ANEXO 1 MANEJO DE PROGRAMAS COMPUTACIONALES SISTEMA DE SIMULACIÓN HIDROLÓGICA
Para Para la dete determ rmin inac ació ión n de la prec precip ipititac ació ión n de dise diseño ño se usó usó el prog progra rama ma computacional S.S.H. (Sistema de Simulación Hidrológica), que es capaz de definir las relaciones de intensidad, duración y frecuencia además de la tormenta de diseño, a partir de registros de precipitación diaria. Esquema general del S.S.H 'atos de precipitación
#onstrucción de series
!nálisis de 0omogeneidad de series Prue,a de 1ann&2endall
(unciones de distri,ución de pro,a,ilidades -ormal .um,el /ognormal .amma
Elección de la función más apropiada
#orrección por int)r*alo (i+o de o,ser*ación ón
'esgregación de series
%elaciones Precipitación & 'uración & (recuencia
"ormenta de diseño
Padrón de "ormenta #r$tico
loques !lternos
uente3 14567 89S:4ES Eric;, Sistema de Simulación hidrológica para la avenida de proyecto, Ed. 4.1.S.S. <==>, P. ??
En la figura anterior se muestra esquemáticamente los elementos que conforman el programa, lo que ayuda a comprender me+or su concepción teórica y su funcionamiento. Se introducen los datos de precipitación má@imas graadas en un arc0i*o con e@tensión P%-, el cual recupera el SSH para su procesamiento. "al
como
muestra el grafico siguiente3
4na *ez introducida la serie de precipitación má@imaA?B 0oras, el programa procede 0a efectuar el análisis de 0omogeneidad de series (pruea de 1ann& 2endall). /a pruea de 0omogeneidad de 1ann&2endall es en realidad un test estad$stico que conduce a elegir alguna de las siguientes respuestas pro*isorias3 Hipótesis nula3 todos los *alores de la serie son datos aleatorios de una sola polación. Hipótesis alternati*a3 es una serie no 0omognea con tendencia monótona. /a pruea consiste en calcular un $ndice de des*iación S de la serie, y a partir de ese *alor calcular el *alor de 8 mediante la relación3
8
(S <) n(n <)(?n C) <>
SD"&
n <
"
si < n <
E
ti <
'onde3 n D -Fmero de registros S D Gndice de des*iación calculado si D -Fmero de *alores de @+
@i, para i + n
ti D -Fmero de *alores de @+ @i, para i + n /uego se elige un $ndice de significancia o *alor de confiailidad en función al cual se definirá la condición de 0omogeneidad de la serie. Este $ndice se relaciona con un *alor de 8crit a tra*s de la función de distriución normal estándar.
Se compara 8 y 8crit., si 8 es menor que 8crit se acepta la 0ipótesis nula, que la serie es 0omognea con $ndice de significancia de la 0ipótesis alternati*a.
,
de lo contrario se asume
4-#6-ES 'E 'S"%4#I- 'E P%6!/'!'ES Se asigna alguna función de distriución de proailidades a las series estad$sticas formadas, con el o+eto de determinar la relación precipitación J periodo de retorno más apropiada. !unque e@iste un nFmero importante de funciones de distriución de proailidades, son solo unas cuantas las que se usan para caracterizar e*entos de precipitación má@ima, deido a que en repetidas ocasiones 0an demostrado a+ustarse satisfactoriamente datos medidos. El programa S.S.H. utiliza las siguientes funciones de distriución de proailidades3 normal, log normal, umel y gamma. /a elección de la función de proailidades más adecuada, es efectuada por el sistema, con el uso de un indicador estad$stico del grado de dispersión de los datos con cada una de las funciones. El sistema presenta los *alores del indicador mencionado en la pantalla y se de+a al usuario elección de la función de distriución que desee para continuar con el procesamiento de datos 0asta la generación de tormentas.
%E/!#6-ES P%E#P"!#I- J '4%!#I- J %E#4E-#! /a llu*ia está definida por tres *ariales3 magnitud o lámina, duración y frecuencia o periodo de retorno. /a magnitud de la llu*ia es la lámina total ocurrida en el lapso de duración de la tormenta. /a frecuencia de la llu*ia se e@presa por su periodo de retorno o inter*alo de recurrencia, que es el tiempo promedio en años, en el cual el e*ento puede ser igualado o e@cedido cuando menos un *ez. /a determinación de las relaciones precipitación J duración J frecuencia, requieren de *alores de precipitación para di*ersas duraciones. El mtodo de los $ndices de desagregación permite determinar precisamente *alores de precipitación para distintas duraciones de tormentas, a partir de registros de duración diaria. /as cur*as Precipitación J 'uración J recuencia se grafican en un plano cartesiano en el cual se uica la duración en el e+e de las ascisas
y la
precipitación en el e+e de las ordenadas. /as precipitaciones de diferentes duraciones y para un mismo periodo de retorno forman una cur*a.
