Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua
UNAN- Managua
Recinto Universitario “Rubén Darío”
Facultad de Ciencias e Ingeni...
Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua.
Protocolo de investigación.
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CONTENIDO
I- INTRODUCCIÓN................
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I- INTRODUCCIÓN
EL cauce 18 de Mayo es...
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II- ANTECEDENTES
Como es de conocer lo...
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III- JUSTIFICACIÓN
Cada día en la ciud...
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IV- OBJETIVOS
4.1 Objetivo general.
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Protocolo de investigación.
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V- MARCO TEÓRICO
5.1 Definición de cau...
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Corriente que tiene una velocidad V. L...
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En el método racional, se supone que l...
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5.2.1 Procedimiento para la obtención...
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 Los datos anteriores se grafican en...
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5.4.3 Levantamiento de perfile de las...
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Inundaciones pluviales: Es la que se ...
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El conocimiento de las zonas con dife...
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VI- DISEÑO METODOLÓGICO
6.1 Tipo de i...
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6.3 Recursos y métodos para analizar ...
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Protocolo de investigación.
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6.4 Cronograma de trabajo.
Tabla2. Cr...
6.5 Presupuesto en la realización del protocolo de investigación.
Tabla3. Presupuestode gastosdel protocolode investigació...
VII- REFERENCIAS
INETER, I. N. (2001). Amenazas Naturales de Nicaragua. Managua: Inpasa.
Castillo, J. G. (1978). Guía prác...
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Protocolo de investigación.
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VIII- ANEXOS
Ilustración 4. Macro loc...
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Protocolo de investigación.
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Ilustración4. Micro localizacióndel b...
Ilustración 5. Mapa de los 57 puntos críticos de inundación de Managua.
Fuente: Ejército de Nicaragua y alcaldía de Managu...
8.1 Matriz de identificación del tema.
Tabla4. Matriz de identificacióndel tema.
Fuente: Elaboración propia.(2015).
Área d...
Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua.
Protocolo de investigación.
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8.3 Matriz bibliográfica.
Tabla6. Mat...
Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua.
Protocolo de investigación.
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8.4 Matriz de Marco Lógico para inves...
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Protocolo de investigación.
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Definir a
través de un
análisis
hidrá...
Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua.
Protocolo de investigación.
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Definir a
través de un
análisis
hidrá...
Asignatura de investigación aplicada - UNAN Managua
Informe final del protocolo de investigación.
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Protocolo de investigación. identificación de áreas de inundacion en tramo crítico del cauce “18 de mayo” de Managua

  1. 1. Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua UNAN- Managua Recinto Universitario “Rubén Darío” Facultad de Ciencias e Ingenierías Departamento de Construcción Protocolo de Investigación. Tema: Identificación de áreas de inundaciones en tramo crítico del cauce “18 de Mayo”, en el distrito No. 5 de Managua. Docente:  Dr. Víctor Rogelio Tirado Picado. Expositores: Carnet:  Joel Enrique Santana Peña. 11-04159-1  Oscar Danilo González González. 11-04121-7 Fecha de entrega:  Abril de 2015 Porque Jehová da la sabiduría, y de su boca viene el conocimiento y la inteligencia. El provee de sana sabiduría a los rectos; Es escudo a los que caminan rectamente. Proverbios 2: 6-7
  2. 2. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 2 CONTENIDO I- INTRODUCCIÓN............................................................................................................ 3 II- ANTECEDENTES....................................................................................................... 4 III- JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................ 5 IV- OBJETIVOS................................................................................................................ 6 4.1 Objetivo general. ........................................................................................................ 6 4.2 Objetivos específicos. ................................................................................................. 6 V- MARCO TEÓRICO..................................................................................................... 7 5.1 Definición de caudal máximo. ..................................................................................... 7 5.2 Determinación del caudal para las áreas críticas identificadas en el estudio....................11 5.3 Estudio topográfico en el levantamiento de las áreas críticas del cauce..........................13 5.4 Descripción de amenaza ante inundaciones..................................................................17 5.4.1 Definición de inundación. ...................................................................................17 5.4.2 Tipos de amenazas por inundaciones. ..................................................................18 5.4.3 Estudios realizados en Managua..........................................................................21 5.5 Medidas de mitigación y seguridad ante inundaciones..................................................22 5.5.1 Recomendaciones mínimas necesarias.................................................................22 5.5.2 Recomendaciones en el ámbito constructivo.........................................................23 VI- DISEÑO METODOLÓGICO......................................................................................25 6.1 Tipo de investigación. ................................................................................................25 6.2 Técnicas para el procesamiento de datos......................................................................25 6.3 Recursos y métodos para analizar la información. ........................................................26 6.4 Cronograma de trabajo...............................................................................................27 6.5 Presupuesto en la realización del protocolo de investigación.........................................28 VII- REFERENCIAS..........................................................................................................29 VIII- ANEXOS.................................................................................................................30 8.1 Matriz de identificación del tema................................................................................33 8.2 Matriz de objetivos. ...................................................................................................33 8.3 Matriz bibliográfica. ..................................................................................................34 8.4 Matriz de Marco Lógico para investigación (M.M.L)...................................................35 8.5 Matriz de operación de las variables............................................................................38
  3. 3. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 3 I- INTRODUCCIÓN EL cauce 18 de Mayo está ubicado en el distrito No. V de la ciudad de Managua, que corresponde al barrio 18 de Mayo; la zona en estudio está poblada en su mayoría en la sección transversal del cauce que es una área de alto riesgo por las inundaciones que se han presentado por las fuertes precipitaciones ocurridas en los últimos 2 años; en donde afectan aproximadamente 42 viviendas, en su mayoría las familias se ven obligadas a asentar sus viviendas en esa zona de riesgo por la falta de ubicación en otros lugares de menor peligro. Generalmente la zona de estudio que se analizara es una zona de mucho riesgo para las familias que habitan en las laderas del cauce, teniendo en cuenta que es un cauce natural que mide unos 5 kilómetros de longitud y cerca de 7 metros en su sección transversal, el caudal que circula en periodo de invierno es fuerte porque en el desembocan otros pequeños cauces de menor caudal pero que se unen en uno solo en la zona de aguas abajo que son las áreas a determinar por el estudio a realizarse en el cauce 18 de Mayo. La realización de este estudio hidrológico e hidráulico es fundamental para determinar las áreas más críticas del cauce teniendo en cuenta los parámetros de un diseño hidráulico tales como tirante crítico, área mojada, pendiente y caudal. Para el proceso de este trabajo es necesario recopilar información de fuentes especializadas en el área hidrológica, principalmente INETER, un ente del estado que proporciona la regulación o manipulación de cada uno de los datos de geología y meteorología. Con la información que se recopile se hará el cálculo de factores Hidrometeorológicos fundamentales de las secciones que se limiten como las más críticas del cauce, así mismo será de importancia los mapas de los cauces y presas hidrológicas que facilite la Alcaldía de Managua para tener una mayor exactitud del cauce en sus forma natural. Los parámetros de importancia que se calcularan serán el caudal máximo de cada una de las áreas críticas, la topografía del cauce en sus secciones transversales como longitudinales, velocidad, área, tirante crítico etc.; además se determinaran las curvas IDF para distintos periodos de retorno, además es importante realizar algunas valoraciones estadísticas para lograr resultados que permitan un análisis más técnico de la zona en estudio. Se realizara un plano de amenazas para tener mayor información de las zonas de riesgo y así evitar y prohibir el asentamiento de población en la zona o áreas críticas que resulten del estudio del cauce 18 de Mayo.
