SISTEMA DE EVACUACION DE AGUAS LLUVIAS

Diagnostico del sistema actual de evacuación de aguas lluvias

El área a urbanizar, en la actualidad recibe aportes de aguas desde las zonas vecinas ubicadas al oriente de la línea del FFCC, además de las aguas lluvias que caen directamente sobre ella.

El área del predio presenta una topografía bastante plana, con una suave pendiente de 0,2% a 0,3% hacia el surponiente. Los cauces naturales que reciben el drenaje de las aguas lluvias superficiales son los esteros Las Cruces y Colina.El sistema actual de evacuación consiste en una red de canales y acequias cuyo trazado no permite una evacuación satisfactoria de las aguas lluvias hacia los cauces receptores. Estos canales no poseen capacidad adecuada por su sección, escasa pendiente y porque algunos están apretilados y presentan discontinuidades en su trazado, de modo que al rebasarse provocan inundaciones en el sector.Los aporte provenientes desde el oriente cruzan la línea del FFCC a través de 8 alcantarillas. Es necesario destacar que las actuales condiciones se ha considerado que el área aportante se extiende hacia el oriente hasta la Ruta 5 Norte, la que constituiría una barrera transversal al escurrimiento superficial, desviando las aguas hacia los esteros Las Cruces y Colina.

El análisis de las inundaciones provocadas por las grandes crecidas de 1987 , 1997 y del presente año (2002), ha permitido confirmar que en el área del proyecto no se han generado inundaciones como consecuencia de desbordes de los esteros Colina y Las Cruces, ya que ese fenómeno ocurre hacia aguas abajo, próximo a la confluencia de los dos esteros.

De este análisis cualitativo, se concluye que es necesario disponer de un sistema de evacuación de las aguas lluvias adecuado, cuyo punto de drenaje debe ser el estero Las Cruces o el Colina.

Antecedentes de Estudios desarrollados a la fecha en el sector.

Actualización estudio Plan Maestro de Aguas Lluvias del Gran Santiago, Sector Santiago Norte –1997

Este estudio, realizado por CONIC-BF Ingenieros Civiles Consultores para la Dirección de Riego del M.O.P en 1997, analizó la capacidad del estero Las Cruces como vía de evacuación de aguas lluvias de la zona norte de Santiago.Concluye que el cauce de dicho estero posee una sección con la capacidad suficiente para conducir el caudal de diseño para una crecida con período de retorno T=10 años, (Q= 54 m3/s), desde la línea del FFCC hasta el estero Colina. Sin embargo, en dicho estudio no se incluyó el área aportante ubicada al poniente de la línea del FFCC, por considerarse que “la solución de recolección de las aguas lluvias de cuencas tributarias aguas abajo de la línea

férrea debieran corresponder a una solución distinta y complementaria a la que se aborda en el proyecto”.

La cuenca completa del estero Las Cruces presenta las siguientes características morfolóficas:

Area aportante : 191 km2Longitud cauce principal : 16 kmCota máxima cuenca pluvial : 1.287 msnmCota media cuenca pluvial : 525 msnmCota salida cuenca : 461 msnmPendiente media cauce principal : 0,18%

El cuadro 4.1 presenta los caudales máximos instantáneos adoptados en el estudio antes señalado para la cuenca completa del estero Las Cruces.

Cuadro 4.1Caudales adoptados Estero Las Cruces

Periodo Retorno (años)

Caudal(m3/s)

Caudal Específico (l/s/k2)

5 105 55010 140 73320 165 86450 210 1.100

En el Cuadro 4.2 se presenta la capacidad de porteo de cada tramo del estero Las Cruces desde el cruce de la línea de FFCC (km 10.500) hasta la descarga al estero Colina, (Km 22.805).

Cuadro 4.2Ca1:1dad Máxima del Cauce de Estero Las Cruces

De Km A Km H (m9 B (m) Taludes Pendiente Caudal (m3/s)

10.500 10.765 4.0 6.0 1:1 0.00202 104.710.765 11.665 4.0 6.0 1:1 0.00171 96.411.665 13.690 4.0 6.0 1:1 0.00104 75.113.690 15.395 4.0 8.0 1:1 0.00160 117.415.395 17.488 4.0 8.0 1:1 0.00052 66.917.488 18.785 4.0 8.0 1:1 0.00083 84.618.785 19.915 4.0 8.0 1:1 0.00153 114.819.915 20.545 4.0 8.0 1:1 0.00183 125.620.545 21.245 4.0 8.0 1:1 0.00124 103.421.245 21.580 4.0 8.0 1:1 0.00206 133.221.580 22.805 4.0 10.0 1:1 0.00207 135.2

El caudal ha sido calculado sobre la base de los antecedentes geométricos del canal incluido en el estudio de la dirección de riego de 1997 antes señalado.

