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F.A. Jiménez & Asoc. Consultoría en Sistemas de Infraestructura_____________________________________________

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Proyecto: EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON,

Y PLAZA DE LA AUTONOMIA SEDE RODRIGO FACIO Y CIUDAD DE LA INVESTIGACION

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA

DATOS DE HIDROLOGIA BASICA

AGOSTO 2014


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El suscrito Fabio Allín Jiménez García, Licenciado en Ingeniería en Construcción del Instituto

Tecnológico de Costa Rica, incorporado el Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectos de Costa Rica,

con el código ICO‐ 15693 e inscrito como consultor individual ante SETENA con el número de registro CI‐

059‐2007‐SETENA, soy responsable de los contenidos y alcances del informe Hidrológico, elaborado como

parte de los documentos de evaluación Ambiental para el proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS

DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS,

PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA.

______________________ Fabio Allín Jiménez García ICO‐15693

CI‐059‐2007‐SETENA


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Tabla de contenido

Resumen de resultados ................................................................................................................ 4

Recomendaciones ................................................................................................................................ 4

Conclusiones ........................................................................................................................................ 5

7.4 Hidrología .............................................................................................................................. 6

7.4.1 Aguas Superficiales ............................................................................................................. 6

7.4.2 Cotas de Inundación ............................................................................................................ 7

7.4.3. Caudales: ........................................................................................................................... 8

7.4.3.1 Introducción ............................................................................................................................. 8

7.4.3.2. Aspectos hidrológicos básicos................................................................................................. 10 7.4.3.2.1 Zona de vida ............................................................................................................................................. 10 7.4.3.2.2 Metodología de cálculo hidrológico ......................................................................................................... 10 7.4.3.2.3 Memoria de cálculo hidrológica ............................................................................................................... 12

7.4.3.3. Resultados hidrológicos obtenidos ......................................................................................... 19 7.4.3.3.1 Caudal neto aportado .............................................................................................................................. 19 7.4.3.3.2 Consecuencias para el cauce receptor ..................................................................................................... 21

7.4.3.4. Evaluación de resultados y conclusiones hidrológicas: ............................................................ 26 7.4.3.4.1 Evaluación de resultados ......................................................................................................................... 26 7.4.3.4.2 Recomendaciones .................................................................................................................................... 26 7.4.3.4.3 Conclusiones ............................................................................................................................................ 27

7.4.3.5. Grados de incertidumbre y alcance del estudio: ..................................................................... 28 7.4.3.5.1 Grados de incertidumbre: ........................................................................................................................ 28 7.4.3.5.2 Alcance del estudio: ................................................................................................................................. 28

7.4.3.6. Referencias bibliográficas: ...................................................................................................... 29

7.4.3.7 Anexos .................................................................................................................................... 30 7.4.3.7.1 Mapa 7.4.1. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Hoja Cartográfica. ................................... 31 7.4.3.7.2 Mapa 7.4.2. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP sobre el mapa de riesgo de inundación de la Comisión Nacional de Emergencias. ....................................................................................................................... 33 7.4.3.7.3 Mapa 7.4.3. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Imagen aérea. ........................................ 34


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Resumen de resultados

Como se puede comprobar, el impacto del proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA

SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, sobre el receptor donde desfogará sus aguas pluviales es mínimo comparado con el aporte actual al cauce receptor de la propiedad, el porcentaje de aumento de escorrentía representa aproximadamente un máximo de 0.266% del caudal máximo probable de la cuenca en las condiciones actuales.

De acuerdo a los datos obtenidos se observa que el aumento de caudal generado por el cambio en

el uso de suelo en la porción de la finca donde se desarrollará el proyecto significa un porcentaje de aumento máximo de 171.43%, no obstante este aumento solo representa el 0.266% sobre el total de la cuenca.

Analizando los resultados del apartado 7.4.3.3.2 se puede observar que la capacidad hidráulica del

cauce es suficiente para transitar el agua generada en la cuenca para un periodo de retorno de 50 años. Esto es coincidente con lo observado en el sitio e implica que las futuras obras no están expuestas a ningún tipo de riesgo por desbordamiento o inundación.

Además los niveles máximos del agua no llegan a alcanzar ninguna de las áreas destinadas al

desarrollo de las futuras estructuras, lo cual permite definir claramente que zonas están expuestas a riesgo de inundación y que zonas NO, esto pues el mapa de riesgo de la Comisión Nacional de Emergencias define una pequeña zona dentro de la Finca 2 que puede eventualmente ser afectada por alguna crecida, sin embargo el modelo hidráulico hecho para este trabajo, más el trabajo realizado por el Dr. Serrano, demuestran que las zonas de riesgo planteadas en los mapas de la Comisión Nacional de Emergencias no llegarían a afectar las futuras obras planteadas.

