Cap. 6 Tablas y Graficas Hidrologia Nelame

2012 HIDROLOGIA PARA INGENIEROS CIVILES TABLAS Y GRAFICOS NELAME

DR. NESTOR LANZA MEJIA FAMILIA LANZA MEITCHOUK 9/10/2012

HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS. TABLAS Y GRAFICAS CONTENIDO 1.

VERTIENTES DEL MAR CARIBE .............................................................................................................................................................................. 3

2.

VERTIENTE DEL PACIFICO ...................................................................................................................................................................................... 3

3.

CLASES DE VALORES DE LONGITUDES DE CAUCE........................................................................................................................................... 4

4.

CLASES DE ORDEN DE CORRIENTE EN CUENCA .............................................................................................................................................. 4

5.

CLASES DE VALORES DE ESCURRIMIENTOS EN CUENCA .............................................................................................................................. 4

6.

CLASES DE DENSIDADES DE DRENAJE EN CUENCA ........................................................................................................................................ 4

7.

ESCALAS PARA LA DELIMITACION EN CUENCA ................................................................................................................................................. 5

8.

CLASES DE TAMAÑO DE CUENCAS ...................................................................................................................................................................... 5

9.

CLASES DE VALORES DEL INDICE DE COMPACIDAD ........................................................................................................................................ 5

10.

CLASES DE VALORES DE FORMA ......................................................................................................................................................................... 5

11.

CLASES DE VALORES DE ALARGAMIENTO ......................................................................................................................................................... 6

12.

CLASES DE VALORES DE MASIVIDAD................................................................................................................................................................... 6

13.

CLASES DE VALORES DE ELEVACION MEDIA ..................................................................................................................................................... 6

14.

CLASES DE DESNIVEL ALTITUDINAL ..................................................................................................................................................................... 6

15.

CLASES DE VALORES DE PENDIENE DE CAUCE ................................................................................................................................................ 7

16.

TIPO DE MATERIAL DEL SUELO DE ACUERDO CON SU TAMAÑO ................................................................................................................... 7

17.

TIPO DE LLUVIA CORRESPONDIENTE A SU INTENSIDAD ................................................................................................................................. 7

18.

VALORES DE KA PARA LA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL ..................................................................................................................... 8

19.

PARAMETROS DE INFILTRACION DE GREEN AMPT PARA VARIAS CLASES DE SUELO ............................................................................. 9

20.

CLASIFICACION DE CLASES ANTECEDENTES DE HUMEDAD PARA EL METEDO DE ABSTRACIONES DE LLUVIA DEL SCS .............10

21.

GRUPO DE SUELOS SEGÚN SCS .........................................................................................................................................................................10

22.

NUMERO DE CURVA DE ESCORRENTIA .............................................................................................................................................................11

23.

TIEMPO DE CONCENTRACION .............................................................................................................................................................................12

24.

PERIODO DE RETORNO .........................................................................................................................................................................................13

25.

COEFICIENTE DE ESCORRENTIA.........................................................................................................................................................................15

26.

CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA Y POROSIDAD PARA MEDIOS POROSOS NO CONSOLIDADOS ..............................................................18

DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA 18 de marzo de 2015

3:30:05 PM

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HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS. TABLAS Y GRAFICAS 1.

VERTIENTES DEL MAR CARIBE VERTIENTE DEL MAR CARIBE

CUENCA Nº

45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69

2.

NOMBRE DE LA CUENCA RIO PRINCIPAL

AREA ( KM2 )

PRECIPITACION MEDIA (mm)

RIO COCO RIO ULANG RIO WAWA RIO KUKALAYA RIO PRINZAPOLKA RIO GDE de MATAGALPA RIO KURINWAS ENTRE R. KURINWAS Y R. ESCONDIDO RIO ESCONDIDO ENTRE R.ESCONDIDO Y R.PTA. GORDA RIO PUNTA GORDA ENTRE R. PTA.GORDA Y R.San JUAN RIO SAN JUAN DE NICARAGUA.