  4. 4. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 4 II- ANTECEDENTES Como es de conocer los estudios técnicos para un proyecto o anteproyecto son: estudio topográfico, de suelo, hidráulico, hidrológico y ambiental; muchas veces si se completan los estudios básicos y otros como el hidrológico o ambiental, se asumen o se deducen de historiales del sitio. Según una visita hecha al ingeniero Freddy Sarrias, director de drenaje pluvial de la alcaldía de Managua, explico: “En ese cauce solo se han hecho estudios topográficos y de suelo, que datan del año 1996 y obviamente las condiciones han cambiado y no se pueden hacer estimaciones de cualquier tipo con datos desfasados”. El barrio 18 de mayo se fundó a finales de 1980 e inicios de 1990, se localiza en el distrito No. 5 de Managua (ver ilustración 1 en anexos). A principios era un asentamiento, pero comenzó a urbanizarse durante la administración del excelentísimo alcalde Herty Lewites, a través del programa de renovación urbana (PRU), en ese entonces había 901 lotes, 930 familias y 4112 habitantes. El barrio colinda al este con el barrio Walter Ferreti y al oeste con el residencial Lomas del Valle. Los puntos críticos de inundación en el distrito No. V se localizan en el reparto Schick I etapa, entrada a las Colinas, barrio Grenada, barrio Germán Pomares, barrio 18 de mayo y asentamiento 22 de enero. Los cauces han sido la amenaza permanente del barrio 18 de mayo, éste barrio que en el mapa tiene “forma de botella” (ver ilustración 2 en anexos), se encuentra atrapado entre dos cauces. En años pasados, cuando llovía quedaba aislado y era imposible que sus habitantes entraran, por si fuese poco es atravesado por una falla sísmica. Con todo ello, el barrio se ha desarrollado a través del PRU, constando actualmente de un puente que une el sureste y noreste del barrio, lotificación y legalización de terrenos, adoquinado de varias calles y mantenimiento de otras; no se hizo más por falta de fondos del proyecto. Sin embargo, Rodríguez explica que con lo adelantado el barrio quedó en un nivel de urbanización progresiva. Entre los pendientes, en ese momento, quedaron la estabilización del puente y la instalación de gaviones.
  5. 5. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 5 III- JUSTIFICACIÓN Cada día en la ciudad de Managua ocurren tragedias tales como accidentes, fenómenos naturales, inundaciones entre otros, el jueves 16 de octubre de 2014 ocurrió algo lamentable en Managua, el muro perimetral que separaba el residencial Lomas del Valle con el barrio 18 de Mayo, con altura aproximada de 15 metros, hecho de piedras canteras y losetas, ubicado al borde del cauce, se derrumbó causando la muerte de nueve personas, varios heridos y cuantiosas pérdidas materiales que dejó en albergue a todas las familias que moraban en áreas cercanas al cauce. Por ello se decidió realizar esta investigación para solucionar ésta necesidad actual de la población del barrio 18 de Mayo. De acuerdo a una entrevista hecha a Marco Antonio Bello, un poblador del barrio, dijo que estuvo en un albergue y que recuerda a su madre, quien se desempeñaba de doméstica y era muy creyente. Dice que ella temía por el muro y que insistió muchas veces a los encargados del barrio por parte del gobierno sandinista; quienes son los Consejos del Poder Ciudadano (CPC), pero nadie le escucho. Fue un muro mal hecho, con piedras desgastadas, sin varillas de refuerzo, recuerdo que trabajaron varios chavalos que no tenían nada de experiencia, concluyó Bello. Además, no solo a causa de ese “jueves lamentable”, el día que se desplomó el muro; es que se realiza ésta búsqueda, sino que en toda la capital hay cauces peligrosos porque algunos están sin revestir, no les dan mantenimiento o ya no proveen capacidad para el caudal. Así que simplemente se eligió uno de los tantos suplicios con que los capitalinos bregan a diario. “La Alcaldía debe asumir su responsabilidad de manera integral, en acciones asistenciales cuando ya tiene la emergencia de frente, como ahorita con la reubicación de familias en riesgo, pero si realizaran las demás funciones oportunamente no se llegaría a las tragedias”. (Selma Herrera Ruth, 2014). Especialista en políticas públicas y temas ambientales.
  6. 6. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 6 IV- OBJETIVOS 4.1 Objetivo general.  Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, perteneciente a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC- RAS. 4.2 Objetivos específicos.  Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante.  Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales.  Realizar análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado ante diferentes periodos de retorno.  Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos.  Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones.
  7. 7. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 7 V- MARCO TEÓRICO 5.1 Definición de caudal máximo. 5.1.2 El caudal: Esta dado en (𝑚3 /seg, litros/seg) que, aunque se trata de un dato instantáneo, pueden referirse al valor medio de distintos periodos de tiempo. Métodos para medir caudales. Entre los más conocidos tenemos los siguientes:  Volumétrico.  Método área velocidad.  Dilución con trazadores.  Método área pendiente.  Limnímetros.  Vertederos de aforo. Método volumétrico: La forma más sencilla de calcular los caudales pequeños es la medición directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. La corriente se desvía hacia un canal o tubería que descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cronómetro. Para los caudales de más de 4 l/s, es adecuado un recipiente de 10 litros de capacidad que se llenará en segundos Para caudales mayores, un recipiente de 200 litros (Turriles) puede servir para corrientes de hasta 50 1/s. Calculo del área: Este método consiste básicamente en medir en un área transversal de la corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se puede obtener luego el caudal. El lugar elegido para hacer el aforo o medición debe cumplir los siguientes requisitos: La sección transversal debe estar bien definida y que en lo posible no se presente erosión o asentamientos en el lecho del río, debe tener fácil acceso, debe estar en un sitio recto, para evitar las sobre elevaciones y cambios en la profundidad producidos por curvas. El sitio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo, que puedan producir remansos que afecten luego los valores obtenidos con la curva de calibración. Calculo de Velocidad con flotadores: Son los más sencillos de realizar, pero también son los más imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisión. Con este método se pretende conocer la velocidad media de la sección para ser multiplicada por el área, y conocer el caudal, según la ecuación de continuidad. 𝐴1 𝑉1 = 𝐴2 𝑉2 Ecuación 1. Cálculo de Velocidad con molinete o correntómetro: El principio de la medición de velocidad con molinete es el siguiente: Supóngase un molinete puesto en un punto de una
  8. 8. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 8 Corriente que tiene una velocidad V. La longitud S, es el recorrido de una partícula fluida moviéndose a lo largo del contorno completo de la línea que determina una vuelta de la hélice. La situación es análoga al suponer quieta el agua y el molinete desplazándose a través de ésta con velocidad V. Para un desplazamiento S, la hélice también dará una vuelta. Para un movimiento uniforme, 𝑉 = 𝑆/𝑇 Ecuación 2. El espacio, S, recorrido por la hélice, o por la partícula líquida a través de ésta, se representa por el número de rotaciones, N, que da el molinete en t segundos. Luego: 𝑉 = 𝑁/𝑡 Ecuación 3. Como existen fricciones en las partes mecánicas del aparato, es necesario introducir un coeficiente de corrección, b. Entonces 𝑉 = 𝑏 ∗ 𝑁/𝑡 Con la sensibilidad del aparato se hace sentir a partir de determinada velocidad mínima, a, que en general, es del orden de 1 cm/s, por debajo de la cual el aparato no se mueve, la ecuación del aparato se transforma en: Donde n = N/t y, que es la frecuencia de giro, se tiene: 𝑉 = 𝑏 ∗ 𝑛 El espacio, S, recorrido por la hélice, o por la partícula líquida se transforma en: Ecuación 4. 𝑉 = 𝑎 + 𝑏 ⋅ 𝑛 V: velocidad de la corriente (𝑚/𝑠) N: número de revoluciones de la hélice en la unidad de tiempo (rad/s) A: constante de paso hidráulico, obtenida experimentalmente en ensayos de arrastre (m). B: constante que considera la inercia y la mínima velocidad para que la hélice se mueva (m/s). Ecuación que corresponde a una línea recta. Los aparatos vienen con su respectiva ecuación 5.1.3 Método racional. El método que se utilizara para el cálculo del caudal máximo es el método racional teniendo presente que el uso de este método, tienen una antigüedad de más de 100 años, y que se ha generalizado en todo el mundo. El método puede ser aplicado a pequeñas cuencas de drenaje agrícola, aproximadamente si no exceden a 1300 has o 13 kilómetros cuadrados. . En el método racional se obtiene la máxima escorrentía ocasionada por una lluvia, se produce cuando la duración de ésta es igual al tiempo de concentración (t). Cuando así ocurre, toda la cuenca contribuye con el caudal en el punto de salida. Si la duración es mayor que el tc, Contribuye toda la cuenca, pero en ese caso la intensidad de lluvia es menor, por ser mayor su duración y, por tanto, también es menor el caudal. Si la duración de lluvia es menor que la t, la intensidad es mayor, pero en el momento en el que acaba la lluvia, el agua caída en los puntos más alejados aún no ha llegado a la salida; sólo contribuye una parte de la cuenca a la escorrentía, por lo que el caudal será menor. Aceptando este planteamiento, el caudal máximo se calcula por medio de la siguiente expresión, que representa la fórmula racional.