Por último, aunque el aporte de los futuros edificios es insignificante para la cuenca, la infraestructura existente aguas abajo del sitio de proyecto no presenta condiciones óptimas e incluso en algunos casos la capacidad hidráulica de algunas alcantarillas es insuficiente por lo tanto es recomendable que como medida de mitigación los futuros edificios realicen las descargas pluviales por medio de sistemas de retención de aguas pluviales que aminoren el impacto, aun siendo éste muy pequeño, del futuro desarrollo.

Recomendaciones

- Que las descargas pluviales se realicen por medio de sistemas de retención de aguas pluviales.

- Para el edificio del CICLOTRON se recomienda que su nivel mínimo sea de 1214.00 msnm, para así evitar cualquier afectación por parte de la Quebrada Los Negritos.


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Conclusiones

Las obras a realizar en el proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, producen un aumento máximo en la escorrentía de las áreas inmediatamente intervenidas de 171.43 %.

El proyecto plantea un aumento máximo del caudal evacuado en las áreas intervenidas de 0.1160 m3/s.

Las obras a realizar generan un aumento del 0.266% del caudal pluvial total de la microcuenca de la Quebrada Los Negritos durante una avenida máxima.

Las futuras edificaciones NO se encuentra expuesto a riesgo de inundación directa.


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7.4 Hidrología

7.4.1 Aguas Superficiales

El cuerpo de agua que sería afectado por el proyecto de manera inmediata sería la Quebrada Los Negritos; el inicio de dicho cuerpo se encuentra a poca distancia de la propiedad, específicamente en el poblado de Sabanilla, a aproximadamente 3.0 km del sitio de proyecto. El uso de suelo de dicha microcuenca está compuesta en su mayoría por un uso Urbano denso; sin embargo también se puede observar zonas de pastos, cultivos y árboles dispersos, así como pequeñas áreas de bosque o densa vegetación. La extensión de esta microcuenca es de aproximadamente 226.82 ha y presenta elevaciones que van desde los 1310 m.s.n.m hasta los 1186 m.s.n.m; con una topografía que se puede considerar ligeramente inclinada. Las fincas 1 y 2 de la UCR en San Pedro de Montes de Oca tienen una extensión combinada de unas 53.48 ha. También se debe anotar que las fincas son atravesadas por la Quebrada Los Negritos, y debido a la distribución de las futuras obras se estima que dicho cuerpo receptor será el receptor final de todas las descargas pluviales de las futuras obras. Dadas las dimensiones de la cuenca se puede afirmar que esta es una microcuenca pequeña y que forma parte de un sistema fluvial mucho más complejo. Dentro de este concepto se puede anotar que la Quebrada Los Negritos es afluente del Río Torres; este a su vez es afluente del Río Virilla y éste último descarga sus aguas sobre el Río Tárcoles que es el que finalmente descarga todas las aguas de la zona en el Océano Pacífico. En el mapa 7.4.1 se incluye la definición de la microcuenca directamente afectada por el AP, la ubicación de la quebrada que desfogará la escorrentía pluvial y la composición topográfica de la zona según la hoja cartográfica 1:50 000 Abra del Instituto Geográfica Nacional. Se debe mencionar que la cuenca del Río Virilla es, a nivel nacional, la cuenca que recibe el mayor aporte pluvial proveniente del uso de suelo urbano, esto se debe a que dentro de su área de aporte se encuentran 3 de las 4 principales ciudades de Costa Rica, Alajuela, Heredia y San José.


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7.4.2 Cotas de Inundación

Con base en el conocimiento de las poblaciones locales, fundamentado en los mapas de riesgo de inundación de la Comisión Nacional de Emergencias, por lo observado durante la visita al sitio y viendo los resultados de la simulación hidráulica hecha para este trabajo y la simulación hidráulica hecha en el estudio “Análisis hidrológico e hidráulico de la quebrada Los Negritos”, se puede afirmar que el riesgo de inundación en la zona donde se desarrollará el proyecto es inexistente o cuando mucho muy bajo. Como se observa en el mapa 7.4.2 en las áreas aledañas al AP no se aprecia mayor riesgo potencial de inundación que pueda afectar las futuras obras.

Sin embargo como también se aprecia en dicho mapa, existe una zona con riesgo de inundación al Este del área de proyecto, justamente en el inicio de la Quebrada Los Negritos dentro de la propiedad de la Finca 2, por este motivo se decidió realizar un análisis hidráulico del cauce en toda la longitud de la quebrada que atraviesa las fincas 1 y 2, esto con el fin de determinar de manera más precisa los posibles niveles o cotas de inundación.

Luego de realizado este análisis se encontró que de todos los edificios proyectados el único que

presenta algún tipo de riesgo es el del Ciclotrón, en la Ciudad de la Investigación (Finca 2), no obstante se determinó que dados los niveles del terreno en la zona donde se plantea del edificio del Ciclotrón (varían entre 1214.00 y 1214.50 msnm), el agua no llega a afectar la futura estructura siempre y cuando el edificio en cuestión presente niveles superiores al 1212.50 msnm, esto pues éste es aproximadamente el nivel máximo del agua en la quebrada a su paso por la zona donde se construiría el Edificio del Ciclotrón.