19,969.00 3,777.40 5,371.98 3,910.25 11,292.40 18,445.00 4,456.76 2,034.20 11,650.00 1,592.96 2,867.42 2,228.86 29,824.00

1,937 2,405 2,820 2,800 2,586 2,095 2,725 3,564 2,722 3,710 3,552 4,510 1,694

TOTAL

117,420.23

VERTIENTE DEL PACIFICO VERTIENTE DEL PACIFICO CUENCA Nº

58 60 62 64 66 68 70 72

NOMBRE DE LA CUENCA RIO PRINCIPAL

AREA KM2

PRECIPITACION MEDIA (mm)

RIO NEGRO RIO ESTERO REAL ENTRE R. E. REAL Y V.COSIGUINA ENTRE V.C. Y RIO TAMARINDO RIO TAMARINDO ENTRE RIO TAMARINDO Y RIO BRITO RIO BRITO ENTRE RIO BRITO Y RIO SAPOA

1,428.00 3,690.60 429.00 2,950.66 317.62 2,768.69 274.00 325.00

1,859 1,682 1,881 1,670 1,175 1,357 1,316 1,625

TOTAL

12,183.57


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Página 3


CLASES DE VALORES DE LONGITUDES DE CAUCE Clases de valores de longitudes del cauce principal

4.

Rangos de longitud en kilómetros

Clases de longitud del cauce

6.9-10.9

Corto

11-15

Mediano

15.1-19.1

Largo

CLASES DE ORDEN DE CORRIENTE EN CUENCA Clases de orden de corriente

5.

Rango de ordenes

Clases de orden

1-2

Bajo

2-4

Medio

4-6

Alto

CLASES DE VALORES DE ESCURRIMIENTOS EN CUENCA Clases de valores escurrimientos

6.

Rangos de Escurrimientos

Clases

0-17

Bajo

171-340

Medio

341-510

Alto

CLASES DE DENSIDADES DE DRENAJE EN CUENCA Clases de densidades de drenaje Rangos de densidad

Clases

0.1-1.8

Baja

1.9-3.6

Moderada

3.7-5.6

Alta


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Página 4


ESCALAS PARA LA DELIMITACION EN CUENCA

En orden de magnitud, las escalas de los planos que se deben utilizar, para el trazado de la divisoria de la cuenca, en función de su superficie, son: Km2 Escala

8.

1 1: 5,000

100 1: 10,000

1,000 1: 25,000

5,000 1: 50,000

10,000 1: 100,000

25,000 1: 200,000

Mayor de 25,000 1: 500,000

CLASES DE TAMAÑO DE CUENCAS Clases de tamaño de cuencas (km 2)

9.

Rangos de áreas

Clases de tamaño

Hasta 3.0

Pequeña

3.01-8.0

Mediana

8.01- a mas

Grande

CLASES DE VALORES DEL INDICE DE COMPACIDAD Clases de valores de compacidad Rangos de I c

Clases de compacidad Redonda a Oval redonda

- 1.25

10.

1.25-1.50

De Oval redonda a Oval Oblonga

1.50-1.75

De Oval Oblonga a Rectangular Oblonga

CLASES DE VALORES DE FORMA Clases de valores de forma Rangos de I c

Clases de compacidad

0.01-0.18

Muy poca achatada

0.18-0.36

Ligeramente achatada

0.36-0.54

Moderadamente achatada


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Página 5


CLASES DE VALORES DE ALARGAMIENTO Clases de valores de alargamiento

12.

Rangos de Ia

Clases de alargamiento

0.0-1.4

Poco alargada

1.5-2.8

Moderadamente alargada

2.9-4.2

Muy alargada

CLASES DE VALORES DE MASIVIDAD Clases de valores de masividad

13.

