vegetal, la permeabilidad y la topografía. Este es el conjunto de las aguas que se desplaza por la superficie gracias a la fuerza de gravedad.

Área de la cuenca (A): La mima se determina mediantes los planos topográficos establecidos, donde a dicha cuenca por medio de dichos métodos se obtiene un valor numérico.

Parte aguas: Este es el encargado de distribuir el agua en ambos sentidos en la parte alta de la superficie de la montaña.

CAPÍTULO III

MEMORIA DESCRIPTIVA

Ubicación: Sector San Antonio (Río Manuelito), Av. Juan Bautista Arismendi, Municipio García, Edo. Nueva Esparta.

Obra: Gastos de diseño para un drenaje.

Descripción: La cuenca según la curva frecuencia-duración-intensidad, está ubicada en la Región XVIII, la misma presenta una vegetación ligera y pasto, con un suelo permeable y con pendiente alta.

Datos:

Escala del plano: 1:5000.

Coeficiente de Escorrentía: o,30.

Área de la cuenca: 1063102, 5m2 106, 31025has.

Intensidad de la lluvia: 553lts/seg/has, según la relación TC (Tiempo de Concentración) de 15, 72min y frecuencia de 50 (años) en la curva de la Región XVIII.

MEMORIA DE CÁLCULOS

Cálculo del caudal por el método Racional solo aplicable a cuencas menores a 500has.

Q=Ce×I×A

Q: Caudal de diseño m3 /seg o lts/ seg.

Ce: Coeficiente de escorrentía.

I: Intensidad de la lluvia caída. Lts/seg/has o mm/hora.

A: Área de la cuenca tributaria o hidrográfica. Has o m2.

L: Longitud de la cuenca.

L=1550m ∆h=125-20→∆h=105

I=553Lts/seg/has.

Tc=0,0195[L^3/∆h]^0,385

Tc=0,0195[〖1550m〗^3/105]^0,385→Tc=15,72min

Q=0,30×553 lts/seg/has ×106,31025has→17636,87lts/seg

Q=17,64m^3/seg.

CONCLUSIONES

Después de investigar las principales Cauces del Estado Nueva Esparta pudimos conocer las sub-cuencas de los ríos San Antonio, Manuelito, Fajardo y Ochenta los cuales son afluentes que llegan a la laguna de las Marites.

Al estudiar el punto establecido por el río Manuelito se pudo calcular la cantidad de agua que circula por ese cauce a través de Método Racional; para aplicar esta fórmula se requiere el conocimiento del coeficiente de escorrentía que se selecciona de acuerdo a la cobertura vegetal, el tipo de suelo y la pendiente del terreno (Tabla), luego se calcula el tiempo de concentración (Fórmula).

El Método Racional también requiere para su aplicación la determinación del área de la cuenca de drenaje. Este puede obtenerse de los planos topográficos o mediante levantamientos de campo.

Las cuencas hidrográficas albergan una gran variedad de recursos naturales, plantas y animales, nos brindan muchas oportunidades de esparcimiento al aire libre. Al proteger la salud de nuestras cuencas hidrográficas, podemos preservar y mejorar la calidad de vida de los residentes, de nuestra comunidad y así como la de todo el país.

ANEXOS

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