Para el resto de obras proyectadas no se espera ningún tipo afectación por parte de la Quebrada

Los Negritos durante una avenida máxima, pues los niveles máximos del agua no llegan a superar los niveles máximos del cauce, es decir en ningún sitio se esperan desbordamientos.

El mapa de niveles de agua máximos extraordinarios para el tramo de la Quebrada Los Negritos a

su paso por las Fincas 1 y 2 se encuentra al final del documento, en el apartado de Anexos.


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7.4.3. Caudales:

7.4.3.1 Introducción

Datos generales sobre el proyecto

El proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA,

AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, se ubica en la provincia de San José, en el cantón de Montes De Oca, en la comunidad de San Pedro, Debido a la extensión de la propiedad, la misma puede ser accesada desde múltiples puntos, pues las propiedades están rodeadas por calles públicas.

El tamaño de las obras a realizar es variable, esto pues en algunos casos corresponden a remodelaciones o ampliaciones de edificios ya existentes, por lo tanto el área de cambio en el uso de suelo será menor al área total de los edificios planteados, sin embargo dentro de todos los edificios se plantean varios que se construirán en zonas donde en la actualidad lo que existe son zonas verdes, matorrales o pastos. Así pues se estima que el área total de cambio en el uso de suelo será de aproximadamente 0.7219 ha, esta área corresponde a la construcción de los edificios de Aulario, CITA, CICA, Neurociencias, Nanociencias, Ciclotrón y la Plaza de la Autonomía. El área de cambio en la escorrentía del proyecto con respecto al área total de la finca corresponde a al 1.35 %, el resto del área se mantendrá en las condiciones actuales o no será cambiado su coeficiente de escorrentía.

Por último, en la actualidad el AP presenta una cobertura vegetal regular, sin embargo se puede clasificar su cobertura como Industrial Liviana, donde existen calles y edificios con una extensión importante, pero que mantiene cierto grado de zonas verdes que ayudan a que el aporte pluvial de la propiedad en su totalidad no sea tan alto como el aporte del resto de la microcuenca, donde el uso de suelo es urbano con muy pocas zonas verdes.

Coordinación profesional realizada Para realizar la caracterización hidrológica fue necesaria una visita al sitio del proyecto y a las zonas

aledañas a él, con esto se pudo reconocer algunas características de la zona (topografía, características de la vida vegetal y del clima, propiedades hidráulicas del cauce receptor, entre otros).

Además de la visita, se realizó una recolección de datos hidrológicos y topográficos de la zona, esto con el fin de poder realizar una modelación hidrológica que sea representativa del área en estudio.

Objetivo del estudio El fin de este trabajo es determinar el impacto que podría causar la construcción de la infraestructura

del proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, con un área total de 0.7219 Ha.


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Metodología aplicada La metodología utilizada en este trabajo puede ser descrita en tres etapas principales. La primera etapa

consistió en recabar la mayor cantidad de información sobre el régimen de precipitaciones de la zona en cuestión, esto con el fin de determinar, más adelante, el caudal producido por el proyecto y por las diferentes cuencas receptoras, para un determinado periodo de retorno. La segunda etapa fue recopilar la información topográfica, que junto con la información obtenida de los mapas del Instituto Geográfico Nacional y la imagen de satélite de Google Earth proporcionó lo necesario para poder determinar factores como: tiempo de concentración, área tributaria del cuenco receptor, coeficientes de rugosidad del cauce, coeficiente de escorrentía del proyecto y de las zonas aguas arriba, entre otros. Por último se calculó el porcentaje de aumento de escorrentía que el proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, le produce a la microcuenca receptora y se revisó la capacidad hidráulica del cauce receptor.


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7.4.3.2. Aspectos hidrológicos básicos

7.4.3.2.1 Zona de vida

Dada la ubicación del proyecto, la zona de vida en la que se encuentra el AP se clasifica como Bosque

Húmedo Premontano (bmh‐P). Según la descripción presente en el Mapa Ecológico de Costa Rica, el Bosque Muy Húmedo Premontano tiene condiciones favorables para el desarrollo de actividades del uso del suelo, debido a la abundante cantidad de precipitación.

El bmh‐P tiene un rango de precipitación entre 2000 y 4000 mm anuales. La biotemperatura media anual oscila entre 17º y 24º C, mientras que la temperatura varía entre 17º y 24º C como promedio anual. El periodo efectivamente seco es muy variable, entando en el rango de 0 a 5 meses. La vegetación natural de este bioclima está constituida por bosques de mediana altura y densidad media.