  9. 9. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 9 En el método racional, se supone que la máxima escorrentía ocasionada por una lluvia, se produce cuando la duración de ésta es igual al tiempo de concentración (t). Cuando así ocurre, toda la cuenca contribuye con el caudal en el punto de salida. Si la duración es mayor que el tc, Contribuye asimismo toda la cuenca, pero en ese caso la intensidad de la lluvia es menor, por ser mayor su duración y, por tanto, también es menor el caudal. Si la duración de la lluvia es menor que la t, la intensidad de la lluvia es mayor, pero en el momento en el que acaba la lluvia, el agua caída en los puntos más alejados aún no ha llegado a la salida; sólo contribuye una parte de la cuenca a la escorrentía, por lo que el caudal será menor. Aceptando este planteamiento, el caudal máximo se calcula por medio de la siguiente expresión, que representa la fórmula racional: 𝑄 = 0.2778 𝐶𝐼𝐴 Ecuación 5. Dónde: Q = caudal máximo (𝑚3 /𝑠𝑒𝑔) C = coeficiente de escorrentía, que depende de la cobertura vegetal, la pendiente y el tipo de suelo, sin dimensiones. I = intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración, y para un período de retorno dado (mm/hora). A = área de la cuenca (𝑘𝑚2 ). El coeficiente 0.2778 = 1/3.6, corresponde a la transformación de unidades. Tiempo de concentración (Tc). Se denomina tiempo de concentración en minutos, al tiempo transcurrido, desde que una gota de agua cae, en el punto más alejado de la cuenca hasta que llega a la salida de ésta (estación de aforo). Este tiempo es función de ciertas características geográficas y topográficas de la cuenca. El tiempo de concentración debe incluir los escurrimientos sobre terrenos, canales, cunetas y los recorridos sobre la misma estructura que se diseña. Todas aquellas características de la cuenca tributaria, tales como dimensiones, pendientes, vegetación, y otras en menor grado, hacen variar el tiempo de concentración. 5.1.4 Definición de las curvas IDF. Las curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF) son curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duración, y correspondientes todos ellos a una misma frecuencia o período de retorno (Témez, 1978). Para obtenerlas se deben determinar a partir de las cintas Pluviográficas, o sea los pluviográmas, para los periodos más lluviosos del año, cuáles son las máximas intensidades para diferentes duraciones de lluvia.
  10. 10. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 10 5.2.1 Procedimiento para la obtención de las curvas IDF.  Ordenar los datos de I en orden decreciente.  Calcular el periodo de retorno con 𝑇𝑅 = 𝑛 + 1𝑚 Ecuación 6.  Donde m = número de orden; n= número total de datos.  Calcular la probabilidad empírica con la ecuación: (𝑋 > 𝑋𝑚) = 1𝑇𝑅 = (𝑛 + 1) ⁄ 𝑃 (𝑋 ≤ 𝑋𝑚) = 1 − 𝑃 (𝑋 > 𝑋𝑚). Ecuación 7.  Calcular la media aritmética 𝑋 y la desviación estándar 𝑆 𝑋 de los datos de intensidades.  Calcular los parámetros 𝛼 y 𝛽 de la distribución de Gumbell con: 𝛼 = 1.281𝑆 𝑋 𝛽 = 𝑋 − 0.4506𝑆 𝑋 Ecuación 8.  Estos se calculan para la serie de 𝐼 de cada duración de lluvia “d”  Plantear las ecuaciones de la distribución de Gumbell de cada duración o sea sustituir los parámetros 𝛼 y 𝛽 para:   𝑑 = 5 𝑚𝑖𝑛 → (𝑥) =?  𝑑 = 10 𝑚𝑖𝑛 → 𝐹(𝑥) =, 𝑒𝑡𝑐  Con las ecuaciones anteriores calcular para cada duración de lluvia “d” y valor, observando de lluvia 𝐼, la probabilidad teórica correspondiente 𝑃( 𝑋 ≤ 𝑋𝑚) Ecuación 9.  Calcular la desviación máxima Max entre la probabilidad empírica y teórica con  𝛥 = 𝑃 𝑇 − 𝑃 𝐶 Ecuación 9.  Para cada duración de lluvia “d”, solo hay una Δmax, la cual se compara con 𝛥0 crítico de Smirnov_Kolmogorov. Si (𝛥𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝛥0) se acepta el ajuste, de lo contrario se rechaza el ajuste y hay que buscar otra función teórica de probabilidad.  Conocido el Tr se puede calcular la ( 𝑋 > 𝑋 𝑀) y con esta, a partir de la ecuación den Gumbell obtener el valor de lluvia correspondiente que es la intensidad buscada 𝐼. 𝐼 = 𝑋 = 𝛽 − 𝐿 [−𝐿𝑛 (1 − 𝑃)] 𝛼. 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 10.  Donde 𝑃 = 1/ 𝑇𝑅  Esto se hace para cada duración de lluvia “d” o sea con la ecuación anterior de una duración dada .se sustituye los diferentes TR para obtener sus intensidades correspondientes y los resultados se tabulan en tablas.
  11. 11. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 11  Los datos anteriores se grafican en papel aritmético para obtener las curvas IDF. La función de Distribución de probabilidad teórica, Gumbell 𝑇𝑖𝑝𝑜 𝐼, 𝑒𝑠: 𝑃(𝑌 ≤ 𝑌) = 𝐹(𝑦) = 𝑒 − 𝑒 − [𝛼(𝑌 − 𝛽)] Ecuación 11. Donde 𝛼 y 𝛽 son sus parámetros calculados con: 𝛼 = 1.281𝑆 𝑌 𝛽 = 𝑌 − 0.4506𝑆 𝑌  Siendo 𝑌 el valor promedio y 𝑆 𝑌 la desviación típica para los datos de intensidades de precipitación. (𝑦) Es una distribución acumulada por eso es la 𝑃 (𝑌 ≤ 𝑌0), en la que Y0 es el valor de intensidad fijado. Teniendo en cuenta todo este proceso se generaran las curvas IDF para diferentes tiempos de retorno y se determinaran por un gráfico donde se hará un análisis de los periodos de retorno al cual fue graficada. 5.2 Determinación del caudal para las áreas críticas identificadas en el estudio. Dimensionamiento de los canales: El dimensionamiento de los canales se hace mediante la aplicación de fórmulas convencionales de flujo a superficie libre, teniendo en cuenta los aumentos de caudal en la dirección aguas abajo, las pendientes de los tramos y los remansos que se generan con los cambios de pendiente y con la localización de estructuras de caída, o de cruce con obras civiles, por ejemplo con vías o con otros canales. Para la relación entre caudal y nivel en secciones dadas del canal se utiliza la ecuación de Manning, en la forma: 𝑄 = 𝑎 𝑟 2/3 𝑠1/2 / 𝑛. Las curvas de remanso que se generan por transiciones, cambios de pendiente o localización de estructuras, se calculan por medio del método directo de pasos, que es el más sencillo del flujo gradualmente variado. 5.2.3 Elementos geométricos de la sección del canal. Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento.  Profundidad del flujo: calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.  Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.  Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.  Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.
