ANEJO Nº 8 CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y RED DE DRENAJE

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1 ANEJO Nº 8 CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y RED DE DRENAJE PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 1 de 29

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3 3.5. CONDICIONANTES DE DISEÑO. DETERMINACIÓN DE CAUDALES PROCEDENTES DE CUENCAS EXTERIORES CÁLCULO DE LA RED DE DRENAJE...13 ANEJO Nº 8 CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y DRENAJE 4.1. MODIFICACIÓN DE LA O.D. 1 DENOMINACIÓN O.D.T CÁLCULO O.D.T.2 Y O.D.T CÁLCULO DRENAJE INTERIOR DE LA ROTONDA CÁLCULO DRENAJE RAMAL CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T INDICE 4.6. REVISIÓN DRENAJE DE LAS OBRAS DE DRENAJE O.D.T.6 Y O.D.T DRENAJE DEL RAMAL INTRODUCCIÓN CLIMATOLOGÍA CARACTERÍSTICAS GENERALES TEMPERATURAS PRECIPITACIONES HUMEDAD EL VIENTO HIDROLOGÍA DRENAJE DE LOS RAMALES RAMAL 04 Y RAMAL CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T CÁLCULO DE LA RED DE PLUVIALES OBTENCIÓN DEL DIÁMETRO COMPROBACIÓN DE VELOCIDADES CÁLCULODE LA CAPACIDAD DE LOS IMBORNALES SECCIONES DE LA ZANJA CÁLCULOS MECÁNICOS DE LAS CONDUCCIONES DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE CÁLCULO SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO REGIMÉN DE PRECIPITACIONES EXTREMAS COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA...11 APÉNDICES APÉNDICE Nº 1 CÁLCULO HIDROLÓGICO...19 APÉNDICE Nº 2 PLANOS RED DE PLUVIALES...27 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 3 de 29

4 APÉNDICE Nº 3 CÁLCULO MECÁNICO...29 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 4 de 29

5 1. INTRODUCCIÓN OBRA DE DRENAJE DIMENSIONES El objeto del Anejo de Climatología, Hidrología y Drenaje es la obtención de las variables metereológicas necesarias para la caracterización climática del ámbito geográfico de la actuación, así como la definición de las leyes de frecuencia de los caudales máximos correspondientes a la cuenca del enlace de la Avda. de Enrique Gimeno con la ronda sur de Castellón de la Plana. Una vez definidos estos parámetros se dimensionará el drenaje del futuro enlace que se proyecta, determinándose el número, tipo, ubicación y dimensiones de las obras de drenaje necesarias. El enlace actual se encuentra dotada de una de red de drenaje ya existente que se ha tenido en cuenta en el cálculo hidráulico en la zona de estudio. Para el dimensionamiento y adaptación de las obras de drenaje se ha procedido, en primer lugar, a una estimación de las precipitaciones de acuerdo con el estudio hidrológico realizado. En segundo lugar se ha hecho una descripción del área hidrológica constituida por la propia plataforma del enlace y la afectada por la misma, compartimentándola en subcuencas. Posteriormente, se han obtenido los caudales de cada zona. En tercer y último lugar se lleva a cabo el diseño de los elementos de drenaje necesarios para evacuar los caudales antes apuntados. Para ello se dimensionan, por una parte, los elementos de drenaje longitudinal de la plataforma de los viales, y por otra, se da continuidad al drenaje transversal existente. En la realización de los cálculos y diseños citados se ha seguido la Instrucción 5.2.I.C. "Drenaje Superficial. Actualmente el drenaje existente en el lugar de emplazamiento del futuro enlace está formado por: O.D.1 2 cajones de ancho 2,40m y altura 2,0m O.D.2 3 tubos de diámetro 600mm O.D.3 Una tajea formado por 3 ovoides de 0,90m de ancho O.D.4 4 tubos de diámetro 1000mm O.D.5 Canal de ancho 2,0m y altura 2,10m O.D.6 3 tubos de diámetro 500mm O.D.7 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m O.D.8 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m Estas obras de drenaje se encuentran enlazadas con las correspondientes cunetas. Indicar que toda la cuenca afectada en el enlace desemboca en el canal de drenaje de O.D.5. siendo esta obra de inferior capacidad hidráulica que el canal de entrada O.D.1 no existiendo constancia de la existencia de problemas de drenaje en el actual vial. Por esta razón se mantendrá en la medida de lo posible la actual red de drenaje mejorando en aquellos aspectos que puedan quedar afectados por el trazado del actual enlace. En el siguiente plano se indica la situación de las correspondientes obras de drenaje. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 5 de 29