#onocida una precipitación de ?B 0oras de duración para un determinado periodo de retorno, se pueden determinar a tra*s de los $ndices de desagregación llu*ias con di*ersas duraciones para esa frecuencia.
El sistema permite la elección de diferentes periodos de retorno, calcula la precipitación correspondiente para las duraciones que se 0an indicado y para cada uno de los periodos de retorno que se 0ayan elegido.
/os resultados se graan en un arc0i*o !SS#, a partir del cual se pueden graficar las cur*as P&'& mediante el uso de alguna planilla electrónica.
"6%1E-"! 'E 'SE56 /a distriución temporal de la precipitación 0a sido largamente estudiada, la distriución temporal de las tormentas *ar$a en función de la intensidad y del lugar o sitio geográfico de ocurrencia. /a determinación de esta distriución se la puede 0acer regionalmente considerando la *ariación de las intensidades de precipitación, mediante registros de larga duración y de alta resolución temporal. Para la determinación de la tormenta de diseño el sistema los siguientes mtodos3 padrón de tormenta cr$tico y el mtodo de los loques alternos. El padrón de tormenta cr$tico consiste en determinar la precipitaciones correspondientes a diferentes duraciones, más de seis y menos de doce inter*alos, 0asta el tiempo de concentración de la cuenca. Se dee determinar los incrementos de precipitación correspondientes a cada incremento de duración.
#onformar de la siguiente secuencia en magnitud, de los primeros seis incrementos de precipitación3 K,B,L,<,? y C. !l colocar el *alor de precipitación en el cuarto lugar se pretende ma@imizar el pico del 0idrograma, ya que los inter*alos iniciales pasan a satisfacer las perdidas por infiltración, retención, e*aporación, etc. El mtodo de los loques alternos es muy seme+ante en su concepción al del padrón de tormenta cr$tico, pretende ma@imizar los efectos desfa*orales de la tormenta para lograr 0idrogramas de crecida má@imos. El mtodo de los loques alternos, selecciona la duración de la tormenta y su inter*alo de discretización, 0aciendo que por lo menos 0aya cinco de ellos. ! tra*s de las relaciones P&'&, se calcula la precipitación para cada duración correspondientes a los inter*alos, se calculan los incrementos de precipitación para cada inter*alo. 'e igual manera se reordenan las precipitaciones de manera tal que el má@imo ocurra en el primer tercio de la duración total. El resto de las precipitaciones se uican alternati*amente delante y detrás del inter*alo con precipitación má@ima.
HEC-HMS HYDROLOGIC MODELING SYSTEM
/a estimación de los caudales de diseño a la salida de la cuenca fue efectuada utilizando el programa computacional HE#&H1S 8ersión3 ?.< Este programa contiene diferentes modelos 0idrológicos que permiten calcular el *olumen de escorrent$a o llu*ia efecti*a y el caudal má@imo de escorrent$a para tormentas de proyecto con diferentes periodos de retorno. El programa HE# J H1S ?.< corre en función a tres componentes3 #omponente cuenca. #omponente metereológica. Especificaciones de control. En la componente cuenca, se deen ingresar datos referidos a la cuenca tales como el área, de dee escoger el modelo a usar para la llu*ia efecti*a.
El modelo a usar es el 0idrograma unitario del S.#.S. de los Estados 4nidos, sugiere que el pico y el tiempo al pico del 0idrograma unitario, este dado por la siguiente fórmula3
4p ?.M>
! "p
'onde3 ! D 9rea de drena+e El tiempo al pico es3 "p
t
?
t lag
'onde3 tD
nter*alo de tiempo de llu*ia
El tiempo de retardo es 3 t lag M.KM N tc
'onde3 tcD tiempo de concentración
/a componente meteorológica descrie como se dee ingresar y editar los datos que definirán la precipitación dentro de la cuenca3
En las
especificaciones de control,
se dee introducir
datos que serán
requeridos por las anteriores componentes mencionadas, tales datos son3 el inicio y el fin de la llu*ia y el inter*alo de tiempo para la duración de la llu*ia.
4na *ez que se 0a introducido los datos de las tres componentes, se procede al corrido del programa, oteniendo3
