CAUDALES MAXIMOS
IX.
FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TEMA DE INVESTIGACIÓN
Fórmula de Kirpich Kirpic h ..................................... .................. ...................................... ......................... ...... X. Fórmula Australiana Austral iana ...................................... ................... ...................................... ...................... ... XI. Fórmula de George Rivero ................. .......................... .................. ................. ............... ....... XII. Fórmula del SCS .................................... .................. ...................................... ............................. ......... 12.1. Determinación de la intensidad de “CAUDALES MÁXIMOS” lluvia 7 12.2. Determinación del coeficiente de CURSO: escorrentía escorren tía (C)....................................... .................... ...................................... ...................................... ................... HIDROLOGÍA XIII. METODO DE MAC MATCH ....................................... ................... ............................. ......... XIV. FÓRMULA DE BURKLI – ZIEGER ..................................... DOCENTE: XV. FÓRMULA DE KRESNIK .................................... ................. ................................... ................ ING. JOSÉ ARBULÚ RAMOS XVI. MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA CUR VA ............ ..................... .................. ........... .. 16.1. CONDICIÓN HIDROLÓGICA HIDROLÓ GICA ...................................... ................... ................... INTEGRANTES: 16.2. GRUPO HIDROLÓGICO DE SUELO ................. ......................... ........ LÓPEZ BRITO STEVEN 16.3. ESTIMACIÓN DEL CAUDAL FERNÁNDEZ RIOS JOSEPH MÁXIMO 12 JUÁREZ POZO JHONY XVII. OTROS MÉTODOS ....................................... .................... ...................................... ...................... ... XVIII. MÉTODO DE CREAGER (USA) .................. .......................... ............... ....... XIX. MÉTODO DE HORTON ...................................................... XX. MÉTODO DE MEIER .................................... ................. ...................................... ...................... ... CICLO: VI XXI. MÉTODO DE Mc ELERIT ................................................... XXII.MÉTODO DE GARCÍA NÁJERA .............. ....................... ................. ................. ........... XXIII. ........................................................................ MÉTODO D PIMENTEL 03 DE NOVIEMBRE DEL 2014 XXIV. MÉTODO DE SCIMEMI (ITALIA) ................. ......................... ............... ....... XXV. ........................................................... CUADRO COMPAR INDICE XXVI. CLASIFICACION DE METODOS I. INTRODUCCIÓN: INTROD UCCIÓN: ....................................... .................... ...................................... ...................................... PARA ....................................... CUENCAS ....................................... GRANDES .............................. MEDANAS ........... 1 Y II. OBJETIVOS: OBJETIVO S: .................................... ................. ...................................... ...................................... ....................................... PEQUEÑAS ........................................ .......................................................... ...................................... ...................... 2 ....................... XXVII. EJERCICIO APLICATIVO. ................ ................... ....................... 2.1. OBJETIVO GENERAL ....................................... ................... ....................................... ...................................... ...................................... .................................. ............... 2 .......................... XXVIII. CONCLUSIONES: CONCLUS IONES:........................... ................................ ................. ............... 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESPEC ÍFICOS .................................... ................. ...................................... ....................................... ........................................ ....... 2 ....................... XXIX. ........................................................................................... 2.3. PERIODO DE RETORNO DE UNA XXX. ..................................................................... AVENIDA: .................. .......................... ................. .................. .................. ................. ................. .................. ................. ................. .................. .................. ................. ................. .................. ................ ....... 2 ....................... III. MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE CAUDAL MÁXIMO ..................................................................................................................................... 3 I. INTRODUCCIÓN: 3.1. PARAMETROS DEL PROCESO DE CONVERSION DE LLUVIA A ESCURRIMIENTO ..................................................................................................................................... La fuente de agua superficial representa 3el 3.2. RELACIÓN PRECIPITACIÓNelemento vital para la supervivencia del ESCURRIMIENTO ..................................................................................................................................... hombre, más aun cuando este lo utiliza para 3los IV. MÉTODO DIRECTO................... DIRECTO ...................................... ...................................... ...................................... distintos ....................................... usos, entre ........................................ los de ........................... mayor importancia ....... 3 V. MÉTODOS EMPÍRICOS EMPÍRICO S ..................................... .................. ....................................... ....................................... están los ....................................... de abastecimiento ...................................... .................... para ..uso 3 VI. MÉTODO RACIONAL ...................................... ................... ....................................... ....................................... poblacional, ...................................... agrícola, ...................................... pecuario, ........................ minero, ..... 4 VII. Método racional raciona l modificado modific ado ....................................... ................... ....................................... energético ...................................... ...................................... y otros como .................................. para ............... el uso 4y VIII. DETERMINACIÓN DETER MINACIÓN DE TC ...................................... .................. ....................................... ...................................... mantenimiento ....................................... de las..................................... especies ................. silvestres de 4 8.1. Estimación de la escorrentía flora y fauna existentes (uso ecológico), por lo coeficiente C ............................................................................................................................................... tanto es necesario definir, su ubicación, 4 8.2. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (tc)......................................................................................... (tc)......................................................................................... cantidad, calidad, y distribución dentro de 6la 8.3. FORMAS DE HALLAR EL TIEMPO cuenca. DE CONCENTRACIÓN .............................................................................................................................. 6 HIDROLOGIA
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Unos de los puntos importantes de este tema de investigación son la determinación de los caudales máximos, imprescindibles para el diseño y planificación de obras civiles. Aunque en algún caso no se cuenta con los datos necesarios para poder determinar estos caudales por la poca información existente, es por esto que se hace necesario contar con metodología que nos permita determinar los valores de caudales máximos empíricamente. En consecuencia estos resultados nos darán algunos parámetros de diseño: Las dimensiones de un cauce Sistemas de drenaje. Ejemplos: Agrícolas, aeropuertos, aeropuertos, ciudades, carreteras. carreteras. Muros de encauzamiento para proteger ciudades y plantaciones Alcantarillas Vertedores Luz en puentes
La magnitud del caudal de diseño, es función directa del período período de retorno que se le asigne, el que a su vez depende de la importancia de la obra y de la vida útil de la obra. II.
