LOGRO DEL CURSO El alumno al finalizar la asignatura, será será capaz de efectuar el análisis integral de una cuenca, tomando en cuenta los diferentes procesos naturales del ciclo hidrológico
LOGRO DEL CURSO El alumno al finalizar la asignatura, será será capaz de efectuar el análisis integral de una cuenca, tomando en cuenta los diferentes procesos naturales del ciclo hidrológico
HIDROGRAMA HIDROGRA MA UNITARIO UNITARIO
EL PROFESOR MOTIV MOTIVA A MI INTERES POR EL APRENDIZAJE DEL CURSO
ANTES DE INICIO DE CLASE , EL PROFESOR PRESENTA LOS TEMAS QUE VA A DESARROLLAR
CONTENIDOS TEMÁTICOS Hidrograma unitario Métodos: Deconvolución y otros Curva S. H.U. de diferentes duraciones.
ESTIMACIÓN DE CAUDALES MÁXIMOS Para la estimación de caudales máximos utilizando hidrogramas unitarios ( sintéticos y complejos ) , siempre es necesario contar con al menos un hidrograma medido a la salida de la cuenca y con los registros de precipitación que originaron el hidrograma. La mayor parte de las cuencas, no solo en el Perú, sino en todo el mundo, no cuentan con una estación hidrométrica o bien con los registros pluviográficos necesarios. Por ello, es conveniente contar con métodos con los que puedan obtenerse hidrogramas unitarios usando únicamente datos de características generales de la cuenca. Los hidrogramas unitarios así obtenidos se denominan sintéticos . Los hidrogramas unitarios sintéticos a analizar son los siguientes: Snyder, Triangular y SCS. ESTIMACIÓN DE HIDROGRAMAS UNITARIOS COMPLEJOS
CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS A TRAVÉS DEL HIDROGRAMA SINTÉTICO DE SNYDER De acuerdo con las investigaciones de F. Snyder en 1938 para la determinación de caudales máximos a través del Hidrograma Sintético de Snyder para cuencas de 16 a 16,000 km2, la fórmula empírica necesaria para la determinación de estos caudales es la siguiente: Qmáx = qp x I x t c (en m3/s) donde tc es el tiempo de concentración en horas, I es la intensidad máxima en mm/h, y qp es el caudal pico del Hidrograma unitario de Snyder en m3/s/mm. CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS A TRAVÉS DE LOS HIDROGRAMAS SINTÉTICOS TRIANGULAR, SCS E HIDROGRAMA UNITARIO COMPLEJO Para la determinación de caudales máximos por medio de Hidrogramas Unitarios Complejos y Sintéticos se necesita de un hietograma de lluvia. Cuando no existe registro de precipitación sobre la cuenca, es posible obtener dicho hietograma utilizando el método del Bloque Alterno.
CONSTRUCCI N DEL HU MÉTODO CLÁSICO Para derivar un hidrograma unitario, es importante comenzar con un hidrograma archivado que represente la escorrentía directa correspondiente a una sola tormenta. Además, esa tormenta debe haber producido el exceso de precipitación con una cobertura temporal y espacial casi uniforme sobre la cuenca.
Exceso de precipitación o Precipitación efectiva
Construcción del HU
Paso 1: Selección de evento de lluvia
Paso 2: Eliminar contribución de caudal base
Paso 3: Calcular volumen de escorrentía directa (Ve)
Paso 4: Calcular la altura del exceso de precipitación promedio Ejemplo: Area Cuenca: 125 km2 Volumen Volumen en exceso: 2.5 2.5 x 10 10 6 m3
Altura de precipitación precipitación promedio: hpe: Volumen/Area hpe: 2.5 x 10 6 m3 /125 x 106 m2 hpe: 0.02 m = 20 mm
Paso 5: Reajustar el hidrograma de escorrentía escorrentía (1mm, 1 cm, 1”)
Factor: 1mm/20 mm = 0.05 Factor 10 mm/20 mm = 0.5 Factor 25 mm/20 mm = 1.25
Paso 6: Determinar la duración de la precipitación en exceso
Paso 7: Determinar la duración de la precipitación en exceso
CONSTRUCCIÓN DEL HU •
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Datos necesarios: – Registros de precipitación (Pluviógrafo) – Registros de escorrentía (limnígrafo) Procedimiento: – Obtener el volumen de escurrimiento directo (Ve), del hidrograma de la tormenta, para lo cual, transformar los escurrimientos directos a volumen y acumularlo. – Obtener la altura de precipitación en exceso (hpe), dividiendo el volumen de escurrimiento directo, entre el área de la cuenca ( A), es decir: – Obtener las ordenadas del hidrograma unitario, dividiendo las ordenadas del escurrimiento directo entre la altura de precipitación en exceso.
