ANEJO VI CALCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL

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1 CONSEJERÍA DE MEDIO AMBIENTE SERVICIO DE ACTIVIDADES CLASIFICADAS Y RESIDUOS PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA CELDA Nº 1 DE VERTIDO DEL VERTEDERO DE RESIDUOS NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE) ANEJO VI CALCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL REDACTOR: FRANCISCO BARRAS QUILEZ Ingeniero Técnico de Obras Públicas Colegiado Nº 7911 Mayo 2013

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3 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN CÁLCULOS HIDRÁULICOS Caudales de referencia Precipitaciones máximas diarias Escorrentía Tiempo de concentración Intensidad media de la precipitación DRENAJES Fórmula utilizada Cunetas de drenaje Conducciones mediante tubos ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 1

4 1. INTRODUCCIÓN Se recoge, a continuación, el Anejo relativo al cálculo de la Red de Drenaje Superficial del PROYECTO DE EJECUCIÓN DE LAS CELDAS DE VERTIDO DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS de febrero de 2011, incluyendo las variaciones pertinentes en los diámetros de los tubos a utilizar. El presente estudio tiene por objeto la definición del sistema de drenaje superficial del vertedero de residuos no peligrosos de Zonzamas. Dispondrá de canalización perimetral de pluviales, canalizaciones interiores y balsa de decantación de pluviales impermeabilizada ver planos del Documento Nº 2 Planos. Dichas infraestructuras se van a mantener en el tiempo, incluso una vez sellado, ya que se pretende: Captar todas las aguas caídas directamente sobre la superficie del vertedero, parte de las cuales, actualmente, están infiltrándose a través de la masa de residuos. Favorecer el drenaje de todas las pluviales, ya sean interiores o exteriores, a través de una cuneta perimetral que discurrirá por el vial perimetral del vertedero. Por último, si es necesario, se construirá una balsa de pluviales impermeabilizada, de forma que permita recoger la mayor parte de las aguas que no puedan derivarse fuera de la caldera. En los cálculos, deberían de considerarse los caudales de diseño correspondientes a la precipitación máxima diaria para un periodo de retorno de 25 años (cunetas). Si bien, a los efectos de poder comprobar la capacidad de las secciones finalmente adoptadas, se han calculado los caudales asociados a las precipitaciones máximas diarias correspondientes a un periodo de retorno de 100 años. Quedando de esta forma del lado de la seguridad, pues dicho periodo de retorno se utiliza para el cálculo del drenaje trasversal, puentes, etc. Para ello, se ha seguido el método hidrometeorológico contenido en la Instrucción 5.2- IC Drenaje superficial de la Dirección General de Carreteras, del Ministerio de Fomento, aprobada por Orden de 14 de mayo de El método indicado es adecuado a la zona de proyecto, teniendo en cuenta la pequeña superficie afectada por el vertedero, por lo que es válido considerar la aplicación de una única intensidad media de precipitación en toda la superficie, y que la única componente de la precipitación que interviene en la generación de caudales máximos es la proveniente de la escorrentía superficial. ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 2

5 2. CÁLCULOS HIDRÁULICOS 2.1. Caudales de referencia De acuerdo con las características topográficas del vertedero, en posición final, se han considerado cuatro superficies de drenaje; la primera, A, constituida por los taludes orientados al sur suroeste, por encima del vial perimetral ( m 2 ); la segunda, B, por los taludes orientados al sur sureste, por encima del vial perimetral ( m 2 ), además, se ha considerado la superficie del vertedero, C, que drena hacia la balsa de pluviales a cota 180 ( m 2 ), ver figuras adjuntadas, y por último, la superficie interior máxima, D, drenada por una cuneta en tierras ( m 2 ). El caudal de referencia Q en el punto de desagüe de cada una de las superficies consideradas se ha obtenido mediante la fórmula: Siendo: Q = C A I/K (l/s) C; el coeficiente medio de escorrentía de la superficie drenada. A; el área (m 2 ) de la superficie drenada. I; la intensidad media de la precipitación (mm/h) correspondiente al período de retorno considerado y a un intervalo igual al tiempo de concentración. K; un coeficiente que depende de las unidades en que se expresen Q y A, y que incluye un aumento del 20 % en Q para tener en cuenta el efecto de las puntas de precipitación. Su valor para las unidades utilizadas; (l/s) y (m 2 ) es de 3.000, figura 2.1 de la 5.2-IC. Como caudal de referencia se han tomado el correspondiente a un periodo de retorno de 100 años. Los caudales de referencia obtenidos para cada una de estas subcuencas son los siguientes. TABLA CAUDALES DE DISEÑO DE LAS SUBCUENCAS CONSIDERADAS Subcuencas C A (m 2 ) I (mm/h) Q (l/s) Subcuenca A T=100 0, ,71 491,57 Subcuenca B T=100 0, ,71 188,70 Subcuenca C T=100 0, ,92 554,07 Subcuenca D T=100 0, ,44 76,08 ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 3