6 AYUNTAMIENTO DE CASTELLÓN DE LA PLANA O.D.1 O.D.6 O.D.7 O.D.8 O.D.2 O.D.3 O.D.4 O.D.5 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 6 de 29

7 2. CLIMATOLOGÍA 2.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Las características climáticas de la zona en estudio son las propias del clima mediterráneo litoral (Mediterráneo Subtropical, según Papadakis), con inviernos templados cuyas temperaturas medias son de 10-11º C que se alcanzan en Enero. Los veranos son cálidos con temperaturas máximas medias de 26-27º en Agosto. Sus características climáticas vienen determinadas en gran parte por las propiedades físicas de la cubeta marina. Esta cubeta marítima del Mediterráneo, encerrada por montañas alpinas constituye un mar cálido y de gran evaporación, que mantiene el nivel térmico del aire. Las precipitaciones constituyen uno de los factores de mayor preocupación en la actualidad ya que se combinan grandes períodos de dominio seco, característicos de la configuración mediterránea, con intensos aguaceros en escasos períodos de tiempo TEMPERATURAS Las características principales de las temperaturas que se registran en la comarca de La Plana vienen determinadas por su situación en el Mediterráneo occidental. El mar Mediterráneo actúa como un gran termostato climático sobre esta comarca, suavizando las temperaturas frías en invierno, mientras que durante el verano contribuyen a refrescar los rigores del estío. La temperatura media anual registrada en el observatorio de Castellón-Almassora, en el período ha sido de 17,1º C, oscilando entre un verano caluroso pero no desmesurado, 24,6º C en Agosto, y un invierno suave con una media de 10,8º C en Enero. No obstante, se observa una sensible elevación térmica en la última década. Hay que remontarse a los valores extremos observados para hallar fenómenos excesivos. Así, la mínima absoluta se registró en 1956 con 7,5º C bajo cero en Castellón y la máxima de 39º C en el año En el cuadro siguiente se aportan datos de las temperaturas medias mensuales de las estaciones más próximas al área de estudio PRECIPITACIONES El régimen de precipitaciones es un elemento característico de la climatología de la comarca de la Plana, debido principalmente a su irregularidad; de hecho, durante el período de 1912 a 1991, la lluvia media anual registrada en el observatorio de Castellón - Almassora es de tan sólo 430 mm. Si esto supone un valor bajo de precipitaciones, su aspecto es más alarmante por cuanto que esta irregularidad se refleja en un coeficiente de variación pluviométrica del 32,5%. Como consecuencia de esto, durante el cuatrienio , con sólo 314 mm (un 70% de la media) se produjo un progresivo agotamiento y salinización de los acuíferos y recursos subterráneos. Podemos hablar, pues, de un dominio seco, que adquiere su perfecta configuración mediterránea en el aparatoso régimen de lluvias. Así, tras ese cuatrienio de gran sequía ( ), en Octubre de 1982 y en sólo unas horas, se produjeron intensísimas lluvias, que representaron el 50% de la media total anual, cifras superadas en 1989 con más de 150 mm en 24 horas a principios de Septiembre. En el cuadro siguiente se presentan los datos pluviométricos medios anuales y de los años seco y húmedo, de las principales estaciones meteorológicas próximas al trazado: En este marco de irregularidades, el ciclo anual de lluvias oscila entre un mínimo medio de 9 mm en el mes de Julio y unos máximos en Octubre con 93 mm, siendo este mes, con 7,5 días de precipitación media, la mayor representación dentro de las 67 jornadas de lluvia al año. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 7 de 29

