ANEXO Nº 5: CLIMATOLOGÍA E HIDROLOGÍA

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1 ANEXO Nº 5: CLIMATOLOGÍA E HIDROLOGÍA 1. CLIMATOLOGÍA 1.1. INTRODUCCIÓN Las características climáticas generales de la comarca vienen determinadas por su situación geográfica, entre las playas atlánticas y la sierra gaditana, lo que hace que las temperaturas sean suavizadas tanto por su cercanía al mar como por su latitud, 11 C de media en invierno y 25 C en verano. Se encuentra situada en una fértil zona de campiña formada por la vega del Guadalquivir, junto al río Guadalete CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS Las características climáticas más destacadas de la zona de estudio las obtenemos a partir de los datos aportados por el Instituto Nacional de Meteorología para las estaciones climatológicas seleccionadas por su proximidad a la traza, que han sido estas: Datos climatológicos generales Las características generales más destacables del clima del entorno de la traza son: Los datos necesarios para la redacción del estudio climatológico se obtienen como media de los datos que se acaba de indicar en las tablas anteriores, con lo que resulta:

2 Régimen pluviométrico La distribución de las precipitaciones en forma de lluvia a lo largo del año, así como su variación en cada mes, ha sido estudiada a partir de los datos proporcionados por las estaciones pluviométricas más próximas a la traza y las publicaciones del Instituto Nacional de Meteorología y de la Dirección General de Carreteras. La precipitación media anual es del orden de 600 mm, repartida en una media de 70 a 80 días al año. En los gráficos de días de lluvia se observa una distribución uniforme a lo largo del año a excepción de los meses de verano Régimen térmico La distribución de las temperaturas en la zona de estudio, así como su variación en cada mes, obtenida a partir de las estaciones termométricas más próximas, se muestra a continuación: 1.3. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE DÍAS APROVECHABLES EN LA EJECUCIÓN DE LAS OBRAS El presente apartado tiene por objeto determinar los coeficientes de reducción a aplicar al número de días laborables de cada mes, para obtener los días de condiciones climáticas más favorables que las indicadas como mínimas para la ejecución de las distintas unidades de obra. Para la realización de este estudio se han seguido las recomendaciones de la publicación Isolíneas de coeficientes de reducción de los días de trabajo, editada por la División de Construcción de la Dirección General de Carreteras del M.O.P.T. del Ministerio de Fomento Condiciones climáticas límite Se entiende por día trabajable, relativo a una actividad y en cuanto a clima se refiere, al día en que la precipitación y la temperatura del ambiente sean inferior y superior respectivamente a los límites que se definen a continuación. No se tienen en cuenta las altas temperaturas del ambiente que impidan la puesta en obra del hormigón, tanto por el número inapreciable de días en que se dan, como por pertenecer a un microclima de una zona reducida. Se define como temperatura límite del ambiente para la ejecución de riegos, tratamientos superficiales o por penetración y mezclas bituminosas, aquellas que se acepta normalmente como límite por debajo del caul no