7.4.3.2.2 Metodología de cálculo hidrológico

Los datos relacionados a la hidrología de un proyecto están directamente relacionados con la

metodología de cálculo que se utilizará en el análisis de la información. Para la modelación hidráulica e hidrológica del cuerpo receptor, se utilizó el método racional, este se describe de la siguiente manera:

360

CIAQ

Donde: Q= caudal, en m3/s C= coeficiente de escorrentía, adimensional I= intensidad de lluvia, en mm/hr A= área tributaria, en hectáreas Para la utilización de este método se supone que la duración del evento hidrológico de diseño es igual

al tiempo de concentración de la cuenca en estudio, por lo tanto solo debería usarse en cuencas donde los tiempos de concentración sean razonablemente concordantes con las duraciones de las tormentas características de la zona, por lo tanto, y como se demostrará posteriormente, este método puede ser utilizado para este trabajo sin ningún inconveniente.

Para la descripción de la hidrología presente en zona del proyecto se utilizó la información y los datos

para la ecuación de la estación Sabanilla (84115), presentada en el apéndice D del “Estudio de intensidades de lluvia en la cuenca del río Virilla”, elaborado por Rafael Eduardo Murillo Muñoz como parte del Informe final del proyecto de graduación para optar por el grado de Licenciado en Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica (UCR) y publicado en 1994.

Para la utilización de estos gráficos se requiere conocer dos datos fundamentales, el primero es el

periodo de retorno que para este trabajo se establecieron 5: 2 años, 5 años, 10 años 25 años y 50 años; el segundo es el tiempo de concentración que depende de las características de la cuenca.


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El tiempo de concentración se define como “El tiempo de flujo de una gota de agua desde el punto más alejado e la cuenca hasta el punto en donde se desea estimar el caudal” (Koller, 1977). Por definición, el tiempo de concentración es igual a la suma de los tiempos que el agua tarda en atravesar las diferentes secciones antes de llegar al punto de salida.

Para este efecto, el tiempo de concentración para cuencas naturales se emplea la fórmula de Kirpich

(Koller, 1977), dado por:

385.077.00078.0 SLtc

Donde: tc= tiempo de concentración, en minutos L= longitud del canal principal de drenaje, en pies S= pendiente promedio de la cuenca, valor adimensional. Gráfico 1. Gráfico de Intensidad‐Duración‐Frecuencia para la Estación Sabanilla (84115).

361.0

143.0

000.0

870.203

D

TI

Donde: I = Intensidad (mm/hr) T = Periodo de retorno (años) D = Duración (minutos)


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La microcuenca en estudio y sus partes se muestran en el Mapa 7.4.1 (presente al final del documento), esta se definió a partir de la topografía de curvas de nivel cada 20 metros presente en la hoja cartográfica 1:50 000 Abra.

Tabla 1: Parámetros de la microcuenca receptora.

Parámetro Dimensión

Longitud del cauce 3480 m ó 11418 ft

Altura máxima (m.s.n.m.) 1310

Altura mínima (m.s.n.m.) 1186

Pendiente promedio (cauce) 3.56%

Area 225.33 Ha

7.4.3.2.3 Memoria de cálculo hidrológica

7.4.3.2.3.1 Tiempo de concentración Utilizando la fórmula de Kirpich y los datos presentados anteriormente se tiene:

385.077.00078,0 SLtc 385.077.0 )0356,0()11418(0078,0 ct

min50.37ct

El tiempo de concentración está ligado estrechamente a la magnitud de la intensidad de la lluvia

utilizada para el análisis de capacidad. Por lo tanto y como se muestra a continuación, un mismo tiempo de concentración puede generar diferentes intensidades de lluvia para diferentes periodos de retorno.

7.4.3.2.3.2 Periodos de retorno e intensidades de lluvia

Para el cálculo de las intensidades de lluvia se utilizó periodos de retorno de 2, 5, 10, 25 y 50 años.

Con estos parámetros, el tiempo de concentración calculado del punto 7.4.3.2.3.1 y la ecuación de la estación Sabanilla se pudieron calcular las intensidades de lluvia utilizadas en los modelos hidráulicos.

Tabla 2: Máximas intensidades de lluvia para diferentes periodos de retorno

sobre el área de drenaje

Periodos de retorno (años)

Intensidad de lluvia (mm/hr)

2 60.84 5 69.36 10 76.58 25 87.30 50 96.40


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7.4.3.2.3.3 Coeficiente de escorrentía

Este dato determina la cantidad de precipitación que se convertirá en escorrentía directa, debido a

factores como: tipo de precipitación, radiación solar, temperatura ambiente, topografía, geología local, evaporación e intercepción. En las siguientes tablas se muestran diferentes coeficientes de escorrentía dependiendo del tipo de cobertura y la topografía de la zona

Tabla 3: Coeficientes de escorrentía para diferentes coberturas y tipos de suelo.