Puede observarse que algunos tramos del estero Las Cruces no presentan capacidad suficiente para conducir el caudal máximo de la cuenca completa para un período de retorno de 5 años.

Plan Maestro de Aguas Lluvias del Gran Santiago 2002

Este estudio, elaborado por CADE_IDEPE Consultores en Ingeniería para la Dirección de Obras Hidráulicas del MOP y cuyo Informe final es de abril de 2002, incluye entre otros aspectos, un diagnóstico de los sistemas de evacuación y drenaje de aguas lluvias del gran santiago, considerando períodos de retorno de 2,5 y 10 años, así como la definición de las áreas a sanear y un planteamiento y predimensionamiento de las alternativas de solución.

Conforme a la nomenclatura adoptada por el Plan Maestro, el Loteo Valle Grande forma parte del sector Las Cruces Norte (NC-4), el cual en términos gruesos corresponde al área ubnicada al norte del estero Las Cruces delimitada por las Rutas 5 Norte y General San Martín por el oriente, estero Colina por el Poniente y por el norte, por los deslindes norte de los Loteros El Alfalfal, valle Grande y proyección de esa líneas hacia el oriente (para mayor detalle, ver lámina 1 de 23, Plano N°1537-INF-IH-188 del Plan Maestro).

El sector Las Cruces Norte (NC-4) está subdividido en 6 áreas tributarias en atención a las vías de escurrimiento; no obstante, el Loteo Valle Grande está incluido parcialmente tan solo 3 de ellas, las denominadas: Santa Teresa (STE), La Montaña (MON) y las Industrias (IND).

El diagnóstico concluye en que las 3 áreas tributarias mencionadas corresponden en la actualidad a “zonas rurales, en las que no se detectan problemas”.

En base al diagnóstico anterior y según los criterios fijados por el Plan Maestro, el Loteo Valle Grande , en relación a la definición de áreas a sanear y de las soluciones de drenaje propuestas, queda incluido dentro del denominado subsistema NC-4 Poniente, el que comprende a las subáreas tributarias STE, MON e IND ya señaladas.

La solución conceptual propuesta por el Plan Maestro para dichas subáreas tributarias consiste en evacuarlas a través de un canal nuevo hacia el estero Las Cruces o bien hacia el Estero Colina.

Para evacuar la subárea Santa Teresa (STE), el Plan Maestro propone utilizar el canal derivado Santa Teresa existente, previo mejoramiento del mismo y extensión hacia aguas arriba, considerando descargarlo en el canal San Ignacio – 2 mejorado.

En opinión de CADE-IDEPE el canal San Ignacio –2 debería descargar en el Estero Las Cruces a través de un canal nuevo que seguiría un trazado paralelo al de Avda. Aeropuerto. No obstante lo anterior, en opinión de la Dirección de

Obras Hidráulicas, se debería evitar sobrecargar el Estero Las Cruces, por lo que ese nuevo canal debería descargar directamente al Estero Colina.

En atención a la falta de topografía de mayor precisión, el estudio Plan Maestro indica que el trazado de dicho canal deberá ser definido en un estudio futuro más detallado, en el cual la influencia del estero Colina resulta relevante, por lo que tal análisis deberá necesariamente ser incluido por éste.

En la figura 6.1. se incluye el esquema de solución propuesto por el Plan Maestro para el sector Las Cruces Norte-subsistema Poniente, indicándose en cada nodo de aporte la magnitud del área tributaria, el coeficiente C considerado para dicha área en situación futura y el caudal aportante respectivo para una intensidad de lluvia de 6.5 mm/hr, correspondiente a un período de retorno T=2 años, por tratarse de áreas netamente urbanas sin aportes externos de quebradas de acuerdo al criterio adoptado por el Plan Maestro (para mayor detalle ver Tabla VII 2.34 –Bases de diseño solución Sector NC-4 Poniente Plan Maestro).

Los dimensionamientos propuestos por el Plan Maestro en relación con la solución esquematizada en la figura 4.1. se resume en el cuadro 4.3.