  12. 12. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 12  Radio hidráulico: el radio hidráulico (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como: 𝑅 = 𝐴 / 𝑃 Ecuación 12.  Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T Ecuación 13.  Factor de la sección: el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica, se expresa como: 𝒁 = 𝑨. 𝑺𝑸𝑹𝑻 (𝑫) Ecuación 14. El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto del área mojada con la potencia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: 𝑨. 𝑹^ (𝟐/𝟑). Ecuación 15. 5.2.4 Tipos de flujo en un canal. Flujo permanente: Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio. Las características del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (h), son independientes del tiempo, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x la abscisa de una sección genérica, se tiene que: 𝑉 = 𝑓𝑣(𝑥) Ecuacion 16. 𝑄 = 𝑓𝑞(𝑥) Ecuacion 17. ℎ = 𝑓ℎ(𝑥) Ecuación 18. Flujo transitorio o No permanente: Un flujo transitorio presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrítico como en el supercrítico. Flujo uniforme: Es el flujo que se da en un canal recto, con sección y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de sección transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variación en el caudal. Flujo gradualmente variado: El flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el término “flujo no permanente” se utilizará de aquí para adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente. El flujo variado puede clasificarse: El flujo es rápidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y flujo subcrítico.
  13. 13. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 13 Flujo supercrítico: En el caso de flujo supercrítico, también denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una sección determinada está condicionado a la condición de contorno situada aguas arriba. Un canal forma parte de un sistema de drenaje: La función principal de un sistema de drenaje es la de permitir la retirada de las aguas que se acumulan en depresiones topográficas del terreno, causando inconvenientes ya sea a la agricultura o en áreas urbanizadas. El origen de las aguas puede ser:  Por escurrimiento superficial  Por la elevación del nivel freático, causado por el riego, o por la elevación del nivel de un río próximo  Directamente precipitadas en el área. Otra función sumamente importante del sistema de drenaje es la de controlar, en los perímetros de riego, la acumulación de sales en el suelo, lo que puede disminuir drásticamente la productividad. Principalmente, el sistema de drenaje está compuesto por una red de canales que recogen y conducen las aguas a otra parte, fuera del área a ser drenada, impidiendo al mismo tiempo, la entrada de las aguas externas. Típicamente estos sistemas se hacen necesarios en los amplios estuarios de los grandes ríos y en los valles donde el drenaje natural es deficiente. La red de canales debe ser periódicamente limpiada, eliminando el fango que se deposita en ellos y las malezas que crecen en el fondo y en los taludes, caso contrario muy fácilmente el flujo del agua se modificaría y se perdería la eficiencia del sistema. Cuándo los terrenos que deben ser drenados están todos a una cota superior a la obra o recipiente donde se quiere llevar el agua drenada, se puede aprovechar la declividad natural del terreno y el sistema funciona perfectamente con la fuerza de la gravedad. Caso contrario deberá implementarse una estación de bombeo. 5.3 Estudio topográfico en el levantamiento de las áreas críticas del cauce. 5.3.2 Definiciones. Previo al diseño y construcción de infraestructura para el aprovechamiento y conducción hidráulica, así como en obras de conservación de suelo y humedad, es fundamental la realización de estudios topográficos que proporcionen la información de campo para el diseño geométrico de tales estructuras. Estos estudios, además de permitir la cuantificación de volúmenes de obra, permiten el establecimiento de puntos de control y niveles útiles en la etapa de construcción.
  14. 14. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 14 Los estudios topográficos tienen por objeto la representación gráfica de la superficie de la tierra, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales. Una vez realizados los levantamientos topográficos correspondientes, es fundamental procesar la información obtenida en campo de tal manera que exista una correcta representación del terreno y su manejo sea rápido y preciso. Planimetría: Es la representación bidimensional de los dato de un terreno con el objeto de determinar sus dimensiones. La planimetría estudia los procedimientos para fijar las posiciones de puntos proyectados en un plano horizontal, sin importar sus elevaciones. Altimetría: Tiene como objeto principal determinar la diferencia de alturas entre puntos situados en el terreno. Georreferenciación: Es un proceso que permite determinar la posición de una entidad geográfica sobre la superficie terrestre. Se sirve de un sistema de proyección y sistema de coordenadas que representan el geoide terrestre, para transformarlo en un mapa o en un plano. Para la realización de trabajos topográficos se recomienda utilizar cartografía referida a un sistema de representación, ya sea en coordenadas geográficas o planas como el Sistema UTM (Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator). Para el elipsoide de referencia, base del sistema de proyección seleccionado, las elevaciones se expresan en msnm. Se denomina cota, elevación o altura: A un punto determinado de la superficie terrestre, a la distancia vertical que existe desde el plano de comparación a dicho punto. El objetivo primordial de la nivelación es referir una serie de puntos, a un mismo plano de comparación, para poder deducir los desniveles entre los puntos observados. Se dice que dos puntos o más están a nivel cuando se encuentran a la misma cota o elevación respecto al mismo plano de referencia, en caso contrario, se dice que existe un desnivel entre éstos. El desnivel se obtiene por la diferencia de las lecturas de estadal hechas en A y B. 5.3.3 Material para levantamiento topográfico. Para realizar el levantamiento topográfico se utilizara una estación total, y además es necesario contar con los Siguientes materiales complementarios:  Prismas con bastones o pedestales según sea el caso (se recomiendan prismas para tomar los puntos y 1 para cambios de estación).  1 trípode metálico que soporte el equipo de medición.  1 GPS  Flexómetro  Cinta o cuerda para marcar cadena miento.  Latas de pintura para marcar cadena miento y cambios de estación.  Bancos de nivel a base de concreto.