Rangos de K m

Clases de masividad

0-35

Muy montañosa

35-70

Montañosa

70-105

Moderadamente montañosa

CLASES DE VALORES DE ELEVACION MEDIA Clases de valores de elevación media

14.

Rangos de elevación en msnm

Clases de elevación

1782.3-2072.2

Baja

2072.4-2362.2

Moderada

2362.4-2652.2

Alta

CLASES DE DESNIVEL ALTITUDINAL Clases de desnivel altitudinal (msnm) Rangos de elevación en msnm

Clases de elevación

600-1220

Bajo

1221-1841

Mediano

1842-2462

Alto


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CLASES DE VALORES DE PENDIENE DE CAUCE Clases de valores de pendiente del cauce principal (m/m)

16.

Rangos de pendiente

Clases

0.01-0.05

Suave

0.06-0.11

Moderada

0.12-0.17

Fuerte

TIPO DE MATERIAL DEL SUELO DE ACUERDO CON SU TAMAÑO Tipo de material del suelo de acuerdo con su tamaño

17.

Tipo de material

Diámetro (mm)

Gravas

2≤θ

Arena gruesa

0.2 ≤ θ ≤ 2

Arena fina

0.02 ≤ θ ≤ 0.2

Limo

0.002 ≤ θ ≤ 0.02

arcilla

θ ≤ 0.002

TIPO DE LLUVIA CORRESPONDIENTE A SU INTENSIDAD Tipo de lluvia

Intensidad de la lluvia

Ligera

hasta 25 mm/h

Moderada

Desde 25 hasta 76 mm/h

Fuerte

Por encima de 76 mm/h


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VALORES DE KA PARA LA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL Tabal 2.1.- Ka - CONSTANTE QUE DEPENDE DE LA LATITUD Y MES DE AÑO

latitud en grados

ENERO

FEBRERO

MARZO

ABRIL

MAYO

JUNIO

JULIO

AGOSTO

SEPTIEMBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

0

1.04

0.94

1.04

1.01

1.04

1.01

1.04

1.04

1.01

1.04

1.01

1.01

10

1.00

0.91

1.03

1.03

1.08

1.06

1.08

1.07

1.02

1.02

0.98

0.99

20

0.95

0.90

1.03

1.05

1.13

1.11

1.14

1.11

1.02

1.00

0.93

0.91

30

0.90

0.87

1.03

1.08

1.18

1.17

1.20

1.14

1.03

0.98

0.89

0.88

35

0.87

0.85

1.03

1.09

1.21

1.21

1.23

1.16

1.03

0.97

0.86

0.85

40

0.84

0.83

1.03

1.11

1.24

1.25

1.27

1.18

1.04

0.96

0.83

0.81

45

0.80

0.81

1.02

1.13

1.28

1.29

1.31

1.21

1.04

0.94

0.79

0.75

50

0.74

0.78

1.02

1.15

1.33

1.36

1.37

1.25

1.06

0.92

0.76

0.70


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HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS. TABLAS Y GRAFICAS

19.

PARAMETROS DE INFILTRACION DE GREEN AMPT PARA VARIAS CLASES DE SUELO POROSIDAD POROSIDAD CLASE DE SUELO

EFECTIVA

η (%) Θe

CABEZA DE SUCCION DEL

CONDUCTIVIDAD

SUELO EN EL

HIDRAULICA

FRENTE MOJADO

K(cm/hora)

Ψ (cm)

0.437

0.417

4.95

(0.374-0.500)

(0.354-0.480)

(0.97-25.36)

0.437

0.401

6.13

(0.363-0.506)

(0.329-0.473)

(1.35-27.94)

0.463

0.434

8.89

(0.375-0.551)

(0.334-0.534)

(1.33-59.38)

0.501

0.486

16.68

(0.420-0.582)

(0.394-0.578)

(2.92-95.39)

Marga

0.398

0.330

21.85

arenoarcillosa

(0.332-0.464)