8 Esta desestabilización atmosférica es producida principalmente por factores geográficos como son, la barrera orográfica de m de altitud que se eleva a menos de 30 Km de la costa y un segundo factor estacional que es el contraste térmico mar-tierra que, en los meses otoñales e invernales provoca un fuerte gradiente horizontal. La coincidencia de unas temperaturas medias en tierra de 18,2º C y de 24,2º C en el mar, junto con la ventilación marítima que predomina en el mes de Octubre, dota a este mes de las condiciones necesarias para dar los máximos registros de precipitaciones. A continuación se adjunta un cuadro con los datos pluviométricos medios mensuales de las estaciones más representativas de la zona considerada EL VIENTO Los vientos constituyen un elemento climático de gran interés por su singular relevancia para el cálculo de la evaporación. Por lo que respecta a las velocidades máximas, en el observatorio de Castellón, las máximas excepcionales se sitúan entre los 70 y 90 Km/h, oscilando generalmente la velocidad media entre 10 y 15 Km/h. Son vientos que frecuentemente tienen dirección NE y que junto a los vientos del E constituyen la banda de Llevant con un 25% anual de frecuencias. No obstante, en este elevado porcentaje contribuyen notablemente las brisas estivales, período en el que suponen más del 30%. Al Norte y al Sur de Llevant soplan el Gregal y el Xaloc, con poca frecuencia salvo en verano éste último, con frecuencial del 5 al 10%. Mayores son los del Llebeig o Garbí del SW que generalmente va ligado a lluvias seguras. Cabe destacar el Ponent, como el gran viento del sureste invernal, aunque sus mayores efectos de agostamiento se producen en verano HUMEDAD En base a los datos correspondientes a la evapotranspiración reflejados en el cuadro siguiente y atendiendo a la clasificación según J. PAPADAKIS, podemos considerar el régimen de humedad de la comarca de La Plana como Mediterráneo seco. Si comparamos estos datos con los pluviométricos aportados anteriormente se puede establecer los períodos de sequía, mes a mes, así como su duración, intensidad y situación en el ciclo anual, pudiéndose así, definir este régimen de humedad. La E.T.P. (Evapotranspiración potencial) máxima se produce en Julio (155 mm), coincidiendo con las mínimas precipitaciones. En el período estival se produce un déficit hídrico considerable. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 8 de 29

9 3. HIDROLOGÍA El objeto de este apartado es obtener el caudal máximo a evacuar por la red de drenaje del enlace objeto de este proyecto. Para realizar el cálculo se emplearán métodos hidrológicos basados en los datos de precipitaciones máximas y en las características físicas de las cuencas. Para la cuenca objeto del proyecto será necesario obtener las características físicas más importantes: - Superficie. - Longitud. - Cotas extremas. - Pendiente. Una vez calculado el caudal vertiente, se dimensionarán las obras de drenaje necesarias. Los criterios de diseño y dimensionado son los contenidos en la Instrucción 5.2.I.C. Drenaje Superficial DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE CÁLCULO El método de cálculo que se emplea para la obtención del caudal de la parcela, así como para el dimensionamiento del sistema hidráulico de drenaje, es una versión modificada del método hidrometeorológico recogido en la Instrucción 5.2.I.C. Drenaje Superficial. Dicha versión fue presentada por su autor (J.R. Témez) en una comunicación al XXIV Congreso de la Asociación Internacional de Investigaciones Hidráulicas (Madrid, 1991) y reproducida en lengua castellana en el nº 82 de la revista de Ingeniería Civil. Según este método el caudal punta de avenida, Q(m 3 /s), en el punto de cruce de la vaguada con el trazado, para un período de retorno dado, se obtiene mediante la expresión: - Tiempo de concentración, definido como: T c = 0,3 L 1 J 4 0,76 C = C. I. A Q = k 3,6 Coeficiente medio de escorrentía de la cuenca o superficie drenada. - siendo: A = Área de la cuenca o superficie drenada, en km2. L = longitud del cauce principal, en km. I = Intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno considerado y a un intervalo igual al tiempo de concentración en mm/h. J = pendiente, en tanto por uno. Se considerará un valor mínimo para el tiempo de concentración de 0,167 horas. k = Coeficiente que tiene en cuenta la falta de uniformidad en la distribución temporal del aguacero. La expresión utilizada para determinar el valor de k es función del tiempo de concentración, Tc, de la cuenca (fórmula de J.R. Témez): PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 9 de 29