  15. 15. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 15 5.3.4 Procesamiento de los puntos levantados por la topografía. El AutoCAD será uno de los programas utilizados para el procesamiento de los datos que la topografía levante del relieve del cauce en sus áreas críticas. El CivilCAD es un módulo de AutoCAD que ayudara también a facilitar rápidamente el cálculo; acelerando y facilitando las fases del diseño y dibujo de planos y sirviendo como un elemento de interacción entre AutoCAD y el usuario a través de la programación de funciones adicionales al sistema que automatizan y hacen más fácil la ejecución de tareas específicas; cuenta con extensas cajas de diálogo que facilitan la entrada de datos, con variables de entorno propias para establecer parámetros de funcionamiento, como número de decimales de precisión para distancias, coordenadas, superficies y ángulos, color y capa para texto, lotificación y colindancias, etc. CivilCAD puede ser utilizado en conjunto con otras aplicaciones sin interferir en su uso para cubrir las diversas necesidades del estudio de Ingeniería y Topografía. 5.4.1 Determinación de las Curvas de nivel. Las curvas de nivel se determinaran para generar una aproximación del relieve presente en las áreas más críticas que lleguen a identificarse en la trayectoria del cauce. Y además se deben tener presenta ciertas reglas para la eficiente determinación de las curvas.  Son perpendiculares a la dirección de máxima pendiente.  El espaciamiento entre curvas de nivel consecutivas indica la magnitud de la pendiente. Un amplio espaciamiento corresponde a pendientes suaves y un espaciamiento pequeño implica una pendiente fuerte; cuando resulten espaciadas uniformemente en planta, indican pendiente uniforme.  Las curvas de nivel concéntricas y cerradas, cuya cota aumenta hacia el centro, representan prominencias en el terreno; lo contrario representa depresiones.  Las curvas muy irregulares indican terreno muy accidentado.  Las curvas de nivel de diferente elevación nunca se tocan ni se cruzan; de observarse lo primero en el plano, significará que existe una superficie vertical; y si se observara que se cruzan, implicará la existencia de un acantilado o una caverna.  Una curva de nivel nunca se ramifica en otras de igual ni de diferente elevación.  Curvas de nivel sucesivas en forma de U, en el sentido decreciente de sus cotas indican un parte aguas; en contraste, curvas en forma de V invertida en el sentido decreciente de sus cotas representan cauces. En general existen diversos programas de cómputo en el mercado, que basándose en diferentes procedimientos de cálculo, generan y despliegan automáticamente las curvas de
  16. 16. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 16 nivel en su interface, con el usuario. En todos los casos se deben depurar los puntos levantados y obtener las curvas únicamente de los puntos de configuración del terreno, de lo contrario dicha configuración resultará alterado en este caso se usara el CivilCAD para general las curvas de nivel cada 5 metros. 5.4.2 Sección transversal y perpendicular. Las secciones transversales son aquellas que se obtienen perpendicularmente al perfil longitudinal, y habrá que establecer, a lo largo del trazo, tantos perfiles transversales como sea necesario. Las secciones transversales proporcionan la información topográfica de la franja de terreno que será ocupada por el proyecto; la que puede variar según el tipo de obra y los movimientos de tierras esperados. Las secciones transversales suelen situarse en los puntos seleccionados del perfil longitudinal, ya que éstos corresponden a puntos significativos del terreno. Aunque esta serie de secciones puede complementarse, si se considera necesario, con puntos adicionales. El levantamiento topográfico de la sección transversal, que representará el relieve real del terreno se realizarse una vez que se hayan inspeccionado varios sitios de la trayectoria del cauce y habiéndose seleccionado el mejor se procederá a general en planos la sección transversal. El levantamiento topográfico de esta sección transversal tiene las siguientes finalidades: De servir de apoyo a los estudios topográficos, geológicos y estudio mecánica del suelo. Perfil del eje. Para generar el perfil del eje de la sección transversal es necesario especificar la escala vertical y horizontal del mismo; se recomienda:  Escala vertical 1:500  Escala horizontal 1:1000 Procesamiento de datos. Para la obtención de las secciones transversales, se toma como base el eje que se generó anteriormente con la unión de puntos a través de la poli línea, así como el cadenamiento. Y se procede a generar las secciones transversales, a partir de los puntos ya levantados. Con la información generada en el levantamiento topográfico de las secciones, se identifica el punto más bajo de cada una de éstas secciones, puntos que al unirse generan el denominado perfil perpendicular que corresponde al cauce; obteniendo así la sección perpendicular con el mismo procedimiento descrito para el caso del perfil. Se procederá a unirlas tratando de seguir su trayectoria. Una vez cerradas las curvas, se procede a calcular el área que abarca una curva y otra.
  17. 17. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 17 5.4.3 Levantamiento de perfile de las secciones longitudinal. Se representara una parte del terreno, con el fin de proyectar, replantear y construir un camino, canal, línea de conducción, o cualquier otra obra lineal, se utilizara un sistema de representación específico, por medios gráficos y analíticos, perfiles longitudinales y transversales. El perfil del terreno es la sección en la que se produce un plano o cualquier superficie de generatrices verticales. Si se considera una determinada alineación, o sucesión de alineaciones, como es el caso de una obra de recorrido lineal, se llama perfil longitudinal al determinado por un plano o superficie que contenga la alineación. Los perfiles del terreno se pueden obtener en gabinete mediante varios métodos, como son: a partir de un modelo digital del terreno, a través de un plano de curvas de nivel, o mediante un levantamiento con equipo topográfico. Los datos necesarios para construir el perfil longitudinal son las cotas de puntos del perfil y distancias reducidas entre cada cadenamiento. El levantamiento se efectuara en campo mediante nivel topográfico y cinta métrica o estación total. Los puntos destacados del perfil se dibujaran en un plano donde es necesario elegir la escala vertical y horizontal, siendo la vertical menor que la horizontal. El procedimiento en campo, para obtener el perfil longitudinal, consiste básicamente en recorrer el sitio para la ubicación de la obra, obtener la coordenada inicial del levantamiento topográfico con ayuda del GPS, y trazar con estacas el eje del levantamiento. La distancia entre estacas es de acuerdo a los cambios de dirección y pendiente, pero procurando lecturas en cadenamientos cada 20 m. Así mismo es necesario colocar bancos de nivel para llevar a cabo el trazo definitivo. 5.4 Descripción de amenaza ante inundaciones. Año con año, durante el periodo lluvioso de Mayo a Octubre, diversas regiones del territorio nicaragüense se ven afectadas por inundaciones provocadas por intensas lluvias, las cuales causan severos daños a la población y a la economía nacional. El comportamiento de estos fenómenos es diferente en la vertiente atlántica que en la del pacifico. 5.4.1 Definición de inundación. Se identifica como el desbordamiento del agua fuera de los confines del cauce de un río o cuerpo de agua, el cual normalmente ocurre en las partes medias y bajas de la cuenca, afectando grandes extensiones de tierra, también llamadas planicies de inundación; sin embargo, también pueden presentarse inundaciones por escorrentía local, las cuales son producidas por el agua de lluvia que se estanca en el punto o cerca del punto donde cae, debido a la deficiencia del sistema de drenaje, o evacuación de avenidas.
  18. 18. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 18 Amenaza. Es la probabilidad de ocurrencia de un evento (sismos, deslizamientos, huracanes, tsunamis, erupciones volcánicas, etc.) potencialmente dañino, caracterizado por una cierta intensidad, dentro de un mismo periodo dado y en un área determinada. Vulnerabilidades. Es el sistema de condiciones y procesos resultado de los factores físicos, sociales, económicos y ambientales, que aumentan o disminuyen la susceptibilidad de una comunidad o infraestructura al impacto de las amenazas. 5.4.2 Tipos de amenazas por inundaciones. Inundaciones por desbordamiento de ríos: Llamadas también fluviales, son las más comunes y conocidas; tienen su origen en las precipitaciones prolongadas y normalmente se ubican en las cuencas bajas de los ríos; son de proceso lento y relativamente poco profundas, y pueden durar varios días. Los volúmenes de agua en las planicies de inundación están en función de las características climáticas y topográficas de las áreas superiores y adyacentes al cuerpo de agua desbordado. Inundaciones por crecidas repentinas: Llamadas también dinámicas, sus factores más determinantes en la formación de crecidas son la intensidad y duración de las precipitaciones, el tipo de suelo y área de drenaje. Por ejemplo, un área de drenaje de forma circular y relativamente pequeña, con suelo descubierto de vegetación, asociado a precipitaciones de gran intensidad, presenta favorables condiciones para la ocurrencia de crecidas repentinas. En Nicaragua, éste tipo de inundaciones es propia de los ríos en la vertiente del pacífico y también, en términos generales, en partes altas de las cuencas de los ríos que desaguan al Mar Caribe. Inundaciones en lagos y lagunas: Los niveles de agua varían en un rango determinado; durante la estación lluviosa, dicha variación estará en dependencia del comportamiento, o de la magnitud de precipitaciones. Sin embargo, las variaciones de niveles, pueden ser peligrosas en cuerpos de agua cerrados, en los cuales no hay balance entre los caudales de entrada y salida; de tal forma que cuando el balance hídrico queda positivo, las áreas planas adyacentes al cuerpo de agua se enfrentan a una inundación inminente.