Coeficientes de escorrentía método racional. Tomada de “Diseño hidrológico e hidráulico de drenajes menores de carreteras, 1969. MOPT


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Tabla 4: Coeficientes de escorrentía para varias áreas.

Tipo de área C

Comercial

Área central 0,70‐0,95

Área de barrio 0,50‐0,70

Residencial (urbana)

Área familiar individual 0,30‐0,50

Multifamiliar separada 0,40‐0,60

Multifamiliar unida 0,60‐0,75

Residencial (suburbana) 0,25‐0,40

Industrial

Liviana 0,50‐0,80

Pesada 0,60‐0,90

Parques, cementerios 0,10‐0,25

Lugares de juego 0,20‐0,35

Coeficientes de escorrentía para varias áreas. Tomada de Ingeniería ambiental. Abastecimiento de agua y alcantarillado, Sexta edición. 1999.

Tabla 5: Coeficientes de escorrentía para varias superficies.

Tipo de Superficie C

Techos a prueba de agua 0,70‐0,90

Calles con cemento asfáltico 0,85‐0,90

Calles con cemento Pórtland 0,80‐0,95

Aceras y parqueaderos pavimentados

0,75.‐0,85

Aceras y parqueaderos con grava

0,15‐0,30

Suelos arenosos, prados

2% de pendiente 0,05.0,10

2‐7% de pendiente 0,10‐0,15

> 7% de pendiente 0,15‐0,20

Prados, suelos pesados

2% de pendiente 0,13‐0,17

2‐7% de pendiente 0,18‐0,22

> 7% de pendiente 0,25‐0,35

Coeficientes de escorrentía para varias superficies. Tomada de Ingeniería ambiental. Abastecimiento de agua y alcantarillado, Sexta edición. 1999.


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Con base en las tablas 3, 4 y 5 se determinó que el coeficiente de escorrentía C de la cuenca estaría basado en tres tipos de cobertura:

Urbano: compuesto por techos, calles y zonas verdes (se consideró utilizar el valor correspondiente

a una zona comercial central o residencial multifamiliar unida, un C=0,75 según la tabla N° 4). Pastos , vegetación ligera y árboles dispersos: compuestas en su mayoría por zonas verdes y

potreros (para una pendiente entre el 2‐7% y suelos semipermeables) se consideró utilizar un valor promedio de C=0,35 según la tabla N° 3).

Bosques o densa vegetación: compuesto por pequeñas zonas con presencia de gran cantidad de

árboles o zonas con vegetación densa (para una pendiente entre el 2‐7% y suelos semipermeables) se consideró utilizar un valor promedio de C=0,30 según la tabla N° 3).

Tabla 6. Áreas de aporte y coeficientes de escorrentía para el cauce receptor

Cuenca Área (ha) C A x C Urbano 209.81 0.75 157.35 Zonas verdes, parques y árboles dispersos

8.71 0.35 3.05

Densa vegetación 6.82 0.30 2.05

Total ponderado 225.33 0.7209

El coeficiente de escorrentía seleccionado resulta de dividir la suma de A*C (Área por Coeficiente

de escorrentía) entre el área total del proyecto. El coeficiente de escorrentía C en el área de proyecto para condiciones futuras se definió a partir

de las tablas 3, 4 y 5 como: “Edificios y calles” (Zonas industriales), esto implica un coeficiente de C=0.95, SOLO para el área de los edificios.

Tabla 7. Áreas de aporte y coeficientes de escorrentía en la propiedad con condiciones a futuro.

Área de proyecto Área (ha) C A x C Pastos y vegetación ligera 0.7219 0.95 0.6858

Total ponderado 0.7219 0.95

Para el caso de las condiciones actuales en las áreas específicas donde se construirá nueva

infraestructura se considera que el coeficiente aplicable sería de C = 0.35.


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7.4.3.2.3.4 Caudales analizados:

Utilizando los datos presentados anteriormente y utilizando la fórmula del método racional, se obtienen los siguientes datos. Tabla 8. Caudales estimados en la microcuenca receptora antes de proyecto y para diferentes periodos de

retorno.

Periodo de retorno (años)

C Actual

I (mm/hr)

A (ha)

Caudal (m3/s)

2 0.7209 60.84 225.33 27.453

5 0.7209 69.36 225.33 31.296

10 0.7209 76.58 225.33 34.557

25 0.7209 87.30 225.33 39.395

50 0.7209 96.40 225.33 43.500

Lo anterior se puede expresar a manera de gráfico de la siguiente forma:

Gráfico 1. Curva de frecuencia de caudales extremos antes de proyecto obtenida para la cuenca estudiada.