10 k = 1 + 1,25 T c 1,25 T + 14 c El campo de aplicación de la formulación anteriormente expuesta, que modifica ligeramente la versión propuesta en la Instrucción 5.2-IC (MOPU, 1990), se amplía a cuencas de hasta km 2 y tiempos de concentración comprendidos entre 0,25 h y 24 h SELECCIÓN DEL PERIODO DE RETORNO La selección del caudal de referencia para el que se proyectará el sistema de drenaje está relacionado con la frecuencia de su aparición, que se puede definir por su periodo de retorno: cuanto mayor se éste, mayor será el caudal. La Tabla 1.2 de la Instrucción 5.2.I.C. Drenaje Superficial recoge los periodos de retorno mínimo que es aconsejable adoptar en elementos de drenaje superficial en función de la IMD en la vía afectada. Tabla 8: Periodos de retorno mínimos según Instrucción 5.2.I.C. Drenaje Superficial MÍNIMOS PERIODOS DE RETORNO (años) TIPO DE ELEMENTO Elementos de drenaje superficial de la plataforma y márgenes IMD EN LA VÍA AFECTADA ALTA MEDIA BAJA Obras de drenaje transversal 100 La intensidad de circulación de vehículos en el enlace se prevé alta, al considerarse el nudo de una obra de especial importancia en la circulación de la ciudad de Castellón. Indicar que las obras de drenaje transversal se considera un periodo de retorno de 100 años, aunque se considera una errata de la normativa REGIMÉN DE PRECIPITACIONES EXTREMAS Para determinar las duraciones y amplitudes de las tormentas de diseño correspondientes al periodo de retorno considerado, es necesario conocer el régimen de precipitaciones máximas probables asociado. La publicación de la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento en el año 1999 Mapa para el cálculo de máximas precipitaciones diarias en la España Peninsular, permite obtener, con una gran fiabilidad, una estimación de la precipitación máxima diaria asociada a distintos periodos de retorno. En dicho Mapa se representan dos familias de líneas. Para el punto geográfico deseado, una de ellas define el valor medio P de la ley de frecuencia de máximas precipitaciones diarias y la otra el coeficiente de variación Cv de dicha ley. A partir del cuadro que acompaña al Mapa, entrando con el coeficiente Cv se determina el factor regional Kt por el que se debe multiplicar el valor medio P para obtener la lluvia correspondiente a cada período de retorno T. No obstante, el valor de la precipitación máxima diaria deducida según lo expuesto, viene modificada según la expresión siguiente, para tener en cuenta la no simultaneidad de las lluvias máximas de un mismo período de retorno en toda la superficie. P d log A P d 1 para A > 1 km 2 = 15 P d = P d para A < 1 km 2 P d = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente a un período de retorno T (en mm.) P d = Precipitación máxima diaria deducida de las isomáximas correspondientes a un período de retorno T (en mm) Log A = Logaritmo decimal de la superficie de la cuenca A (en km 2 ) PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 10 de 29

11 El aguacero a efectos de cálculo quedará definido por la intensidad I (mm/h) de precipitación media, función de la duración del intervalo considerado y de la intensidad de precipitación media diaria (P d/24) para un período de retorno de referencia. La duración que se considera en los cálculos de I es igual al tiempo de concentración de la cuenca. C = Coeficiente de escorrentía P d = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente a un período de retorno T ( en mm.) Po = Umbral de escorrentía. La intensidad de precipitación media para un período de retorno dado se obtiene a partir de la siguiente expresión: I I I = 1 d I d 0,1 0,1 28 D 0,4 Además de las máximas precipitaciones diarias, el umbral de escorrentía supone uno de los parámetros básicos en el método de cálculo que se ha descrito. Se trata del parámetro que determina la componente de la lluvia que escurre por superficie. Su valor depende de las características del complejo suelo-vegetación de las cuencas y de las condiciones iniciales de humedad. Necesita ser conocido para aplicar el método de cálculo propuesto, pues como se ha visto interviene en la fórmula del coeficiente de escorrentía. D = Duración de la lluvia en horas. Se considera D = T c I = Intensidad de la lluvia media en un intervalo de duración D para un período de retorno dado I d = Intensidad de la lluvia diaria para ese mismo período de retorno (P d/24) A cada uso y tipo de suelo, en función de su pendiente, le corresponde un valor de escorrentía inicial (Po). El valor de Po se obtiene de la tabla 2.1 de la Instrucción 5.2.I.C. A partir de estos valores iniciales y de la distribución de usos de la Planta, se obtiene un umbral de escorrentía inicial. Este valor no tiene en cuenta la condición de humedad inicial del suelo y necesita ser afectado por un coeficiente corrector. Este coeficiente, que varía con la zona geográfica, lo proporciona la Instrucción 5.2.I.C. en la figura 2.5 Mapa del coeficiente corrector del umbral de escorrentía. I 1 /I d = Relación entre la intensidad de lluvia horaria y diaria (independientemente del período de retorno). Esta relación se obtiene del mapa de isolíneas recogida en la nombrada Instrucción 5.2.I.C COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA La expresión que evalúa el valor del coeficiente de escorrentía es la siguiente: ( P d P o )( P d + 23P o ) ( P + 11 ) 2 C=. d P o Donde PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 11 de 29