  19. 19. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 19 Inundaciones pluviales: Es la que se produce por acumulación de agua de lluvia, sin que ese fenómeno coincida casualmente con el desbordamiento de un cauce fluvial. Éste tipo de inundación se genera tras un régimen de precipitaciones intensas o persistentes, es decir, por la concentración de un elevado volumen de lluvia en un intérvalo de tiempo muy breve; o ya sea por la incidencia de precipitación durante un suelo poco permeable. Criterio recomendado para la evaluación de la amenaza por inundación fluvial. La amenaza está en función de la probabilidad de ocurrencia del fenómeno y de su intensidad. La intensidad a su vez puede estar en ocupación de profundidad y velocidad del agua. Amenaza por inundación = f (Intensidad x Probabilidad). Ecuación 18 Dónde: Intensidad: f (profundidad de agua, duración o velocidad). Probabilidad: f (precipitaciones, eventos como huracán y tormenta, cambio climático. Se debe considerar que esta ecuación depende de características del terreno, uso de suelo, litología, drenaje, pendiente de cuenca, meandros y zonas en la que los ríos se estrechan o pierden profundidad por falta de dragado. Para inundaciones estáticas (por aumento paulatino de caudal) se razona el tirante hidráulico, para inundaciones dinámicas (ocasionada en ríos de montaña con fuertes pendientes se recomienda usar el producto de la velocidad por la profundidad del flujo. Vertiente de los lagos (hacia el lago de Managua). Cuenca Sur: Cauces entre Mateare, Managua y Tipitapa. Más que ríos, son torrentes estacionales o efímeros, que bajan de los cerros de Chiltepe y por la pendiente Norte de las sierras de Managua y Mateare, siguiendo cauces rumbo al lago de Managua, drenando en un área aproximada de 1,000 𝑘𝑚2 . No obstante, el carácter franco arenoso de los suelos volcano-aluviales del valle de Managua, reducen el caudal de agua que desciende de las sierras después de las fuertes lluvias que caen en la cuenca Sur del Lago. Otra manifestación de la amenaza de inundación ocurre en el área urbana de Managua, debido a las lluvias intensas que bajan de las Sierras de Managua a través del sistema de cauces que drenan la cuenca Sur del Lago. La fuerte pendiente, la urbanización de las laderas de las sierras y el carácter de los suelos de la cuenca provocan fuertes corrientes que inundan las calles en la vecindad de los cauces donde depositan grandes cantidades de sedimento y destruyen las vías. Esta situación se ha agravado en los últimos años debido a la falta de capacidad para drenar el creciente escurrimiento de la cuenca Sur.
  20. 20. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 20 Los umbrales entre los niveles de intensidad alta, media y baja, han sido definidos considerando la peligrosidad que una determinada columna de agua significa para la vida de la población y viviendas. Ver siguiente tabla de rangos de inundación. Ilustración 1. Umbralesde intensidadbaja,mediay alta, segúnflujoy velocidad. Fuente: Metodologíasparael análisisymanejode riesgosnaturales:INETER – COSUDE (2005). Las inundaciones de alta intensidad corresponden a aquellas que presentan profundidades de flujo mayores a 1 m. Son altos en pérdidas humanas y no se diga económicas. Las inundaciones de media intensidad son aquellas con tirante menor a 1 m. Los daños a la población e infraestructura son menores, pero no despreciables. Las inundaciones de bala intensidad son aquellas con tirante menor a medio metro. Los daños son leves y no esperan pérdidas humanas, aunque si en cultivos o animales.
  21. 21. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 21 Criterios recomendados para la evaluación del periodo de retorno de inundación. La recurrencia de inundaciones o cada cuanto se inunda una determinada zona dependerá esencialmente de la frecuencia de precipitaciones. No se consideran mayores a 200 años, pues los datos en Nicaragua rondan los 50 años y no es consistente extrapolar a periodos mayores, además no sería un cálculo satisfactorio. Los retornos son los siguientes: Ilustración 2. Evaluaciónrecomendadadel periodode retorno con frecuencia. Fuente: Metodologíasparael análisisymanejode riesgosnaturales:INETER – COSUDE (2005). 5.4.3 Estudios realizados en Managua. En el año 2011, la Alcaldía de Managua en conjunto con el Estado Mayor de Defensa Civil del Ejército de Nicaragua; realizó un Plan de Atención Especial ante Intensas Lluvias, especificando los principales escenarios de riesgos que se puede presentar en cada uno de los 7 distritos de la capital, obteniéndose 57 puntos críticos en barrios bajos y como consecuencia del desbordamiento de cauces, afectando a la población afectada a orillas del lago, en cuencas bajas y asentamientos sin urbanización y obras de drenaje. El ejército dispondrá un total de 340 hombres, 14 camiones, 13 casas de campaña y 44 albergues, así como de funcionarios de instituciones del gobierno, instituciones de socorro, brigadistas voluntarios y medio ambientales que actuarían en conjunto y se evacuaría a la gente hacia los puntos críticos y centros de albergue seleccionados. Principales escenarios de riesgo del distrito V de la capital. Por su ubicación y crecimiento espontáneo es cruzado por los siguientes cauces: Oriental el cual mide 29,689 m, de los cuales 15,059 son revestidos y 14,63 metros sin revestir, dentro de los cuales se destacan los cauces las Jaquitas, las Cuaresmas (Este), las Cuaresma (Oeste), Portezuelo, Conchita Palacios y Walter Ferreti, en l trayectoria de estos cauces se identifican 16 puntos críticos; los barrios Germán Pomares 1 y 2 Etapa, Sócrates Sandino, Blanca Segovia, René Polanco, asentamiento 12 de Octubre, milagro de Dios, Francisco Salazar, 22 de Mayo, sector Sur de el Dorado y La Tomatera (sector de la micro presa), en los cuales
  22. 22. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 22 existen 987 familias con 4,905 personas, se disponen de 12 centros de albergue entre escuelas, institutos e iglesias con una capacidad de 1,124 familias o 5,620 personas. Con toda la información descrita en el subíndice 5.4, se tomará como referencia parcial un plano y/o mapa parcial de los 57 puntos críticos de inundación hecho por el ejército de que servirá como una guía para conocer los albergues disponibles, cuadrillas de ayuda, sitios peligrosos, principales lugares de la ciudad y puntos críticos de cada distrito (ver ilustración 3 en anexos). 5.5 Medidas de mitigación y seguridad ante inundaciones. 5.5.1 Recomendaciones mínimas necesarias. Debido a que no se sabe cuándo se presenta una catástrofe, amenaza o evento de inundación se proveen de las siguientes medidas de seguridad en todo momento. A- Antes de su llegada. Si vive en lugar de riesgo, prepare las condiciones para su evacuación, que debe realizarse antes de la llegada del fenómeno. Sintonizar la radio o televisión para escuchar los Boletines Informativos. Prepare alimentos, recipientes con agua limpia., botiquín y manual de primeros auxilios. Para su evacuación, empaque lo esencial, tal como ropa de uso, ropa de cama, alimentos, medicinas y en caso de tener un bebé se debe garantizar lo necesario para el mismo. Quédese en su vivienda, hasta que las autoridades declaren que terminó la tormenta. Aléjese de las ventanas y puertas exteriores. Si se queda sin energía eléctrica, coma primero los alimentos perecederos. Asegúrese de tomar solamente agua limpia. B- Después. Conservar la calma. Si hay heridos repórtelos inmediatamente a los servicios de emergencias. Cuide que sus alimentos estén limpios. No coma nada crudo ni de procedencia dudosa. Beba el agua potable que almacenó o hierva la que va a tomar. Use los zapatos más cerrados que tenga.
  23. 23. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 23 5.5.2 Recomendaciones en el ámbito constructivo. Para el área comprendida cerca del cauce 18 de Mayo, se recomienda la prohibición de construcciones de viviendas e infraestructura sensible para el barrio en las llanuras de inundación o áreas que se crean seguras, a menos que sean supervisadas. Orientar a la población mediante campañas de concientización sobre la importancia de evitar el vertido de desechos sólidos u otras sustancias contaminantes al cauce, pues la acumulación de ello causa aumento en el tirante e incluso una pequeña inundación. Implementar un adecuado uso y manejo de los suelos, orientado a prevenir los efectos de la erosión hídrica y controlar el volumen y velocidad del agua de escorrentía, unidos a campañas de reforestación longitudinal del cauce, es decir, sembrar árboles a orillas del cauce y usar resaltos o impedimentos naturales para el control de las corrientes. Establecimiento de obras hidráulicas en aquellos puntos críticos que presentan problemas de drenajes, con el fin de darles solución a la problemática de la accesibilidad a algunas áreas productivas del barrio y de tránsito poblacional. Para estudios posteriores, se debe considerar que para las zonas urbanizadas se recomienda realizar estudios de detalle y el uso de mapas a escala 1:5,000 y 1:10,000 que permitan tener mayor precisión en la determinación de áreas sujetas a amenazas por inundaciones. Como se mencionó anteriormente, en el caso de construir obras hidráulicas se hará la gestión correspondiente con la Alcaldía de Managua, y trabajar en conjunto aportando cada quien su parte y contribuir a la rápida ejecución de la construcción.