Limitaciones del proyecto por condiciones hidrológicas

Si bien el predio no es inundable, y así se ha demostrado en las grandes lluvias de los últimos años, resulta necesario ejecutar obras que faciliten el escurrimiento hacia los cauces receptores mas cercanos de las aguas lluvias que caen directamente sobre el terreno, tanto para asegurar el saneamiento superficial de éste como para disminuir al máximo la recarga de la napa subterránea.

Sistemas de evacuación de aguas lluvias propuesto para el Loteo

Descripción general del sistema propuesto

El sistema de evacuación de aguas lluvias propuesto para el Loteo Valle Grande se ajusta estrictamente a la solución general adoptada por el estudio “Plan Maestro de evacuación y drenaje de aguas lluvias del Gran Santiago”, para el subsistema NC-4 poniente en el cual este se inserta. En efecto, la solución adoptada mantiene las características y los trazados de los canales Santa Teresa, La Montaña y San Ignacio –2 incluidos por dicho estudio, y consulta descargar a éstos el sistema de canales proyectados en el Loteo propiamente tal y a través de los cuales se desaguaran las aguas lluvias generadas en su interior.

Aprovechando que a la fecha ya se dispone de una topografía más detallada amarrada al sistema IGM y a que se conocen las características de los perfiles transversales tipo de las avenidas por las cuales se desarrollarán los canales propuestos por el Plan Maestro en el tramo en que cruzan el Loteo Valle Grande, se ha efectuado, según se detalla en el punto 4.4.2, un leve ajuste de las pendientes longitudinales y de las dimensiones de dichos canales en los tramos al interior del Loteo, lo que en nada modifica sus cotas de descarga en los cauces receptores aguas abajo ni altera la solución conceptual propuesta por dicho estudio, por el contrario, permite una mejor adaptación a las condiciones reales del terreno.

Considerando que serán 2 los cauces receptores de las aguas lluvias generadas al interior del Loteo Valle Grande, se identifican para éste dos sistemas de drenaje independientes. Uno de ellos, el norte, descargará al canal Santa Teresa, en tanto que el sistema sur lo hará al canal San Ignacio, ya sea directamente o a través del Canal La Montaña.

La red de canales proyectada al interior del loteo estará constituida por 3 tipos de canales; tipo I, tipo II-a y tipo II-b, dependiendo de sus características y dimensiones.

Los canales tipo I, que corresponden a los de menos capacidad de porteo, se han proyectado por la vialidad estructurante secundaria (en general calles de 21 m de ancho entre líneas oficiales), y sólo recibirán y conducirán las aguas lluvias interceptadas por las cunetas de las calles por las cuales se desarrollan.

Por su parte, los canales tipos II-a y II-b se proyectaron en general por la vialidad estructurante principal (fundamentalmente en Avda. Porvenir, Costanera Poniente Ferrocarril y Avda. General San Martín).

Los Canales tipo II-a se diseñaron de modo tal que en caso de ocurrir lluvias mayores que las de su período de retorno (T=2 años) o en caso que se sobrepase la capacidad de porteo de diseño de los canales receptores de las aguas lluvias del loteo, (Santa Teresa, La Montaña y San Ignacio), dificultando

el desagüe de la red interior, permitan el vertido de sus excedentes hacia las áreas verdes vecinas, diseñadas especialmente para estos efectos como depresiones por el proyecto de arquitectura, en las cuales se acumulen dichos excedentes en tanto se alivia el sistema de evacuación hacia agua abajo. Los canales tipo II-b, de iguales dimensiones que los anteriores, conducirán en los casos necesarios, las aguas lluvias entre las áreas verdes señaladas y los canales receptores del loteo.

El sistema propuesto permite redactar los peaks de las ondas de crecidas conducidas por los canales interiores del loteo, evitando desagüar a los canales receptores Santa Teresa, La Montaña y San Ignacio –2 del Plan Maestro, cuando éstos están más solicitados y operando a plena capacidad.

El diseño descrito también podría materializarse en los canales Santa Teresa y La Montaña en el tramo en que cruzan el Loteo Valle Grande, (con trazados por las Avdas. Alfalfal y La Montaña respectivamente), aprovechando las área verdes a construir en dichas Avdas. Las que también podrían diseñarse como grandes depresiones.

Predimensionamiento canales Plan Maestro del sector NC-4 Poniente en tramo que cruzan el Loteo Valle Grande.