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7.4.3.2.3.5 Parámetros hidráulicos utilizados Para la modelación del tránsito de las avenidas máximas en la microcuenca en estudio, se utilizó la

metodología de cálculo utilizada en el programa HEC‐RAS 3.1.3, esta metodología utiliza básicamente 3 tipos de información, las cuales son las siguientes:

‐Información de la topografía del cauce. ‐Magnitud de los caudales para las diferentes avenidas máximas. (Ver 2.2.4) ‐Coeficientes de rugosidad, tanto del cauce como de las zonas cercanas a este.

7.4.3.2.3.6 Topografía general del cauce:

Para obtener esta información se trabajó con la topografía total del cauce de la Quebrada Los

Negritos en si trayecto a través de las Fincas 1 y 2, se realizó un modelo de elevación digital y se utilizó dicho modelo dentro del programa HEC‐RAS para así realizar la modelación hidráulica del cauce.


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2.3.2 Coeficientes de rugosidad: La determinación de los coeficientes de rugosidad se hizo con base en la visita al sitio y fotografías

tomadas en el cauce receptor; esto unido al uso de tablas ya establecidas para el cálculo de los coeficientes de rugosidad da como resultado los siguientes datos:

Coeficiente de rugosidad para el cauce (n=0.035): Canal con lecho de cantos rodados grandes. Coeficiente de rugosidad para las bancas (n=0.070): crecimiento de malezas, vegetación ligeramente densa, con presencia de troncos y algunos árboles.


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7.4.3.3. Resultados hidrológicos obtenidos

7.4.3.3.1 Caudal neto aportado

Dadas las características del proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD,

FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, el aumento en el coeficiente de escorrentía en las zonas donde no se construirá nada será nulo; sin embargo el área de cambio en las condiciones de impermeabilización será aproximadamente de 1.35 % del área total de las propiedades. Otro punto importante a tomar en cuenta es que para el cálculo de la diferencia de caudal producido por el proyecto se tomará como cobertura actual un uso de suelo compuesto por Pastos y vegetación ligera.

De esta manera se mantendrá el coeficiente de escorrentía promedio calculado anteriormente para

las condiciones actuales, se tomará el área de intervención del proyecto (0.7219 Ha) y utilizando las intensidades máximas para el área de la microcuenca donde se ubica el proyecto se calculará los caudales producidos actualmente por la propiedad; para las condiciones futuras solo se variará el coeficiente de escorrentía máximo para las condiciones de impermeabilización futuras.

El principal objetivo de este estudio es determinar las consecuencias hidrológicas e hidráulicas de

construir el proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, después del análisis hecho a estas futuras construcciones se determinó que su influencia en el comportamiento general del cuenco receptor seleccionado de agua pluvial del proyecto es despreciable. Los datos de escorrentía directa del área de proyecto se calcularon por medio de la fórmula del método racional y se presentan en las siguientes tablas:

Tabla 9. Caudales estimados en la microcuenca a intervenir antes de proyecto y para diferentes periodos

de retorno.


C Actual

I (mm/hr)

A (ha)

Caudal (m3/s)

2 0.350 60.84 0.7219 0.0427

5 0.350 69.36 0.7219 0.0487

10 0.350 76.58 0.7219 0.0537

25 0.350 87.30 0.7219 0.0613

50 0.350 96.40 0.7219 0.0677

Tabla 10. Caudales estimados en la microcuenca por intervenir después de proyecto y para diferentes periodos de retorno.


C Futuro

I (mm/hr)

A (ha)

Caudal (m3/s)

2 0.95 60.84 0.7219 0.1159

5 0.95 69.36 0.7219 0.1321

10 0.95 76.58 0.7219 0.1459

25 0.95 87.30 0.7219 0.1663

50 0.95 96.40 0.7219 0.1836


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Tabla 11. Caudales extra generados por el proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD,

FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, en el cauce receptor.

Tipo de desarrollo Periodo de retorno (años)

2 5 10 25 50

Sin desarrollar (C=0,35)[m3/s]

0.0427 0.0487 0.0537 0.0613 0.0677

Desarrollado (C=0,95) [m3/s]

0.1159 0.1321 0.1459 0.1663 0.1836

Diferencia de caudal [m3/s]

0.0732 0.0834 0.0921 0.1050 0.1160

Diferencia porcentual %

171.43% 171.43% 171.43% 171.43% 171.43%

El desarrollo del proyecto representa un aumento SOLO sobre las condiciones de las áreas de

desarrollo de 171.43 %. Sin embargo este porcentaje de aumento sobre las condiciones del área por desarrollar solo significa un 0.266% de aumento sobre las condiciones de caudal esperadas en la Quebrada Los Negritos. Este último porcentaje se calculó dividiendo la diferencia de caudal máximo entre el caudal máximo de la microcuenca antes de proyecto (punto 7.4.3.2.3.4) para cada periodo de retorno; por ejemplo:

%266.0100*500.43

1160.0% cuencaaumento

Para simplificar el análisis de los datos, la modelación hidráulica se generó a partir de los datos de

la avenida máxima con un periodo de retorno de 50 años. Así los datos utilizados para la modelación hidráulica son los siguientes:

Tabla 12. Resumen de datos utilizados

Área de la microcuenca: 225.33 Ha

Área modificada por el proyecto: 0.7219 Ha

Periodo de retorno: 50 años

Caudal transitado: 43.616 m3/s


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7.4.3.3.2 Consecuencias para el cauce receptor

Para determinar las posibles consecuencias en el comportamiento hidráulico en el cauce receptor

fue necesaria una modelación hidráulica, una vez realizada ésta, se puede determinar la profundidad del agua en el punto de interés. En las siguientes imágenes se nota el llenado máximo del cauce receptor durante los eventos extremos estudiados, con un periodo de retorno de 2, 5, 10, 25 y 50 años.


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CICLOTRON


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Mapa de inundación de la Quebrada Los Negritos cerca del futuro edificio de la Facultad de

Ingeniería. Tomado del estudio “Análisis hidrológico e hidráulico de la quebrada Los Negritos”, del Dr. Alberto Serrano Pacheco, elaborado en 2012.


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Como se nota en todos los gráficos anteriores, la capacidad hidráulica del cauce receptor sería

suficiente para soportar el aporte del proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, más el agua que la cuenca produciría durante una avenida máxima.

Además se aprecia que en el sitio donde se pretende construir el edificio del Ciclotrón el agua no

llega a alcanzar el área de desarrollo.

CICLOTRON


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7.4.3.4. Evaluación de resultados y conclusiones hidrológicas:

7.4.3.4.1 Evaluación de resultados

Como se puede comprobar, el impacto del proyecto EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA

SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, sobre el receptor donde desfogará sus aguas pluviales es mínimo comparado con el aporte actual al cauce receptor de la propiedad, el porcentaje de aumento de escorrentía representa aproximadamente un máximo de 0.266% del caudal máximo probable de la cuenca en las condiciones actuales.

De acuerdo a los datos obtenidos se observa que el aumento de caudal generado por el cambio en

el uso de suelo en la porción de la finca donde se desarrollará el proyecto significa un porcentaje de aumento máximo de 171.43%, no obstante este aumento solo representa el 0.266% sobre el total de la cuenca.

Analizando los resultados del apartado 7.4.3.3.2 se puede observar que la capacidad hidráulica del

cauce es suficiente para transitar el agua generada en la cuenca para un periodo de retorno de 50 años. Esto es coincidente con lo observado en el sitio e implica que las futuras obras no están expuestas a ningún tipo de riesgo por desbordamiento o inundación.

Además los niveles máximos del agua no llegan a alcanzar ninguna de las áreas destinadas al

desarrollo de las futuras estructuras, lo cual permite definir claramente que zonas están expuestas a riesgo de inundación y que zonas NO, esto pues el mapa de riesgo de la Comisión Nacional de Emergencias define una pequeña zona dentro de la Finca 2 que puede eventualmente ser afectada por alguna crecida, sin embargo el modelo hidráulico hecho para este trabajo, más el trabajo realizado por el Dr. Serrano, demuestran que las zonas de riesgo planteadas en los mapas de la Comisión Nacional de Emergencias no llegarían a afectar las futuras obras planteadas.

Por último, aunque el aporte de los futuros edificios es insignificante para la cuenca, la

infraestructura existente aguas abajo del sitio de proyecto no presenta condiciones óptimas e incluso en algunos casos la capacidad hidráulica de algunas alcantarillas es insuficiente; por lo tanto es recomendable que como medida de mitigación los futuros edificios realicen las descargas pluviales por medio de sistemas de retención de aguas pluviales que aminoren el impacto, aun siendo éste muy pequeño, del futuro desarrollo.

7.4.3.4.2 Recomendaciones

- Que las descargas pluviales se realicen por medio de sistemas de retención de aguas pluviales.

- Para el edificio del CICLOTRON se recomienda que su nivel mínimo sea de 1214.00 msnm, para

así evitar cualquier afectación por parte de la Quebrada Los Negritos.


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7.4.3.4.3 Conclusiones

Las obras a realizar en el proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, producen un aumento máximo en la escorrentía de las áreas inmediatamente intervenidas de 171.43 %.

El proyecto plantea un aumento máximo del caudal evacuado en las áreas intervenidas de 0.1160 m3/s.

Las obras a realizar generan un aumento del 0.266% del caudal pluvial total de la microcuenca de la Quebrada Los Negritos durante una avenida máxima.

Las futuras edificaciones NO se encuentra expuesto a riesgo de inundación directa.


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7.4.3.5. Grados de incertidumbre y alcance del estudio:

7.4.3.5.1 Grados de incertidumbre:

La principal fuente de incertidumbre en un estudio hidrológico resulta del análisis de la información

meteorológica, pues se está utilizando información de la década de los años noventa. Aunque se espera que la información presentada en este informe sea correcta, las condiciones

climáticas actuales y las tendencias del clima al cambio hacen que los datos presentados tengan cierto grado de incertidumbre.