(0.235-0.425)

(4.42-108.0)

0.464

0.309

20.88

(0.409-0.519)

(0.279-0.501)

(4.79-91.10)

0.471

0.432

27.30

(0.418-0.524)

(0.347-0.517)

(5.67-131.50)

0.430

0.321

23.90

(0.370-0.490)

(0.207-0.435)

(4.08-140.20)

0.479

0.423

29.22

(0.425-0.533)

(0.334-0.512)

(6.13-139.4)

0.475

0.385

31.63

(0.427-0.523)

(0.269-0.501)

(6.39-156.5)

Arena Arena margosa Marga Marga limosa

Marga arcillosa Marga limo arcillosa Arcilla arenosa Arcilla limosa Arcilla

11.78 2.99 0.34 0.65 0.15 0.10 0.10 0.06 0.05 0.03

Los números entre paréntesis debajo de cada parámetro son una desviación estándar alrededor del valor del parámetro dado.


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Página 9


CLASIFICACION DE CLASES ANTECEDENTES DE HUMEDAD PARA EL METEDO DE ABSTRACIONES DE LLUVIA DEL SCS Tabla.- Clasificación de clases antecedentes de humedad (AMC) Para el método de abstracciones de lluvia del SCS. Grupo AMC

21.

Lluvia antecedente total de 5 días (plg) Estación inactiva

Estación de crecimiento

I

Menor que 0.5

Menor que 1.4

II

0.5 a 1.1

1.4 a 2.1

III

Sobre 1.1

Sobre 2.1

GRUPO DE SUELOS SEGÚN SCS Grupo de Suelo

Tabla.- Clasificación del grupo de suelo para el método de abstracciones de lluvia del SCS

A

Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento, limo agregados

B

Suelos pocos profundos depositados por el viento, marga arenosa

C D

Margas arcillosa, margas arenosas pocas profundas, suelos con bajo contenido orgánico y suelos con altos contenidos de arcilla Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plásticas y ciertos suelos salinos.


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NUMERO DE CURVA DE ESCORRENTIA SEGU SCS

Tabla.- Números de curva de escorrentía para usos selectos de tierra agrícola, suburbana y urbana (condiciones antecedentes de humedad II, I a=0.2S) Descripción del uso de la Tierra

Grupo hidrológico del suelo A

B

C

D

Tierra cultivada1: sin tratamiento de conservación

72

81

88

91

Tierra cultivada1: con tratamiento de conservación

62

71

78

81

Pastizales: condiciones pobres

68

79

86

89

Pastizales: condiciones optimas

39

61

74

80

Vegas de ríos: condiciones optimas

30

58

71

78

Bosques: troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas

45

66

77

83

Bosques: cubierta buena 2

25

55

70

77

39

61

74

80

49

69

79

84

89

92

94

95

81

88

91

93

reas abiertas, césped, parques, campo de golf, cementerios, etc. Optimas condiciones: cubierta de pasto en el 75% o mas Áreas abiertas, césped, parques, campo de golf, cementerios, etc. Condiciones aceptables: cubierta de pasto en el 50 al 75% reas comerciales de negocios (85% impermeables) Distritos industriales (72% impermeables) Residenciales3 Tamaño promedio de lote

Porcentaje promedio impermeable 4

1/8 acre o menos

65

77

85

90

92

1/8 acre

38

61

75

83

87

1/3 acre

30

57

72

81

86

1/2 acre

25

54

70

80

85

1 acre

20

51

68

79

84

98

98

98

98

Pavimentos con cunetas y alcantarillados 5

98

98

98

98

Grava

76

85

89

91

Tierra

72

82

87

89

Parqueaderos pavimentados, techos, accesos, etc. 5 Calles y carreteras

1. 2. 3. 4. 5.