12 3.5. CONDICIONANTES DE DISEÑO. DETERMINACIÓN DE CAUDALES PROCEDENTES DE CUENCAS EXTERIORES En la zona del enlace entre la ronda Sur y la Avda. de Enrique Gimeno tenemos las siguientes obras de drenaje. La obra de drenaje O.D.1 desemboca en la subcuenca correspondiente al enlace. Se desconoce su cuenca así como el caudal de diseño. Por esta razón, se determinan OBRA DE DRENAJE DIMENSIONES SUPERFICIE (m2) SUPERFICIE ACUMULADA (m2) CAPACIDAD HIDRÁULICA(m3/s) O.D.1 2 cajones de ancho 2,40m y altura 2,0m m 2 X m 2 41,70 O.D.2 3 tubos de diámetro 600mm m 2 X m 2 3,68 O.D.3 Una tajea formado por 3 ovoides de 0,90m de ancho m 2 X m 2 4,85 O.D.6 3 tubos de diámetro 600mm m m 2 1,01 O.D.7 Tajea formada por tres orificios de ancho 0,70m m m 2 3,04 O.D.5 Canal de ancho 2,0m y altura 2,10m m 2 X m 2 17,69 SUPERFICIE DE CUENCA DEL ENLACE S= m 2. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 12 de 29

13 Se puede observar que la capacidad hidráulica de la O.D.1 es superior de la O.D.5. Si consideramos que solo tenemos el caudal de la O.D.5 (Q=17,7m 3 /s), el calado en la obra de drenaje es de 1,0m, que supone una situación mas realista, ya que no supone que el caudal pasa por encima de la actual N-340. Sin embargo este caudal queda limitado por la existencia de 3 tubos de 600mm, por el que solo puede pasar un caudal de 3,68m 3 /s. Luego en la red actual existe una contradicción de caudales. Para ello determinaremos previamente el caudal total de la cuenca, y posteriormente por diferencia se obtiene el caudal entrante en la misma. Si el caudal total producido en la cuenca es de 2,43m 3 /s, para un periodo de retorno de 100 años, tenemos que el caudal entrante es de Q= 17,7-2,43 = 15,27m 3 /s, que corresponde con un calado de 0,95m. 4. CÁLCULO DE LA RED DE DRENAJE Se realiza a continuación una descripción y cálculo de la red de drenaje actual MODIFICACIÓN DE LA O.D. 1 DENOMINACIÓN O.D.T.1 La obra de drenaje O.D.1 está formada por dos cajones de dimensiones interiores 2,40 m de ancho y altura 2,0 m. De acuerdo con lo indicado anteriormente será modificada con un caudal de 15,3m 3 /s CÁLCULO O.D.T.2 Y O.D.T.3 Las obras de drenaje O.D.T.2 y O.D.T.3 corresponden actualmente con la cuneta lateral existente en la antigua N-340. La cota inferior del canal es de 44,30m, siendo la cota final de 44,20 m en una longitud de 40,25 m luego con una pendiente de 0,0025. El caudal de cálculo corresponde a Q=0,07 m 3 /s, que corresponde a un área de 2298m 2 con un umbral de escorrentía de P0=4mm. La rotonda en este punto tiene una cota de 44,87 m, si descontamos 0,80 m correspondiente a la definición de firmes tenemos una cota de 44,07 m, que es una cota inferior a la actual, por lo que será necesario realizar un sifón por debajo de la rotonda. Este sifón tendrá unas dimensiones de dos cajones 2,0 x 2,0 m. Para dicho caudal, con un tubo de diámetro 800mm con una pendiente de 0,002 tiene una capacidad de 0,52m 3 /s, suficiente para el drenaje de la zona afectada. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 13 de 29