  24. 24. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 24 El conocimiento de las zonas con diferentes niveles de amenaza (intensidad vs frecuencia o probabilidad) es utilizado en los procesos de ordenamiento y planificación territorial, por lo que estos deben representar el uso que se le puede dar y los daños potenciales a que este uso estaría expuesto. En la siguiente ilustración se ve con mayor detalle. Ilustración 3. Significadodelosmapasde amenazaparala planificacióndel territorio. Fuente: Metodologíaspara el análisisymanejode riesgos naturales:INETER – COSUDE (2005).
  25. 25. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 25 VI- DISEÑO METODOLÓGICO 6.1 Tipo de investigación. Basado en la problemática a resolver, los objetivos propuestos y las características de esta investigación, es aplicada, porque al identificar las áreas más críticas del cauce 18 de Mayo se solucionará un problema práctico en beneficio de la población que habita en el barrio actualmente. De acuerdo al proceso y el tiempo empleado para el desarrollo de esta investigación, se harán los estudios de importancia para la determinación de las áreas más críticas del cauce y así mismo presentar alternativas de solución a esta problemática. Para la realización de este trabajo fue necesaria la consulta de bibliografía existente respecto al tema, tales como monografías, páginas web, libros e información de la alcaldía de Managua. Una vez consolidado la base teórica se hará un descapote en los tramos seleccionados del cauce, para proceder a un estudio topográfico que nos dará datos importantes del tipo de relieve para determinar el caudal y hacer el análisis hidráulico y así utilizar un método de análisis, en este caso será uso del software HEC-RAS, para la estimación del caudal, tirante crítico y otros aspectos afines al tema. Una vez finalizado el análisis con el método establecido se procederá a ordenar la información y detallarla a manera de capítulos conforme a los objetivo previamente planteados. 6.2 Técnicas para el procesamiento de datos.  Se hará un análisis de la área de estudio mediante la elaboración de una ficha evaluativa del estado natural del cauce.  Los datos del levantamiento topográfico se descargarán de un teodolito estándar y serán procesados en el Programa AutoCAD.  El caudal se calculara con el software HEC- RAS. Ver en anexos la matriz de marco lógico de investigación.
  26. 26. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 26 6.3 Recursos y métodos para analizar la información. Tabla1. Recursos y métodos paraanalizarla información. Fuente: Elaboración propia.(2015). Objetivos Recursos a utilizar Método a aplicar Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante. Recursos materiales y económicos (cuadernos, libros, laptop, etc.). Software H Canales. Método racional para el cálculo del caudal. Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales. Equipos de levantamientos topográficos (teodolito, estadia, etc.). Se determinarán las pendientes críticas, niveles, curvas de nivel. Realizar análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado antes diferentes periodos de retorno. Materiales como lápiz, cuaderno, etc. Se hará el cálculo manualmente y luego se procesará en Microsoft Excel. Software HEC-RAS. Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos. Mapas o planos de inundaciones del área en estudio. Hacer un boceto a mano del plano de amenaza y luego dibujarlo en el software AutoCAD. Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones. Revistas, periódicos, celular con grabación de audio. Depuración de la información vital para generar las alternativas de prevención.
  27. 27. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 27 6.4 Cronograma de trabajo. Tabla2. Cronogramade trabajodel protocolode investigación. Fuente: Elaboraciónpropia.(2015). Actividad Inicio Fin Duración (días) Reconocimiento del estado natural del cauce. 28/04/2015 28/04/2015 1 1.1 Recopilación de información. Observaciones en sitio. 30/04/2015 30/04/2015 1 Visita a la alcaldía. 30/04/2015 30/04/2015 1 Visita a INETER. 04/05/2015 04/05/2015 1 Consulta de bibliografía. 05/05/2015 08/05/2015 4 Consultas de internet. 05/05/2015 10/05/2015 5 1.2 obtención y procesamiento de información. Aplicación de ficha de evaluación. 10/05/2015 11/05/2015 1 Resumen de los resultados. 12/05/2015 14/05/2015 3 1.3 levantamiento topográfico. Levantamiento de puntos principales. 20/05/2015 05/06/2015 16 Procesamiento de datos. 07/06/2015 12/06/2015 6 Cálculos de curvas de nivel. 13/06/2015 15/06/2015 3 Elaboración de áreas transversales. 16/06/2015 20/06/2015 5 1.4 Análisis hidráulico. Calculo del caudal. 22/06/2015 23/06/2015 1 Procesamiento de los datos para cada área. 24/06/2015 28/06/2015 5 Presentación de las secciones más críticas 29/06/2015 30/06/2015 1 Modelado en el software HEC-RAS 01/07/2015 03/07/2015 3 Obtención de las curvas IDF para distintos periodos de retorno. 04/07/2015 05/07/2015 2 1.5 Plano de amenazas ante inundaciones. Mapas de áreas críticas de inundaciones. 06/07/2015 08/07/2015 3 1.6 Medidas de seguridad y prevención. Guía de medidas de seguridad y prevención ante inundaciones 08/07/2015 10/07/2015 3 Revisión final del documento 11/07/2015 11/07/2015 1 Impresión del trabajo 12/07/2015 12/07/2015 1 Presentación del trabajo 12/07/2015 12/07/2015 1 Total 68
  28. 28. 6.5 Presupuesto en la realización del protocolo de investigación. Tabla3. Presupuestode gastosdel protocolode investigación. Fuente:Elaboraciónpropia.(2015). Actividades Unidad Cantidad Precio Unitario (C$) Costo Total (C$) Visita al sitio Transporte días 4 10 40 Visita a la alcaldía. días 4 10 40 Visita a INETER. días 4 10 40 Consultas de internet. horas 10 15 150 Fotocopias. hojas 100 0.5 50 Obtención y procesamiento de información. Aplicación de ficha de evaluación. hojas 60 1 60 Hojas para cálculo. hojas 20 1 20 Levantamiento topográfico. Transporte de equipos de levantamiento (cinta, teodolito, estadia, nivel, etc. días 10 60 600 Transporte de 4 operadores días 10 120 1200 Viáticos (refrigerio, almuerzo ) días 10 320 3200 Análisis hidráulico. Presentación de las secciones más críticas (impresiones). hojas 10 12 120 Obtención de las curvas IDF para distintos periodos de retorno (impresiones). hojas 5 8 40 Plano de amenazas ante inundaciones. Mapas de áreas críticas de inundaciones (impresiones). planos 4 50 200 Medidas de seguridad y prevención. Impresión del trabajo. hojas 100 3 300 Gastos varios. 1000 Total 7,060.000
  29. 29. VII- REFERENCIAS INETER, I. N. (2001). Amenazas Naturales de Nicaragua. Managua: Inpasa. Castillo, J. G. (1978). Guía práctica para diseño de canales pluviales revestidos en Managua. Managua. Chow, V. T. (2005). Hidráulica de canales abiertos. Santafé de Bogotá: Nomos S.A. G., O. M. (1980). Protección pluvial de los barrios Waspan y José Dolores Estrada. Managua. Matera, L. C. (2002). Topografía Plana. Mérida: Taller de Publicaciones de Ingeniería, ULA. MANFUT, (2013). DISTRITO CINCO, MANAGUA,NICARAGUA (en línea). Disponible en: http://manfut.org/managua/barrios/index.html#riesgo. Fecha de consulta: 2 de abril de 2015). Instituto Nicaragüense de Fomento, (2013). Ficha municipal del municipio de Managua (en línea). Disponible en: www.inifom.gob.ni-municipios-documentos-MANAGUA-managua2. Fecha de consulta: 27 de marzo de 2015. Ejército de Nicaragua, (2011). Plan de atención ante intensas lluvias – Situación general de municipio de Managua. Managua, Nicaragua, 27 páginas. Francisco J. A. (1989). Fundamento de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa.