Para una descripción más detallada de los números de curva para usos agrícolas e la tierra, remitirse a SCS, 1972, cap. 9. Una buena cubierta está protegida del pastizaje, y los desechos del retiro de la cubierta del suelo. Los números de curva se calculan suponiendo que la escorrentía desde las casas y d e los accesos se dirige hacia la calle, con un mínimo de agua del techo dirigida hacia el césped donde puede ocurrir infiltración adicional. Las ares permeables restantes (césped) se consideran como pastizales en buenas condiciones para estos números de curva. En algunos países con climas más cálidos se pueden utilizar 95 como numero de curva.


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TIEMPO DE CONCENTRACION

23.

Autor

Expresión

Observaciones

Método del proyecto Hidrometeorológico centroamericano Normas españolas Cuencas para cordilleras y cerros

California culverts Practice (1942)

empinados

Giandotti

Cuencas pequeñas con pendiente

SCS(1975)

Cuencas rurales

Dónde: tc L S A Hm H CN

tiempo de concentración en minutos longitud del cauce principal en metros pendiente del cauce en m/m área de la cuenca en km2 diferencia de nivel en m entre la cota media de la cuenca y la salida diferencia de nivel total entre cotas extremas de la cuenca (m) numero de curva Autor

Expresión

Federal Aviation Agency,

Aeropuertos

1970 Izzard, 1946

Experimentos de laboratorios

Morgali y Linsley, 1965

Dónde:

tc L S Ls I C n

Observaciones

Flujo superficial

tiempo de concentración en minutos longitud del cauce principal en metros pendiente del cauce en m/m longitud de escurrimiento superficial en m intensidad de lluvia en mm/hora coeficiente de escurrimiento rugosidad superficial de Manning


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PERIODO DE RETORNO OBRA

PERIODO DE RETORNO (años)

Estructuras provisionales en zanja

5 5 - 10

Drenaje longitudinal, cunetas, etc. Estructuras semipermanentes

10

Terrazas de desagüe

10 15 - 20

Pequeñas estructuras permanentes Terrazas de absorción, aliviaderos

20

Grandes estructuras permanentes

50 - 100

Elemento

Intensidad de tráfico de la carretera (veh/día) Alta Media Baja (IMD>2000) (2000 >IMD>50) (IMD<50)

Pasos inferiores con dificultad de desagüe Elementos de desagüe de la plataforma y márgenes Obras transversales de desagüe

50

25

25

10 100


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Según el criterio del proyectista

Comprobar que no se alteren las condiciones previas para Tr= 10 años

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OBRA

PERIODO DE RETORNO (años)

Estructuras provisionales en zanja

5 5 - 10

Drenaje longitudinal, cunetas, etc. Estructuras semipermanentes

10

Terrazas de desagüe

10 15 - 20

Pequeñas estructuras permanentes

25.

Riesgo, (r, %) 5 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100

Terrazas de absorción, aliviaderos

20

Grandes estructuras permanentes

50 - 100

PERIODO DE RETORNO SEGÚN EL RIESGO DE FALLA Y LA VIDA UTIL DE LA OBRA

5 98 48 23 18 15 10 8 6 5 4 3 1

Periodo de Retorno (años) según el riesgo de Falla y la Vida Útil de la obra Vida útil de la obra (n, años) 10 20 25 30 40 50 60 70 80 195 390 488 585 780 975 1170 1365 1560 95 190 238 285 380 475 570 665 760 45 90 113 135 180 225 269 314 359 35 70 87 105 140 174 209 244 279 29 57 71 85 113 141 169 197 225 20 40 49 59 79 98 118 138 157 15 29 37 44 58 73 87 101 116 11 22 28 33 44 55 66 77 88 9 17 21 25 34 42 50 59 67 7 13 16 19 25 32 38 44 50 5 9 11 14 18 22 27 31 35 1 1 1 1 1 1 1 1 1


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90 1755 855 404 313 253 177 130 99 75 56 40 1

Página 14

100 1950 950 449 348 281 196 145 110 84 63 44 1


Tiempo de Retorno, (Tr, años) 5 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100