14 4.3. CÁLCULO DRENAJE INTERIOR DE LA ROTONDA El drenaje del interior de la rotonda se realizará mediante los correspondientes imbornales dispuestos en el perímetro exterior de la misma. Dicho drenaje quedará afectado por el caudal procedente de los siguientes ramales. RAMAL SUPERFICIE CAUDAL Nº IMBORNALES RAMAL ,03 1 RAMAL , CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.5 Esta obra de drenaje actualemte está formada por tres tubos de hormigón de diámetro 500mm, con una capacidad hidráulica de 1,01m3/s. La idea del diseño es conservar esta red de drenaje, que recoge las aguas de la mitad de rotonda, así como la parte correspondiente al paso superior de la ronda este. RAMAL ,06 2 RAMAL ,04 1 RAMAL ,04 1 ROTONDA ,22 6 Si adoptamos un imbornal con una reja de 50x30 cm y un pinto del bordillo de 12 cm, se obtiene que es capaz de absorber un caudal de 40,0 l/s. El área afectada es de S=6.040m2, paso superior, y S=4.393m2, con un umbral de escorrentia de P0=(( ,6x4.393)x4+0,4x4.393x20)/10.433=6,69mm, le corresponde un caudal de 0,35m 3 /s., este caudal se mantendrá mediante los 3 tubos de 600mm, donde se conectarán el tubo de diámetro 400mm, a un pozo de registro, resultando finalmente un caual de Q=0,35+0,02=0,37m 3 /s que puede unirse a un tubo mayor de diámetro 800mm., que recogerá todas las aguas del enlace hasta las obras de drenaje O.D.T 6 y O.D.T.7. Estos imbornales se conectarán a un colector para un caudal total 0,42m 3 /s, a un tubo de hormigón armado de diámetro 800mm con una pendiente de 0, CÁLCULO DRENAJE RAMAL 01 El ramal 01 tiene una superficie de S=471,60 m 2, este ramal tiene una pendiente media del 3%. Considerando en este tramo un umbral de escorrentía P0 = 4mm tenemos un caudal de 0,02 m 3 /s. Dicho caudal se puede canalizar en un tubo de drenaje de dimensiones de 400mm con una pendiente del 2%. El caudal se recoge en los correspondientes imbornales de si adoptamos los imbornales con reja de dimensiones de 50x30 cm y un pinto del bordillo de 12 cm, se obtiene que es capaz de absorber un caudal de 40,0 l/s. Luego adoptamos disponer imbornales cada 25m REVISIÓN DRENAJE DE LAS OBRAS DE DRENAJE O.D.T.6 Y O.D.T.7 Actualmente estas obras de drenaje están constituidas por dos tajeas formada por dos orificios de dimensiones 0,70x0,70m. Estas tajeas recogen las aguas tanto de la cuneta superior como de las procedentes de la ciudad del transporte que se recogen en 7 imbornales de 70x30cm. Por esta razón se mejorarán los imbornales existentes y se reconstruirá el paso de las obras de drenaje mediante sendos 3 tubos de 800mm en el mismo punto de conexión mejorando de esta forma la capacidad hidráulica. La capacidad hidráulica actual de cada una de las tajeas es de 3,04m3/s, y la mejora realizada supone una capacidad de 3,54m3/s con una pendiente del 1%. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 14 de 29

15 4.7. DRENAJE DEL RAMAL 06 Este ramal discurre desde el enlace con la ronda Sur hasta la rotonda. La superficie del ramal es de S=1925m2, con un umbral de escorrentía de P0=10mm, con una pendiente media del 2,90%, lo que supone un caudal de 0,07m3/s, esta agua puede recogerse en parte en una cuneta lateral triangular de altura 1,0m y ancho 1m, hasta una reja de dimensiones 0,50x05,0m y la otra mediante imbornales de 50x30cm que desembocan en un tubo de diámetro de 400mm. 5. CÁLCULO DE LA RED DE PLUVIALES El dimensionamiento de los colectores se ha efectuado para el caudal de diseño obtenido del cálculo hidrológico. Con este caudal se ha obtenido el diámetro necesario de colector y se han comprobado las velocidades OBTENCIÓN DEL DIÁMETRO Con la hipótesis de flujo uniforme a sección llena, utilizando la fórmula de Maning, el diámetro de diseño es el siguiente: 4.8. DRENAJE DE LOS RAMALES RAMAL 04 Y RAMAL 05 Estos ramales resultan perimetrales al enlace. Sus aguas se recogerán en una cuneta n Q D = 1,548 ( i d 3 / 8 ) perimetral. La superficie de la cuenca es de S=2.860m 2, con un umbral de escorrentía de P0=4mm, con una pendiente media de 0,3%, resultando un caudal de 0,09m 3 /s. donde: La cuneta prevista tendrá unas dimensiones de trapezoidales de base 0,5m/ 1,5m y altura 1,2m. Q: caudal (m3/s). n: coeficiente de rugosidad de Manning. i: Pendiente geométrica CÁLCULO OBRA DE DRENAJE O.D.T.4 La obra de drenaje O.D.T. 4, recoge las agua de la rotonda, mas las aguas entrantes por la obra de drenaje O.D.T.1. Las aguas de drenaje de la rotonda se recogen con un tubo de hormigón arrmado de diámetro 800mm. En cambio el caudal entrante por la O.D.T1 resulta ser 15,3m3/s, que puede ser conducida mediante una serie de tres cajones de dimenesiones 1,5m de base con una altura de 1,2m, con una pendiente del 0,01%. Finalemente esta agua se reconducen con las procedentes de la cuneta exterior mediante un canal de ancho 5m y altura 1,2m con una pendiente del 0,5% hasta encontrar el canal de desagüe definitivo. El diámetro interior dispuesto es el diámetro comercial inmediatamente superior. El coeficiente de rugosidad empleado es de 0,01, correspondiente al material del tubo por el que hemos optado (Polietileno corrugado). La pendiente geométrica elegida es la correspondiente al cumplimiento de las condiciones de velocidades y ajuste del diámetro interior COMPROBACIÓN DE VELOCIDADES La velocidad se obtiene con la siguiente expresión: La idea del diseño es conservar esta red de drenaje, que recoge las aguas de la mitad de rotonda, así como la parte correspondiente al paso superior de la ronda este. V = D 2 8 Q ( θ senθ ) PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 15 de 29