6 FIGURA 2.1-SUPERFICIE DE DRENAJE CONSTITUIDA POR LOS TALUDES ORIENTADOS AL SUR SUROESTE, POR ENCIMA DEL VIAL PERIMETRAL ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 4

7 FIGURA 2.2-SUPERFICIE DE DRENAJE CONSTITUIDA POR LOS TALUDES ORIENTADOS AL SUR SURESTE, POR ENCIMA DEL VIAL PERIMETRAL ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 5

8 FIGURA 2.3-SUPERFICIE DEL VERTEDERO QUE DRENA HACIA LA BALSA DE PLUVIALES A COTA 180 M.S.N.M Precipitaciones máximas diarias La estimación de las precipitaciones máximas diarias, de la zona en estudio, se ha realizado a partir de los mapas de isolíneas de precipitaciones máximas en un día, siguiendo los criterios de la Dirección General de Carreteras (Ministerio de Fomento), que para los diferentes periodos de retorno son las que se indican a continuación. TABLA PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN UN DÍA Período de Retorno (años) mm 45 mm 55 mm 58 mm 64 mm 69 mm 73 mm ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 6

9 2.3. Escorrentía El coeficiente C de escorrentía define la proporción de la componente superficial de la precipitación, de intensidad I, y depende de la razón entre la precipitación diaria Pd correspondiente al período de retorno y el umbral de escorrentía Po, a partir del cual se inicia ésta. El umbral de escorrentía Po, se ha obtenido a partir de la tabla 2-1 de estimación inicial del umbral de escorrentía Po (mm), de la citada Instrucción 5.2-IC. Considerando que la superficie interna y externa al área de vertido no está cubierta por vegetación, por lo que quedamos del lado de la seguridad, una pendiente superior al 3% y una textura del suelo franco-arenosa, se estima un umbral de escorrentía Po (mm) inicial de 8 mm. Aplicando el coeficiente corrector correspondiente a la zona donde se ubica el vertedero, figura 2.5 de la citada Instrucción 5.2-IC adjuntada, que es 4, resulta un umbral de escorrentía Po de 32 mm. El valor de C, se puede obtener a partir de la siguiente fórmula, y de la figura 2.4 de la 5.2-IC, que se adjunta, que es la representación de la citada fórmula. C Pd Po 1 Pd Po Pd Po La escorrentía resultante es la siguiente. Periodo de retorno Pd (mm) TABLA VALOR DE LA ESCORRENTÍA C Po (mm) Coeficiente corrector Po corregido (mm) Pd/Po T= ,28 0,23 C ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 7

10 FIGURA 2.5 INSTRUCCIÓN 5.2-IC FIGURA 2.4 INSTRUCCIÓN 5.2-IC ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 8

11 2.4. Tiempo de concentración El tiempo de concentración se ha calculado mediante la fórmula siguiente. Siendo: 0,76 0,3 L Tc (h) 1 J 4 Tc (h); tiempo de concentración. L (km); la longitud del curso principal. J (m/m); pendiente media del curso principal. TABLA TIEMPO DE CONCENTRACIÓN RESULTANTE Subcuencas A (m 2 ) L Longitud del curso principal (km) J Pendiente media (m/m) Tc Tiempo de concentración (h) h-m-s A ,467 0,062 0,29 0h 17m 7s B ,500 0,078 0,29 0h 17m 16s C ,203 0,025 0,18 0h 10m 50s D ,195 0,051 0,15 0h 09m 8s 2.5. Intensidad media de la precipitación La intensidad media It (mm/h) de precipitación se obtiene mediante el siguiente ábaco y figura adjuntos, que responden a la siguiente fórmula. Siendo: It Id I1 Id 0,1 0,1 28 t 0,1 0, Id (mm\h); es la intensidad media diaria de precipitación, correspondiente al período de retorno considerado. Es igual a Pd/24. Pd (mm); es la precipitación total diaria correspondiente a dicho período de retorno. I 1 (mm/h); es la intensidad horaria de precipitación correspondiente a dicho período de retorno. El valor de la razón I 1 /Id se ha tomado del mapa de isolíneas I 1 /Id, adjuntado. Para la zona de proyecto se ha considerado un valor de 9 mm/h. t (h); es la duración del intervalo al que se refiere I, que se tomará igual al tiempo de concentración. ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 9