Riesgo de Falla (%) según la Vida Útil de la obra y Tiempo de Retorno Vida útil(n, años) 5 67% 41% 23% 18% 16% 12% 10% 8% 7% 6% 5% 5%

10 89% 65% 40% 34% 29% 22% 18% 15% 13% 12% 11% 10%

20 25 99% 100% 88% 93% 64% 72% 56% 64% 49% 57% 40% 47% 33% 40% 29% 34% 25% 30% 22% 27% 20% 24% 18% 22%

30 100% 96% 79% 71% 64% 53% 45% 40% 35% 31% 28% 26%

40 100% 99% 87% 80% 74% 64% 55% 49% 44% 40% 36% 33%

50 60 100% 100% 99% 100% 92% 95% 87% 91% 82% 87% 72% 78% 64% 70% 57% 64% 51% 58% 47% 53% 43% 49% 39% 45%

70 100% 100% 97% 94% 91% 83% 76% 69% 63% 59% 54% 51%

80 100% 100% 98% 96% 93% 87% 80% 74% 68% 63% 59% 55%

90 100 100% 100% 100% 100% 99% 99% 97% 98% 95% 97% 90% 92% 84% 87% 78% 81% 73% 76% 68% 72% 63% 67% 60% 63%

La confiabilidad del diseño, representada por la probabilidad que no falle la estructura durante el transcurso de su vida útil, considera el hecho que no ocurra un evento superior a la utilizada en el diseño durante la vida útil. Dado que la probabilidad de ocurrencia para cada uno de estos eventos es independiente, la probabilidad de falla o riesgo (r) durante el periodo de vida útil de la estructura se determina mediante la siguiente expresión, en función del periodo de retorno (TR, años) y la vida útil (n, años)


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COEFICIENTE DE ESCORRENTIA Uso del suelo

Us

Vegetación densa, bosques, cafetal con sombras, pastos

0.04

Malezas, arbustos, solar baldío, cultivos perennes, parques, cementerios, campos deportivos

0.06

Sin vegetación o con cultivos anuales

0.10

Zonas suburbanas (viviendas , negocios)

0.20

Casco urbano y zonas industriales

0.30 – 0.50

tipo de suelo

Ts

Permeable (terreno arenoso, ceniza volcánica, pómez)

1.00

Semipermeable (terreno arcilloso arenoso)

1.25

Impermeable (terreno arcilloso, limoso, marga) Pendiente del terreno (%)

0.0 – 3.0

1.50 Pt

1.00

3.1 – 5.00

1.50

5.1 – 10.0

2.00

10.1 – 20.0

2.50

20.1 y mas

3.0

C = Us * Ts * Pt


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Valores del coeficiente C de la escorrentía (de Schwab et al. 1981) Topografía y vegetación Bosques Llano, 0-5% de pendiente Ondulado, 5-10% de pendiente Montañoso, 10-30% de pendiente Pastizales Llanos Ondulados Montañosos Tierras cultivadas Llanas Onduladas Montañosas Zonas urbanas Llanas Onduladas

Tierra franca arenosa

Textura del suelo Arcilla y limo

Arcilla compacta

0,10 0,25 0,30

0,30 0,35 0,50

0,40 0,50 0,60

0,10 0,16 0,22

0,30 0,36 0,42

0,40 0,55 0,60

0,30 0,40 0,52 30% de la superficie impermeable 0,40 0,50




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CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA Y POROSIDAD PARA MEDIOS POROSOS NO CONSOLIDADOS CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA

POROSIDAD

K (cm/s)

η (%)

Grava

10-1 – 102

25 – 40

Arena

10-5 – 1

25 – 50

Limo

10-7 – 10-3

35 – 50

Arcilla

10-9 – 10-5

40 - 70

MATERIAL


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Cap. 6 Tablas y Graficas Hidrologia Nelame

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