Ejemplo :
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Obtener el hidrograma unitario de una tormenta, con los siguientes datos: Área de la cuenca: A = 3077.28 Km2 Duración en exceso: de = 12 horas (como se calcula)
Solución •
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Calcular el flujo base por medio de cualquiera de los métodos vistos anteriormente. Poner el flujo base en la columna 3. El flujo base en tormentas muy grandes significa muy poco del total del escurrimiento y la falta de precisión en su determinación no afecta grandemente los resultados. Puede plotearse la columna 1 y 2 en papel semi-log
Ejemplo : •
Obtener el hidrograma unitario de una tormenta, con los siguientes datos:
Área de la cuenca: A = 3077.28 Km2 •
Duración en exceso: de = 12 horas (como se calcula)
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Para este ejemplo se da como dato el caudal base
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Calcular el caudal directo estimado en m3/s (Col 2 – Col 3) Para calcular el volumen de escurrimiento directo (Ve), se suman los valores de la columna 4 de la tabla y como los caudales se dividieron a un intervalo de tiempo de 12 horas. (12 horas = 4.32×104 seg), el volumen Ve será: La altura de precipitación en exceso (hpe), será:
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Las ordenadas del HU (columna 5), se obtienen dividiendo las ordenadas del escurrimiento directo (columna 4) entre la altura de precipitación en exceso, expresada en milímetros, en este caso entre 30 mm. En la otra figura se muestra el hidrograma unitario, el cual se obtiene ploteando la columna (1) vs la columna (5) de la tabla (observar que la escala de sus ordenadas es la que está a la izquierda).
La cuenca tiene una superficie de 150 Km2 Determine el hidrograma unitario de 2horas
A
M T D
>
DE
NV LU I N
de=ta tc/3 SE BUSCA (conseguir una nueva de de=ta
MÉTODO DECONVOLUCIÓN CÁLCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO
TAREA DOMICILIARIA
APLICACCIÓN HIDROGRAMA UNITARIO
47
APLICACIÓN DEL HIDROGRAMA UNITARIO CÁLCULO DELCAUDAL PICO ( CAUDAL MÁXIMO)
9000
0
0
0.5
404
7000
1
1079
6000
1.5
2343
2
2506
2.5
1460
3
453
3.5
381
4
274
4.5
173
5
0
8000
Series2
5000
Series3 0.5
4000
Series5 3000 2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
0
0
0.5
404
0.5
808
0.5
0
0.5
1
1079
1
2158
1
1212
1
0
1.5
2343
1.5
4686
1.5
3237
1.5
404
2
2506
2
5012
2
7029
2
1079
2.5
1460
2.5
2920
2.5
7518
2.5
2343
3
453
3
906
3
4380
3
2506
3.5
381
3.5
762
3.5
1359
3.5
1460
4
274
4
548
4
1143
4
453
4.5
173
4.5
346
4.5
822
4.5
381
5
0
5
0
5
519
5
274
5.5
0
5.5
173
6
0
0
0
0
0
0
0.5
0.5
808
1
1212
1
0
1
3370
1.5
3237
1.5
404
1.5
8327
2
7029
2
1079
2
13120
2.5
7518
2.5
2343
2.5
12781
3
2506
3
7792
3.5
1460
4
453
3.5
3581
4.5
381
4
2144
5
274
4.5
1549
5.5
173
5
793
6
0
5.5
173
6
0
0
0
0
0.5
808
0.5
1
2158
1.5
4686
2 2.5 3 3.5 4
5012 2920 906 762 548
3
4380
3.5
1359
4
1143
4.5
822
4.5
346
5
519
5
0
5.5
0
0
0
0
0
500
500
0.5
808
0.5
808
500
1308
1
3370
1
3370
500
3870
1.5
8327
1.5
8327
500
8827
2
13120
2
13120
500
13620
2.5
12781
2.5
12781
500
13281
3
7792
3
7792
500
8292
3.5
3581
3.5
3581
500
4081
4
2144
4
2144
500
2644
4.5
1549
4.5
1549
500
2049
5
793
5
793
500
1293
5.5
173
5.5
173
500
673
6
0
6
0
500
500
16000 14000 12000 10000 8000
Series1
6000 4000 2000 0 0
2
4
6
8
16000 14000 12000 10000 Series1
8000
Series2
6000 4000 2000 0 0
1
2
3
4
5
6
7