16 donde: Q: caudal (m3/s). n: coeficiente de rugosidad de Manning. D : diámetro interior de la tubería θ: ángulo en radianes de la superficie mojada, que se obtiene resolviendo la siguiente ecuación: D Q n 5 2 ( θ senθ ) θ = 0 i 3 donde: n: coeficiente de rugosidad de Manning. I: pendiente geométrica Se comprueba que la velocidad no supera los 4 m/s, siendo este valor el límite extremo admisible para los tubos de hormigón, y a partir de éste es fácil de que se produzcan erosiones. Para evitar problemas de sedimentaciones se procura que la velocidad mínima sea superior a 1,2 m/s PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 16 de 29

17 5.3. CÁLCULODE LA CAPACIDAD DE LOS IMBORNALES Según la Instrucción 5.2-IC de Drenaje Superficial del MOPU, la capacidad de desagüe de un conjunto de sumideros o imbornales no deberá ser inferior al doble del caudal de referencia, en previsión de obstrucciones o perturbaciones del flujo. Teniendo esto en cuenta y considerando el caudal de diseño obtenido, es decir, l/s, deberemos comprobar que la capacidad del imbornal propuesto es mayor que 100,5 l/s. Siguiendo con las indicaciones de la citada Instrucción vamos a considerar la capacidad de un imbornal con reja de dimensiones 50x30 cm. Para poder determinar el caudal que es capaz de absorber el imbornal se presentan dos posibles casos. El primero de ellos es de aplicación cuando la columna de agua sobre la reja sea menor de 12 cm. En este caso se podrá usar la fórmula del vertedero: siendo: ( l ) 3 2 L * H Q = s 60 L (cm) perímetro exterior de la rejilla supuesta desprovista de barras. H (cm): la profundidad del agua. D(cm): la altura de la abertura. Para los casos intermedios se procederá a la interpolación de los datos. En nuestro caso diferenciamos el caudal a recoger por la propia Ronda que será recogida procedente de En nuestro caso vamos a considerar una reja de 75x30 cm y un pinto del bordillo de 15 cm, luego deberemos interpolar los resultados anteriores para este valor. Reja en punto bajo, con h.agua <15 cm Ancho (cm) Profundo (cm) P(cm) y (cm) Q (l/s) , ,332 Reja en punto bajo, con h.agua >40cm S (m2) H (cm) Q (l/s) 0, ,9 H (cm) la profundidad del agua desde el borde inferior de la abertura, medida en su centro. Estimación según reja de fábregas B-22BDA El segundo caso se aplicará cuando la altura de agua sobre el imbornal sea mayor de 40 cm. En este caso se empleará la fórmula del orificio. siendo: Q ( l ) S(m 2 ): el área del sumidero. s D = 300* S * H Corrección por rasante inclinada y (m) Q (l/s) 0,12 110,4 0,15 120,6 Pendiente F.C. Q (l/s) 0,032 0,679 81,9 0,029 0,698 84,2 0,006 0, ,5 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 17 de 29

18 Corrección por rejas transversales 0,548 Q (l/s) 44,9 46,2 60,6 En función de la pendiente del tramo considerado comprobamos que el caudal absorbido por cada uno de los imbornales varia entre 44,9 y 60,6 l/s SECCIONES DE LA ZANJA La zanja tiene sección trapezoidal con talud 1H:5V. El ancho en la base resulta de dejar 20 cm de ancho al lado de la conducción. La tubería está envuelta en un relleno de arena hasta 30 cm por encima de su generatriz superior y dejando una cama de asiento de 15 cm por debajo. El resto de la zanja se rellena con material adecuado procedente de la excavación CÁLCULOS MECÁNICOS DE LAS CONDUCCIONES Las conducciones serán tubos de hormigón en masa de enchufe-campana con junta de goma, y tubos de hormigón armado de diámetro 400, 600 mm y 800 mm se emplearán tubos de hormigón armado de enchufe-campana con junta de goma. El tipo de conducciones es de Serie C, que está caracterizada con un valor mínimo de la carga de aplastamiento de Kp/m 2. Las características físicas y resistentes de éstas se definen en el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Tuberías de Saneamiento de Poblaciones. PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 18 de 29