Por último, aunque puede haber discrepancias de criterio sobre los valores de los caudales obtenidos para la microcuenca actual, de acuerdo a lo observado en el sitio, la posibilidad de que alguna crecida afecte las futuras estructuras es prácticamente imposible debido a la gran diferencia de nivel entre las futuras construcciones y el cauce de la quebrada.

7.4.3.5.2 Alcance del estudio:

Los resultados presentados en este estudio son solo aplicables para la microcuenca estudiada y

hasta el punto donde se desarrolla el proyecto del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, cualquier traslado de información de la microcuenca en estudio a otra microcuenca debe realizarse con las herramientas óptimas para ese trabajo, si no es así, no debería de utilizarse la información presentada en este trabajo para definir condiciones hidrológicas de otro proyecto.

El caudal transitado por el cauce de la quebrada hasta el punto donde termina el lote del proyecto

del EDIFICIOS DE DERECHO, TECNOLOGIAS DE LA SALUD, FARMACIA, BIOLOGIA, MUSICA, AULARIO, CITA, ESCUELA CITA, CICA, NEUROCIENCIAS, PARQUEO INTEGRAL, NANOCIENCIAS, CICLOTRON, Y PLAZA DE LA AUTONOMIA, puede ser utilizado como parámetro para determinar caudales de diseño, aguas abajo de este proyecto.


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7.4.3.6. Referencias bibliográficas:

Chow, Ven Te. 1994. HIDROLOGIA APLICADA. Colombia: Editorial McGraw‐Hill. Chow, Ven Te. 1994. HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS. Colombia: Editorial McGraw‐Hill Interamericana

S.A. Martín V, Juan P. 2003. INGENIERIA DE RIOS. España: Edicions UPC, S.L. Robert L. Mott. 1996. MECÁNICA DE FLUIDOS APLICADA. México: Editorial PEARSON. Koller L. 1977. HIDROLOGIA PARA INGENIEROS. Colombia: Editorial McGraw‐Hill Interamericana S.A. P.Novak, A.I.B. Moffat, C. Nalluri. 1996. ESTRUCTURA HIDRAULICAS. Colombia: Editorial McGraw‐Hill. Vahrson y Alfaro. 1995. INTENSIDAD, DURACIÓN Y FRECUENCIA DE LLUVIAS PARA DIFERENTES ZONAS

DEL PAÍS. San José. Rodriguez Piña, Ernesto. 1989. “REVISIÓN DE MÉTODOS DE DISEÑO HIDROLÓGICO E HIDRÁULICO DE

ALCANTARILLAS PARA CARRETERAS”. Tesis de licenciatura, Ingeniería Civil, UCR, Agosto 1989. Aparicio, F. 1992. “Fundamentos de Hidrología de Superficie”; Editorial Limusa; México D.F Dunne, T; Leopold, L. 1978. “Water in Environmental Planning”; W.H. Freeman and Company, Estados Unidos. Murillo, Rafael. 1994. “Estudio de Intensidades de lluvia en la cuenca del río Virilla”. Tesis para optar por el grado de licenciatura en ingeniería civil, Universidad de Costa Rica. 1994. Rojas Morales, Nazareth 2011. “Curvas de Intensidad Duración Frecuencia de algunas estaciones meteorológicas automáticas”; Instituto Meteorológico Nacional, Costa Rica. Villón Bejar, Máximo. “Hidrología”. Editorial Instituto Tecnológico. Vahrson W.‐G., Arauz I, Chacón R., Hernández G, Mora S.1990. “AMENAZA DE INUNDACIONES EN COSTA RICA; AMERICA CENTRAL, COMENTARIOS AL MAPA 1:500.000”. Informe a la Comisión de Emergencia Nacional (CNE) y al Centro de Prevención de Desastres Naturales en América Central (CEPREDENAC) Jiménez García, Fabio A. 2005. “MODELO DE DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL URBANOS, CON UNA APLICACIÓN EN MS EXCEL”. Tesis de licenciatura, Ingeniería en Construcción, ITCR, Noviembre 2005.


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7.4.3.7 Anexos

7.1. Mapa 7.4.1. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Hoja Cartográfica. 7.2. Mapa 7.4.2. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP sobre el mapa de riesgo de inundación de la Comisión Nacional de Emergencias. 7.3. Mapa 7.4.3. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Imagen aérea.


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7. Anexos

7.4.3.7.1 Mapa 7.4.1. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Hoja Cartográfica.


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7.4.3.7.2 Mapa 7.4.2. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP sobre el mapa de riesgo de inundación de la Comisión Nacional de Emergencias.


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7.4.3.7.3 Mapa 7.4.3. Ubicación de la cuenca de estudio y el AP según Imagen aérea.

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