3 puedan ponerse en obra dichas unidades. En este estudio se toma como temperatura límite de puesta en obra de riegos, tratamientos superficiales o por penetración, la de 40 C, y para mezclas bituminosas la de 5 C. Se establece como temperatura límite del ambiente para la manipulación de materiales naturales húmedos 0 C. Se establecen dos valores de la precipitación límite diaria: 1 mm por día y 10 mm por día. El primer valor limita el trabajo en ciertas unidades sensibles a una pequeña lluvia y el segundo de los valores limita el resto de los trabajos. Se entiende que, en general, con precipitaciones diarias superiores a 10 mm, no puede realizarse ningún trabajo sin protecciones especiales Cálculo de los coeficientes de reducción por condiciones climáticas durante los trabajos Para calcular el número de días trabajados útiles en las distintas actividades de obra se establecen unos coeficientes de reducción, a aplicar al número de días laborables de cada mes. Coeficiente de reducción por helada Se define como coeficiente de reducción por helada η m al coeficiente entre el número de días del mes m en que la temperatura mínima es superior a 0 C y el número de días del mes. El valor que adopta este coeficiente es: Coeficiente de reducción por temperatura límite en la ejecución de mezclas bituminosas Se define el coeficiente de reducción por temperatura límite en la ejecución de mezclas bituminosas ζ m como el cociente entre el número de días en que la temperatura a las 9 de la mañana es igual o superior a 5 C y el número de días del mes. En este caso el valor que adopta este coeficiente en los distintos meses es: Coeficiente de reducción por lluvia límite de trabajo Se define el coeficiente de reducción por lluvia límite de trabajo λm como el cociente entre el número de días del mes en que la precipitación es inferior a 10 mm y el número de días del mes. En este caso, el valor que adopta este coeficiente en los distintos meses es: Cálculo de los días aprovechables para cada actividad Como el trabajo ha de suspenderse cuando concurra una o más condiciones adversas y puesto que son fenómenos de probabilidad independientes, se combinan reiteradamente los coeficientes de reducción correspondientes. El coeficiente de reducción de los días laborables del equipo, correspondiente a cada actividad es: Hormigones hidráulicos : Explanaciones: Producción de áridos Riegos y tratamientos superficiales o por penetración Mezclas bituminosas Coeficiente de reducción por temperatura límite en la ejecución de riegos, tratamientos superficiales o por penetración Se define el coeficiente de reducción por temperatura límite en la ejecución de riegos, tratamientos superficiales o por penetración, ζ m como el cociente entre el número de días en que la temperatura a las 9 de la mañana es igual o superior a 10 C y el número de días del mes. De donde se obtienen los siguientes coeficientes:

4 2. HIDROLOGÍA 2.1. DATOS PLUVIOMÉTRICOS Para el cálculo hidrológico se han considerado todas las estaciones meteorológicas estudiadas en el apartado de Climatología: Cálculo de los días trabajables netos Para este cálculo intervienen dos factores de reducción: Días festivos: su número esa variable según el año y la localidad, siendo su importancia notable. Su coeficiente de reducción puede establecerse en cada caso a la vista del calendario laboral, habida cuenta de circunstancias extraordinarias (trabajo en días festivos, en caso de urgencia, etc.). En este caso se han calculado para la provincia de Cádiz. Tampoco se considerarán laborables los sábados ni los domingos. Días de climatología adversa: cuyo coeficiente de reducción se ha determinado anteriormente a cada clase de obra. En este caso, dado que los días festivos pueden ser también de climatología adversa, la multiplicación de estos dos coeficientes parciales no proporcionan el coeficiente de reducción para la transformación de díascalendario en días trabajables para cada mes y actividad. Para tener en cuenta esto puede admitirse el criterio siguiente: Si para un mes determinado C f representa el coeficiente de reducción de días festivos, y C m el coeficiente de reducción climatológico para una clase de obra determinada, C m x C f representa la probabilidad compuesta de que un día del mes presente climatología favorable (C m ) y que sea laborable (C r ). El coeficiente de reducción total, será por tanto: Para el cálculo de los caudales de avenida se utilizan los valores de la precipitación máxima anual en 24 h en cada una de las estaciones facilitadas por el Instituto Nacional de Meteorología. Se han calculado las precipitaciones anuales en 24 horas para los distintos periodos de retorno, a partir de los datos pluviométricos de cada estación correspondiente a las series de máximas precipitaciones en 24 horas de cada año. Los periodos de retorno para los que se calculan las precipitaciones son 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500 y 1000 años. Este cálculo se ha realizado mediante el tratamiento estadístico de las series pluviométricas utilizando el ajuste a la distribución de Gumbel, como es habitual emplear en España. En la siguiente tabla se resumen los valores de las precipitaciones obtenidas del cálculo estadístico. C r = C m x C f

