CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS EN UNA CUENCA HIDROGRÁFICA NO AFORADA, A TRAVÉS DE HIDROGRAMAS UNITARIOS SINTÉTICOS Y MÉTODO RACIONAL. TRABAJO 4
GRUPO # 3
PRESENTADO POR: JUAN DIEGO GARCIA CASTAO CASTAO SARA MOLINA GIRALDO MARIA SALOME GRAJALES DANIEL VALENCIA HERNANDE!
DOCENTE: MATEO MATEO GUTIERRE! URIBE
POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISA!A CADAVID CADAVID FACULTAD DE INGENIER"A INGENIER"A CIVIL MEDELL"N $%&
I'()*+--/' La planeación y el diseño de proyectos relacionados con el agua se necesita saber de qué caudal va a pasar por la zona de estudio y donde va a ir desarrollado el proyecto (puentes, túneles, box culvert, etc.) aunque a veces se tiene muy poca inormación sobre los dierentes caudales y eventos que gobiernan las leyes de la naturaleza para cada una de las zonas de estudio. !qu" es donde se desarrollan algunos traba#os ba#o algunos programas de computación y métodos emp"ricos que el $ombre $a ido creando para desarrollar estos traba#os y poder sacar los datos necesarios para el desarrollo de los proyectos y obras que proporcionen desarrollo para la ciudadan"a.
O012(* •
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%oder calcular $idograma unitario sobre nuestra cuenca de estudio que se viene traba#ando desde el principio de semestre para determinar caudales de diseño. !prender a mane#ar otro programa de sistemas (&'&) que nos permita la determinación de caudales $e encontrar ms cil los datos necesarios en el diseño de una obra $idrulica. amiliarizarnos con los datos y graicas que nos puede dar en un inorme de consultor"a $idrológica en campo y poder saber qué $acer con estos datos.
M5)-* (2/)-* ! continuación empezaremos explicando la naturaleza de los parmetros que vamos a encontrar a lo largo de nuestro proyecto, de donde provienen y nos ayudaran a esclarecer lo que signiican estos parmetros y de que otros parmetros dependen. •
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&oil 'onservation service (&'&), el &ervicio *e 'onservación *el &uelo en español, adquiere su nombre en +- después de ser conocido anteriormente como servicio de erosión de suelo, y se encarga de $allar el me#or uso para cada tipo de suelo y prevenir enómenos como la erosión. /idrograma 0nitario1 0n $idrograma unitario es un $idrograma (2 3 (t)) resultante de un escurrimiento correspondiente a un volumen unitario (+ cm, mm, plg,... de lluvia por la cuenca) proveniente de una lluvia con una determinada duración y determinadas caracter"sticas de distribución en la cuenca $idrogrica. /idrograma 0nitario de &nyder1 r =¿ 0.75 C t ( L . Lca ) t ¿
0.3
4r3tiempo de retraso L3longitud del cauce principal en 5ilómetros Lca3 Longitud sobre cauce principal desde el punto de salida al centroide de la cuenca en 5ilómetros. 't3 coeiciente derivado de cuencas instrumentadas en la misma región. de
=
t r 5.5
*e 3 duración de la lluvia exceso t b=3 +
t r 8
4b3tiempo base en $oras q p =
2.75 AC P
t r
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6étodo 7acional1 8l método racional se utiliza en $idrolog"a para determinar el 'audal 9nstantneo 6ximo de descarga de una cuenca $idrogrica. Q
=
C. i. A 3.6
23'audal pico (m:-;s) '3'oeiciente escorrent"a 93 9ntensidad de lluvia (mm;$) !3 )
+. %ara la cuenca de nuestro estudio se determinó los caudales mximos de escorrent"a directa para , +?, >, ? y +?? años periodo de retorno, utilizando el $idrograma unitario del &oil 'onservation &ervice (&'&). 300 250 200
Caudal (m^3/)
TR 5 AÑOS TR 10 AÑOS TR 25 AÑOS TR 50 AÑOS TR 100 AÑOS
150 100 50 0 21:36
2:24
7:12
12:00
Tiempo (min)
igura + $idrograma unitario del &oil 'onservation &ervice (&'&). >. %ara la cuenca de nuestro estudio se determinó los caudales mximos de escorrent"a directa para , +?, >, ? y +?? años periodo de retorno, utilizando el $idrograma unitario de &nyder.