Conforme se indicó en el punto 4.4.1 y aprovechando la mayor información que a la fecha se dispone, se efectuaron ajustes en las dimensiones y pendientes longitudinales de los canales Santa Teresa, La Montaña y San Ignacio –2 en el tramo que cruzan el Loteo Valle Grande, los que en nada afectan a la solución conceptual propuesta por el Plan Maestro.

El nuevo predimensionamiento se incluye en el cuadro 4.4. que se adjunta y se efectúo considerando las mismas bases de cálculo consideradas por dicho estudio, (caudales aportantes, coeficientes de rugosidad, etc)

Predimensionamiento red interior de canales de loteo

a) Caudales de diseño

Para la determinación de los caudales de diseño aportantes a la red interior de canales del Loteo se consideraron los siguientes criterios de cálculo.

Cálculo de caudales aportantes según formula racional Coeficiente de escorrentía para situación futura según proposición Plan

Maestro, esto es : C = 0.63 Curva de intensidad- duración propuesta por el Plan Maestro, deducida a

partir de la precipitación máxima en 24 horas de período de retorno 10 años P24 (T = 10) = 70 mm, para una frecuencia T = 2 años conforme a lo estipulado por dicho estudio

Tiempo de concentración inicial mínimo de 20 minutos, en atención a que se trata de canales por vías estructurantes del Loteo a los cuales, en el futuro, descargarán los canales de las vías secundarias.

Areas aportantes determinadas a partir del plano de Loteo y de rasantes de pavimentación definidas de acuerdo a los criterios señalados en el punto 3 de este informe. No se consideran aportes de áreas externas al loteo, conforme al esquema de áreas tributarias utilizando por el Plan maestro, toda vez que dichos aportes serán captados aguas arriba pro los propios canales del sector NC-4 Poniente considerados por dicho estudio.

b) Capacidades de porteo de Canales

Para la determinación de las capacidades de porteo de los distintos tipos de canales diseñados se consideraron los siguientes criterios.

Cálculo de capacidades de porteo según Formula de Manning. Canales trapeciales revestidos en hormigón, con taludes H:V = 1:2 Coeficiente de rugosidad n= 0,015 Pendiente longitudinales equivalentes a las de la rasante de las calles

interiores del Loteo, (i = 0,0015 en calles con orientación norte – sur e i= 0,0020 en calles con sentido oriente – poniente).

El cuadro 4.5 resume los resultados del pedimensionamiento de la red interior de canales del loteo.

Determinación volúmenes de almacenamiento en áreas verdes inundables.

a) Metodología de cálculoEl volumen de almacenamiento requerido corresponde a la máxima diferencia entre el volumen afluente acumulado de aguas lluvias, para una precipitación de período de retorno T y el volumen efluente acumulado; esto es:Valm = Máx (Vafl (t) – Vefl (t) )En que :Valm: Volumen almacenamiento requeridoVafl (t): Volumen afluente acumulado de aguas lluviasVefl (t): Volumen efluente acumuldo extraído por canales Plan Maestro y asignables al loteoT: Tiempo.

El volumen afluente acumulado de aguas lluvias en m3, para un tiempo t en horas, se determina conforme a la siguiente expresión

Vafl (t)= 0,001 C x A x PTt 8M3)

En que:C : Coeficiente de escorrentía del área aportanteA : área aprotante (m2)PT

t : Precipitación de período de retorno T y duración t (mm/hr)

Por su parte, el volumen efluente acumulado corresponde al volumen evacuado por los canales Santa Teresa, La Montaña y San Ignacio –2, asignable exclusivamente al Loteo, conforme a los criterios de cálculo adoptados por el estudio Plan Maestro. Conforme a lo anterior, dicho volumen efluente sería de 18.000 m3 en 1 hora para todo el Loteo si se considera que la superficie total de éste es de 437 Hás, su coeficiente de escorrentía C= 0,63 y la intensidad media máxima para un período de retorno T= 2 años (periódo de retorno de diseño de los canaels del Plan Maestro) igual a I= 6,5 mm/hr.

b) Volúmenes de almacenamiento requeridosEl proyecto de Loteo consulta 6 áreas verdes inundables según se muestra en el plano 1 de 2 que se adjunta, cuyas características pueden resumirse conforme a lo siguiente:

Area Verde N°

Ubicación Largo Ancho Prog. Volumen disponible (m3)