  30. 30. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 30 VIII- ANEXOS Ilustración 4. Macro localización del barrio18 de mayo. Fuente: Proyecto (PRU),cortesía del Arq. OrlandoRodríguez,marzode 2015.
  31. 31. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 31 Ilustración4. Micro localizacióndel barrio18 de mayo. Fuente: Software GoogleEarth pro,abril de 2015.
  32. 32. Ilustración 5. Mapa de los 57 puntos críticos de inundación de Managua. Fuente: Ejército de Nicaragua y alcaldía de Managua.
  33. 33. 8.1 Matriz de identificación del tema. Tabla4. Matriz de identificacióndel tema. Fuente: Elaboración propia.(2015). Área disciplinaria Asignaturas Línea de investigación Tema Obras Hidráulicas, Hidrotecnia y Sanitaria Hidráulica I y II, Hidrología, Ingeniería Sanitaria I y II. Diseño de obras de drenaje. Identificación de áreas de inundaciones en tramo crítico del cauce “18 de Mayo”, en el distrito No. 5 de Managua. 8.2 Matriz de objetivos. Tabla5. Matriz de objetivos. Fuente: Elaboraciónpropia.(2015). Tema Objetivo general Objetivos específicos Identificación de áreas de inundaciones en tramo crítico del cauce “18 de Mayo”, en el distrito No. 5 de Managua. Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, perteneciente a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS.  Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante.  Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales.  Realizar análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado antes diferentes periodos de retorno.  Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos.  Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones.
  34. 34. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 34 8.3 Matriz bibliográfica. Tabla6. Matriz de bibliografíasconsultadas. Fuente: Elaboraciónpropia.(2015). Objetivo general Objetivos específicos Bibliografía (normas APA) Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, perteneciente a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS.  Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante.  Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales.  Realizar el análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado antes diferentes periodos de retorno.  Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos.  Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones. Chow,V.T. (2005). Hidráulica de canales abiertos. Santafé de Bogotá: NomosS.A. Matera, L. C. (2002). Topografía Plana. Mérida:Tallerde Publicacionesde Ingeniería,ULA. Castillo,J.G.(1978). Guía práctica para diseño de canalespluviales revestidosen Managua. Managua. (INETER),I.N. (2001). AmenazasNaturales de Nicaragua. Managua: Inpasa. G., O. M. (1980). Protección pluvial delos barrios Waspan y José Dolores Estrada. Managua.
  35. 35. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 35 8.4 Matriz de Marco Lógico para investigación (M.M.L). Tabla7. Matriz de marco lógicoparainvestigación. Fuente: Elaboraciónpropia.(2015). Objetivo general Objetivos específicos Marco teórico Fuentes de informació n Tipo de informaci ón Recursos Procesamientos de datos Procesamiento de resultados Hitos Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, pertenecien te a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS. Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante. Información general sobre coeficiente de escorrentía, intensidad y el método racional. Informe de estudios hidráulicos facilitados por la Alcaldía de Managua. Secunda- Ría. Recursos materiales y económicos (cuadernos, libros, laptop, etc.). Método racional para el cálculo del caudal. Software H Canales. Se analizará el caudal y verificar si cumple con la sección típica del cauce. Informe del caudal máximo de la sección crítica. Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales. Levantamiento topográfico. Estudio hidrológico. Libros, manuales y monografías afines al tema. Secunda- Ría. Equipos de levantamien tos topográficos (teodolito, estadia, etc.). Se determinarán las pendientes críticas, niveles, curvas de nivel. Se usará el software AutoCAD Civil 3D, donde se verá el comportamiento de las curvas de nivel. Establecer las variaciones de las pendientes en las áreas críticas del cauce.
  36. 36. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 36 Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, pertenecien te a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS. Realizar el análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado antes diferentes periodos de retorno. Conceptos sobre tirante crítico, pendiente y rugosidad. Datos de precipitacio nes e intensidad facilitados por INETER. Secunda- ría. Cuaderno, lápiz y datos topográficos . Se hará el cálculo manualmente y luego se procesará en Microsoft Excel. Software HEC- RAS. Sé harán inferencias del tema, teniendo las condiciones del tramo con diferentes periodos de retorno. Con los resultados obtenidos se realizará un esquema de una de las áreas más críticas del cauce. Presentar un informe de los tramos más críticos. Presentar un plano del área más crítica, con sus condiciones de sitio e hidráulicas. Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos. Exponer sobre las amenazas naturales de Nicaragua, siendo las inundaciones el tema principal. Historiales de desastres naturales en área de estudio. Libros o boletines sobre desastres naturales y páginas web. Secunda- Ría. Secunda- Ría. Mapas o planos de inundacione s del área en estudio. Materiales como lápiz, cuaderno, etc. Hacer un boceto a mano del plano de amenaza y luego dibujarlo en el software AutoCAD. A partir de los cálculos topográficos y de caudal nos dará la referencia directa de las áreas más críticas y con ello se hará el plano. Proponer medidas de prevención ante inundaciones en las áreas críticas determinadas.
  37. 37. Asignatura de investigación aplicada. - UNAN Managua. Protocolo de investigación. 37 Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, pertenecien te a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS. Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones. Estudios realizados en barrios similares con características de riesgo afines. Boletines mensuales del SINAPRED . Entrevista realizada a personas dedicadas a estudiar desastres naturales. Secunda- Ría. Primaria. Revistas, periódicos, celular con grabación de audio. Depuración de la información vital para generar las alternativas de prevención. Analizar los acontecimientos de mayor riesgo y compararlo con la información de las entrevistas. Plantear las alternativas de prevención ante desastres naturales (inundaciones, derrumbe).
  38. 38. Asignatura de investigación aplicada - UNAN Managua Informe final del protocolo de investigación. 38 8.5 Matriz de operación de las variables. Tabla8. Matriz de marco lógicoparainvestigación. Fuente: Elaboraciónpropia.(2015). Objetivos general Objetivo especifico Variables Tipo de variable Medición de la variable Definir a través de un análisis hidráulico las áreas críticas de inundación del cauce “18 de mayo”, perteneciente a la ciudad de Managua, aplicando el software HEC-RAS. Calcular el caudal máximo de la cuenca aportante. Caudal máximo. Cuantitativa. 𝑚3 𝑠⁄ Identificar la topografía del terreno del perfil longitudinal así como las secciones transversales. Niveles de terreno referido a un BM. Curvas de nivel. Cuantitativa. Cualitativa. Metros. Cantidad. Realizar el análisis hidráulico del tramo crítico del cauce seleccionado antes diferentes periodos de retorno. Velocidad. Radio hidráulico. Área. Tirante crítico. Pendiente, etc. Cuantitativo m/s m 𝑚2 m Porcentaje. Proponer un plano de amenaza por inundaciones antes diferentes eventos. Área a cubrir por el plano. Calidad del plano. Cuantitativo. Cualitativo. Media / alta. Recomendar medidas de seguridad y prevención ante inundaciones. Medidas de prevención. Afiches de información. Cualitativo. Cualitativa. Excelente / Buena / Regular. Cantidad.
  39. 39. Asignatura de investigación aplicada - UNAN Managua Informe final del protocolo de investigación. 39 Acerca de los autores. Ingenieros civiles de la UNAN Managua – Nicaragua. F: https://www.facebook.com/EnriqueUnan9 - F: https://www.facebook.com/oscardanilo.gonzalezgonzalez - ¡Compartir es el primer paso hacia la comunidad! Follow me: https://www.facebook.com/EnriqueUnan9/ Bendiciones :_:

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