12 Las Intensidades de precipitación resultantes son las siguientes: Periodo de retorno TABLA INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN I 1 /Id t=tc (h) It/Id Subcuenca A Pd (mm) Id Pd/24 (mm/h) It (mm/h) T= ,285 17, ,04 51,71 Subcuenca B T= ,288 17, ,04 51,71 Subcuenca C T= ,180 22, ,04 66,92 Subcuenca D T= ,152 22, ,04 68,45 FIGURA 2.2 INSTRUCCIÓN 5.2-IC. ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 10

13 NO PELIGROSOS DEL COMPLEJO AMBIENTAL DE ZONZAMAS (LANZAROTE) FIGURA 2.1 INSTRUCCIÓN 5.2-IC. INTENSIDADES DE PRECIPITACIÓN ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 11

14 3. DRENAJES 3.1. Fórmula utilizada Para el dimensionamiento de las obras hidráulicas se ha utilizado la fórmula de Manning-Strickler: Q = V S = S R 2/3 J 1/2 1/ n 1000 Siendo: V; la velocidad media de la corriente (m/s). Q; el caudal desaguado (l/s). Variables con el calado S: el área de su sección (m 2 ). R = S/p su radio hidráulico, variables con el calado (m). p: el perímetro mojado (m). J; la pendiente de la línea de energía. Donde el régimen pueda considerarse uniforme, se tomará igual a la pendiente longitudinal del elemento. n; coeficiente de rugosidad (s/m 1/3 ). Para los cálculos se han tomado como caudales mínimos de diseño los correspondientes al periodo de retorno de 100 años, tomados en el punto de concentración de cada una de las subcuencas elegidas Cunetas de drenaje Las cunetas se han diseñado en hormigón, o en tierras, de sección triangular, pendientes en los taludes 1H:1V, altura H, y anchura en coronación A. Cuneta Cuenca m 2 TABLA 3.1-CÁLCULO DE CUNETAS DE DRENAJE Caudal cálculo (l/s) n j H (ml) A (ml) S (m 2 ) V max. (m/s) Q max. (l/s) A ,00 491,57 0,017 0,0621 0,450 0,900 0,203 4, ,833 B ,00 188,70 0,017 0,0780 0,300 0,600 0,090 3, ,920 C ,00 554,07 0,017 0,0246 0,500 1,000 0,250 2, ,409 D ,00 76,08 0,020 0,0513 0,250 0,500 0,063 2, ,038 Con estos valores queda sobradamente garantizado el drenaje de pluviales, adoptándose una única sección tipo triangular, pendientes de los taludes 1H:1V, altura 0,5 m y anchura en coronación 1 m. ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 12

15 Las tres primeras en hormigón y las que discurren entre las bermas interiores del vaso de vertido, tipo D, todas en tierras, ver plano nº7 del Documento Nº 2 Planos. Incluso en estas últimas se puede adoptar holgadamente una sección tipo triangular, en tierras, pendientes en los taludes 1H:1V, altura 0,25 m y anchura en coronación 0,5 m Conducciones mediante tubos Las obras de drenaje trasversal, se ejecutarán durante el periodo de explotación, conforme avance el desarrollo de las celdas de vertido. En este sentido, En el cruce de las cunetas con el vial perimetral y demás accesos, se instalarán conducciones mediante tubos. Por cuestiones de limpieza, se han proyectado conducciones de tubos de hormigón con diámetro de 40 cm y 60 cm, y unas pendientes del 2%, 3% y 4%, a ejecutar según las características del tramo de que se trate. Los cálculos hidráulicos correspondientes a cada tipo, para un funcionamiento a sección completa, son los reflejados en las siguientes tablas. TUBOS EN CRUCES DE CUNETAS CON ACCESOS, BERMAS Y VIALES TUBO n j D (m) V max. (m/s) Q max. (l/s) 1 HM Ø40 0,012 0,02 0,40 2,54 319,16 1 HM-Ø40 0,012 0,03 0,40 3,11 390,88 1 HM-Ø40 0,012 0,04 0,40 3,59 451,35 1 HM-Ø60 0,012 0,02 0,60 3,33 940,45 1 HM- Ø60 0,012 0,03 0,60 4, ,81 1 HM- Ø60 0,012 0,04 0,60 4, ,00 El redactor del Proyecto Firmado: Francisco Barras Quilez Ingeniero Técnico de Obras Públicas Colegiado nº del Colegio de Madrid ANEJO VI CÁLCULO RED DE DRENAJE SUPERFICIAL 13