1 Costanera poniente FFCC – Av El Alfalfal

200 70 0,50 7.000

2 Costanera poniente FFCC – Av. La Montaña

250 50 0,50 6.250

3 Av. Porvenir al norte . Av. El Alfalfal

400 80 0.50 16.000

4 Av. Porvenir al norte Av. La Montaña

400 90 0.50 18.000

5 Calle poniente al norte Av. El Alfalfal

140 60 0.50 4.200

6 Calle poniente al norte Av. La Montaña

280 50 0.50 7.000

El sistema de evacuación de aguas lluvias diseñado para el Loteo consulta el aprovechamiento de las 6 áreas verdes inundbles identificadas en el Cuadro anterior. Las área verdes N° 1,3 y 5 permitirán retardar los peaks al canal Santa Teresa, en tanto que las N° 2,4 y 6 permitirán retardar los peaks a los canales La Montaña y San Ignacio –2El cálculo de los volúmenes de almacenamiento requeridos por cada conjunto de áreas verdes (n| 1,3 y 5 y N° 2,4 y 6) se incluyen en los Cuadro 4.6 y 4.77 y se efectuo según la metodología descrita en a) , para tormentas de un período de retorno T= 2,5, 10 y 100 años, considerando para cada una de ellas las precipitaciones máximas en 24 horas establecidas por el estudio Plan Maestro (41,7mm, 56,0 mm, 65,5 mm y 95,2 mm respectivamente)Los volumenes efluentes acumulados evacuados por los canales Santa Teresa y La Montaña – San Ignacio 2 y utilizados para efectos del cálculo

corresponden a los establecidos por el estudio Plan Maestro respectivamente; esto es : 2,15 m3/s y 2,85 m3/s

Conforme se demuestra en el siguiente Cuadro resumen, en todos los casos, los volúmenes de almacenamiento disponibles son mayores que los requeridos, incluso para tormentas de período de retorno T= 100 años.

Costo estimativo de las obras

Cnaels Plan Maestro en el interior del LoteoEl Cuadro 4.8 incluye el cálculo detallado de los costos derivados de los canales Plan Maestro en el interior del Loteo, los cuales pueden resumirse según lo siguiente:

Costos Totales (uf)N° Nombre Canal L

MRevestidos En Tierra

1 Santa Teresa 1.660 10.409 4.4412 La Montaña 2.580 17.575 7.9243 San Ignacio 2.190 - 3491

Los costos totales, dependiendo de la alternativa a considerar serían los siguientes: Alt. Todo en tierra : UF 15.856 Alt. Plan Mestro (ver ** cuadro 4.8) : UF 20.704 Alt. 1 y 2 revestido + 3 en tierra : UF 31.475

Red interior de canales del Loteo

El cuadro 4.9 incluye el cálculo detallado de los costos derivados de la red intierio de canales del Loteo, los cuales pueden resumirse según lo siguiente:

Tipo Canal L(m)

Costo Total UF

I 14.650 36.819II-a 1.750 5.550II-b 650 430Retorno 500 1.661Totales 17.550 44.460 UF

Accesos a sitios y cruces de calles

El cálculo de costos supone: Sitios con frente de 10 m 10 accesos a sitios por cada 100 m de canal 1 cruce de calle cada 100 m de canal 11 cruces en total por cada 100 m de canales Longitud de canales con atraviesos : 15.500 ml Ancho de atravieso en acceso a sitio : 2,5 m Ancho de atravieso en cruce de calle : 25 m Volumen de hormigón de atraviesos : 1,5 m3/ml Precio unitario del hormigón incluido armaduras

Y moldaje : 7,5 UF/m3

Por lo tanto: Cantidad de atraviesos : 1.705 Ancho medio de cada atravieso : 4,55 m Longitud total de atraviesos : 7.758 ml Precio por ml de atravieso : 11.25 UF Total accesos a sitios y cruces de calles : 87.278 UF

Costo unitario recubrimiento canalesSe consideran losetas prefabricadas de hormigón armado de 0,07 m de espesor y ancho igual al ancho superficial del canal más 0,30 m por lo que sus costos se estiman según lo siguiente:

Tipo Canal Cubicación hormigón (m3/ml)

Precio Unitario hormigón armado (UF/m3)

Precio TapaUF/ml

I 0,13 7.500 0,98IIb 0,17 7.500 1,28

Costos totalesDe acuerdo a lo anterior los costos totales serían los siguientes:

Canales Plan Maestro (Alt. 1 y 2 revestido + 3 en : UF 31.475

Red interior de canales del loteo : UF 44.460 Accesos a sitios y cruces de calles : UF 87.278 Costos Totales : UF 163.213

(*) No incluyen costos