5 dados. I = Intensidad del aguacero en mm/h, para un periodo de retorno (T) y un tiempo de concentración (Tc) A = Superficie de la cuenca, en km2. Para cuencas pequeñas (tiempo de concentración inferior a 6 horas según la Instrucción 5.2. IC), se consideran las siguientes hipótesis: 1. La intensidad de la precipitación se supone constante durante el tiempo de lluvia. 2. Se supone una distribución uniforme de la lluvia en el terreno. 3. Sólo se consideran las aguas de escorrentía superficial. 4. El tiempo de concentración será inferior a 6 horas Cuencas vertientes Para la delimitación de las cuencas vertientes hacia la traza de los ramales, se ha partido de la cartografía existente. Se han precisado las áreas de captación correspondiente a cada uno de los elementos que conforman la red de drenaje del nuevo enlace. Por último, se han verificado los resultados obtenidos mediante visitas de campo a la zona de proyecto Tiempo de concentración Sobre las cuencas determinadas según el apartado anterior se ha estimado el tiempo de concentración Tc o tiempo que tarde en salir por el punto de desagüe la última gota de escorrentía debida a la precipitación caída en un instante dado. Como indica la Instrucción, en cuencas donde predomine el tiempo de recorrido del flujo canalizad por una red de cauces definidos, el tiempo de concentración Tc (h) relacionado con la intensidad media de la precipitación se podrá deducir de la fórmula: 2.2. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Para el cálculo de caudales de avenida de las cuencas estudiadas, se ha utilizado el método racional generalizado y mejorado, de acuerdo con la versión de la Dirección General de Carreteras, dado que las superficies de las cuencas son, en todos los casos, menores de 3000 km2. En los planos incluidos en el Apéndice nº1 se definen las cuencas interceptadas por el trazado. A lo largo del trazado, para cada una de las cuencas, se muestran los valores de las precipitaciones seleccionadas para el cálculo de los caudales según los diferentes periodos de retorno Cálculo de caudal El caudal máximo se obtiene mediante la fórmula T = 0,3 [(L/J 1/4 ) 0,76 ] Siendo L (km) la longitud del cauce principal. J (m/m) su pendiente media. Si el tiempo de recorrido de flujo difuso sobre el terreno es apreciable, como es el caso de la plataforma de la carretera y de los márgenes que a ella vierte, la Instrucción indica lo siguiente: Si el recorrido del agua sobre la superficie fuera menor de 30 metros, se podrá considerar que el tiempo de concentración es de 5 minutos. Este valor se podrá aumentar de 5 a 10 minutos al aumentar el recorrido del agua por la plataforma de 30 a 150 m; para márgenes se podrá hacer uso del ábaco de la figura 2.3. de la Instrucción: En la fórmula anterior el caudal es función de la intensidad del aguacero y del área de la cuenca, siendo: Q = Caudal máximo, en m3/seg C = Coeficiente de escorrentía de la cuenca

6 5.4. Coeficiente de escorrentía El valor C en la expresión utilizada para el cálculo de los caudales máximos se denomina coeficiente de escorrentía. En sentido físico este valor representa la proporción del agua precipitada en una cuenca que escurre hasta el punto de aforo. Este valor viene dado por la expresión: El valor Pd o Precipitación Máxima Diaria en mm/h ya ha sido desarrollado en el apartado anterior. El parámetro Po se ha determinado a partir de la Fig. 2.6 y Tabla 2 1, adaptada a España de la editada por el US SOIL CONSERVATION SERVICE. Para determinar el valor de Po es preciso zonificar las superficies de las cuencas, diferenciando tanto el tipo de suelo, en función de la geología, como el uso del suelo. Se han considerado las siguientes superficies: Superficie de la carretera: dentro del grupo pavimentos bituminosos o de hormigón de la tabla 2.1., al que corresponde un valor de Po =1. Superficie del talud de la carretera: se clasifica dentro del grupo firmes granulares sin pavimento de la tabla 2.1., al que corresponde un valor de Po =2. Superficie sin pavimentar de los márgenes de la carretera:

7 Se muestran a continuación las tablas resumen con los caudales calculados para los periodos de retorno señalados: Una vez obtenido el umbral de escorrentía Po, hay que afectarlo de un coeficiente corrector que refleja la variación regional de la humedad habitual en el suelo al comienzo de aguaceros significativos. Este multiplicador regional se obtiene de la figura 2.5 de la instrucción 5.2. I.C., que en nuestro caso es de 2,46.

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12 CONSEJERÍA DE FOMENTO Y VIVIENDA

13 APÉNDICE Nº1: PLANOS DE CUENCAS

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