19 APÉNDICE Nº 1 CÁLCULO HIDROLÓGICO PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 19 de 29

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21 FIGURA 1- MAPA DE ISOLÍNEAS I1/Id (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990) FIGURA 2- MAPA CORRECTOR DEL UMBRAL DE ESCORRENTÍA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990) PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 21 de 29

22 FIGURA 3- ESTIMACIÓN INICIAL DEL UMBRAL DE ESCORRENTIA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990) FIGURA 4- ESTIMACIÓN INICIAL DEL COEFICIENTE ESCORRENTIA (INSTRUCCIÓN 5.2-IC DRENAJE SUPERFICIAL, MOPU 1990) TIPO DE TERRENO PENDIENTE (%) UMBRAL DE ESCORRENTÍA Rocas permeables Rocas impermeables >3 3 <3 5 >3 2 <3 4 Firmes granulares sin pavimento 2 Adoquinados 1,5 Pavimentos bituminosos o de hormigón 1 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 22 de 29

23 FIGURA 5- MAPA PARA EL CÁLCULO DE MÁXIMAS PRECIPITACIONES EN LA ESPAÑA PENINSULAR, MOPU 1990 PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 23 de 29

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25 DETERMINACIÓN DE CAUDALES Fórmula de cálculo (= Método Racional Modificado J.R. Témez 3) b) I 1 = intensidad horaria de precipitación T c) Tch = Duración del intervalo que se refiere, se tomará igual a tc ( tiempo concentración) Q = C. A. It k 3,6 Pd a) Id = 24 Q = Caudal de Cálculo en el punto de desagüe (m 3 /s) C = Coeficiente medio de escorrentía Pd = Precipitación total diaria para T máximas lluvias diarias en la España Peninsular P 25 = KT x P A = Área superficie drenada (km 2 ) I t = Intensidad media de precipitación correspondiente al periodo de retorno y para una duración del aguacero igual a tc (tiempo concentración) (mm/h). K = Coeficiente uniformidad. Cv =0,51 T = 25 años Kt = 2,068 A) SELECCIÓN PERIODO RETORNO KT Ξ Factor ampliación Véase justificación en el apartado 3.2 del presente Anejo nº7. T = 25 años B) INTENSIDAD MEDIA DE PRECIPITACIÓN Castellón de la Plana I I d = I I t 1 d t P (Castellón de la Plana) = 75 mm/día P 25 = 2,68 x 75 mm/día = 155,1 mm/día a) Id = Intensidad media diaria precipitación T Id = 155,1 m / día 24h = 6,462mm / h PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 25 de 29

26 I b) 1 = 11 Id c) t = Tc C = Pd P O 1 Pd P o pd P o P o Ξ Umbral de escorrentía (mm) TIEMPO CONCENTRACIÓN ZONA URBANA P O (pavimentos bituminosos) = 4 mm Tc = L 0,3X 1 / 4 J 0,76 L(KM) Ξ longitud cauce = 0,325 km ZONA JARDINERÍA P o (Jardinería)=20 mm A partir de estos valores se obtienen los caudales indicados en las tablas de resultados. J(m/m) Ξ pendiente media = 0,003 Tc = 0, 38h Por lo tanto, I1 It = Id Id 0,1 0,1 28 t 0, ,1 0,1 mm 28 0,38 It = 6,462 1 / h 0,1 ( 11) 28 = 124,34mm h It = 124,34mm / h C)ESCORRENTÍA PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 26 de 29

27 APÉNDICE Nº 2 PLANOS RED DE PLUVIALES PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 27 de 29

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29 LEYENDA PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 01. ANEJO Nº8 CLIMATOLOGÍA, HIDROLOGÍA Y RED DE PLUAVILES ENERO 2009

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31 APÉNDICE Nº 3 CÁLCULO MECÁNICO PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN REMODELACIÓN ENLACE AVDA. DE ENRIQUE GIMENO CON RONDA SUR EN CASTELLÓN DE LA PLANA 29 de 29

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34 Clase 135

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