350 300 250 200
TR 5 AÑOS TR 10 AÑOS TR 25 AÑOS TR 50 AÑOS TR 100 AÑOS
Caudal (m^3/) 150 100 50 0 0:00 2:24 4:4! 7:12 ":36 12:00
Tiempo (min)
igura >. el $idrograma unitario de &nyder. -. %ara la cuenca de nuestro estudio se determinó los caudales mximos de escorrent"a directa para , +?, >, ? y +?? años periodo de retorno, utilizando el método racional. 4abla -.+ caudal método racional. 'audal (m:-;s) (2) para 4r +? > ? +?? ++?+,+@+- +>A,A-? +-A,-AC >A>,AA@ -@>+,ABBA + B @ 4abla -.> caudal pico método racional. 'audal pico (m:-;s) (2p) para 4r +? > ? +?? -C@,+?BA ??,A?-? -@,CCA B+>,BA? +>-+B,@- > C @. 8n este punto se muestra los caudales mximos de escorrent"a directa para los dierentes periodos de retorno obtenidos por los dierentes métodos.
400 350 300 250
Caudale ma+(m^3/)
200 #e$odo de S%&'&R #e$odo de SCS
150 100 50 0 0
50
100
Tiempo de e$ono (a*o)
igura -. 'audales mximos de escorrent"a directa
R2-*62'+5-/': observando la igura - con los caudales mximos de escorrent"a directa, se puede observar que el método de sneyder es ms conservador con respecto a los valores obtenidos por el método &oil 'onservation &ervice (&'&) y por lo tanto se recomienda utilizar los caudales que se pueden leer para un tiempo de retorno especiico gracias a la igura -. . %or este traba#o se cobrara una suma de +DC??.???E por su nivel de comple#idad. !F!L9&9& *8 78&0L4!*G&. •
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!nalizando la igura + y > que son los $idrograma realizados por los dos métodos (&'&) y &nyder se puede determinar que snyder es ms conservador para la obtención de los resultados ya que por este método el caudal pico para +?? años periodo de retorno nos da como resultado --C,B (m:-;se) y con el método &'& nos da un valor para el mismo tiempo de retorno y un caudal de >@, (m:-;se)H notndose la gran dierencia entre un método y el otro para una misma zona de estudio . Gbservando las tablas -.+ y -.> que son los valores obtenidos gracias al método racional nos arro#an valores demasiado altos con respecto a los $allados con los otros dos métodos esto es debido a las $ipótesis que mane#a el método racional, este solo se usa para reas pequeñas y en visto que la cuenca de estudio tiene un rea de +,A>> =m:> y esto es considerado una cuenca uera del rango que esta establecido y que se vio en clase dic$o por el docente. La igura - nos puede ayudar a establecer los caudales para dierentes tiempos de retorno que oscilan entre ? y +?? años periodo de retorno (4c) estos valores que obtengamos gracias a la grica nos servirn para diseñar algún tipo de obra
$idrulica porque se puede establecer los caudales mximos para un año de diseño en espec"ico. 'omo e#emplo tenemos que para un tiempo de retorno de @? años nos da un caudal de diseño de >C? (m:-;se) determinado por el método de snyder y para el método &'& un valor de >> (m:-;se) como lo muestra la igura @ 400 350 300 250
Caudale ma+(m^3/)
200 #e$odo de S%&'&R #e$odo de SCS
150 100 50 0 0 50100
Tiempo de e$ono (a*o)
igura @. 8#emplo 'GF'L0'9GF8&. •
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%ara obtención de unos buenos caudales de diseño se debe traba#ar con el método de snyder ya que este es el ms conservador y podremos traba#ar ms tranquilos. La igura - nos puede ayudar a encontrar los caudales mximos en un tiempo de retorno en el cual se va a proyectar un proyecto de obra $idrulica o para prevenir algún evento catastróico. 'on el programa ,&C-,#S. paa lo de lulo de audale en uena. no e$aleen aloe apo+imado a la ealidad ue no ein paa el deaollo de un die*o idulio omo $al