OBJETIVOS:
2.1.
OBJETIVO GENERAL
Determinar los caudales máximos utilizando los distintos métodos existentes 2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Tener conocimiento de los métodos existentes (Fórmula Racional, Método Mac Math, y demás métodos). Realizar una comparación de los distintos métodos. Determinar para que tipo de cuenca son utilizados estos
obra que requiera cruzar un río o arroyo con seguridad, como por ejemplo un puente. Si un evento igual o mayor a Q, ocurre una vez en T años, su probabilidad de ocurrencia ocurrencia P, es igual a 1 en T casos, es decir:
Ó
La probabilidad de que el evento, ocurra al menos una vez en n años sucesivos, es conocida como RIESGO o FALLA R, y se representa como: Ó … (1)
Con el parámetro riesgo, es posible determinar cuáles son las implicaciones, de seleccionar un período de retorno dado de una obra, que tiene una vida útil de n años. EJEMPLO: Determinar el riesgo o falla de una obra que tiene una vida útil de 25 años, si se diseña para un período de retorno de 15 años. Tenemos: T = 15 y n =25, entonces:
=0.8218=82.18%
Si el riesgo es de 82.18%, se tiene una probabilidad del 82.18% de que la obra falle durante su vida útil. En la tabla, se muestran los períodos de retorno recomendados para estructuras menores, la misma que permite tener una idea de los rangos de variación, siempre y cuando no se puedan aplicar la ecuación (1). TABLA DE PERIODO DE RETORNO DE DISEÑO RECOMENDADO PARA ESTRUCTURAS MENORES
2.3. PERIODO DE RETORNO DE UNA AVENIDA: Período de retorno es uno de los parámetros más significativos a ser tomado en cuenta en el momento de dimensionar una obra hidráulica destinada a soportar avenidas, como por ejemplo: el vertedero de una presa, los diques para control de inundaciones; o una
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1. Selección de un tramo del rio representativo, suficientemente profundo que contenga al nivel de las aguas máximas. 2. Levantamiento de secciones trasversales en cada extremo del tramo elegido, y determinar: A1, A2 = áreas hidráulicas P1, P2 = perímetros mojados R1, R2 = radios hidráulicos
III. MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE CAUDAL MÁXIMO 3.1. PARAMETROS DEL PROCESO DE CONVERSION DE LLUVIA A ESCURRIMIENTO Los parámetros que intervienen en el proceso de conversión de lluvia a escurrimiento son: 1.-Área de la cuenca 2.-Altura total de precipitación 3.-Características generales de la cuenca (forma, pendiente, vegetación, etc.) 4.-Distribución de la lluvia en el tiempo y en el espacio 3.2. RELACIÓN ESCURRIMIENTO
PRECIPITACIÓN-
Para conocer el gasto (caudal) de diseño se requiere de datos de escurrimiento en el lugar requerido. En ocasiones no se cuenta con esta información, o bien, hay cambios en las condiciones de drenaje de la cuenca como son, por ejemplo, construcción de obras de almacenamiento, la deforestación, la urbanización, etc., lo que provoca que los datos de gasto recabados antes de los cambios no sean útiles.
IV.
MÉTODO DIRECTO
Llamado también MÉTODO DE SECCIÓN Y PENDIENTE, en el cual el caudal máximo se estima después del paso de una avenida, con base en datos específicos obtenidos en el campo. Los trabajos de campo incluyen:
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3. Determinar la pendiente S de la superficie libre de agua con las huellas de la avenida máxima en análisis. 4. Elegir el coeficiente de rugosidad n de Manning de acuerdo con las condiciones físicas del cauce. (Tabla de valores de n por Horton para ser usados en las fórmulas de Kutter y de Manning). 5.
Aplicar la fórmula de Manning.
V.
… (2)
MÉTODOS EMPÍRICOS
Es sumamente común que no se cuente con registros adecuados de escurrimiento en el sitio de interés para determinar los parámetros necesarios para el diseño y operación de obras hidráulicas. En general, los registros de precipitación son más abundantes que los de escurrimiento y, además, no se afectan por cambios en la cuenca, como construcción de obras de almacenamiento y derivación, talas, urbanización, etc. Por ello, es conveniente contar con métodos que permitan determinar el escurrimiento en una cuenca mediante las características de la misma y la precipitación. Las características de la cuenca se conocen por medios de planos topográficos y de uso de suelo, y la precipitación a través de mediciones directas en el caso de avenidas frecuentes. Los principales parámetros que intervienen en el proceso de conversión de lluvia a escurrimiento son los siguientes: 1) Área de la cuenca. 2) Altura total de precipitación 3) características generales o promedio de la cuenca (forma, pendiente, vegetación, etc.). 4) Distribución de la lluvia en el tiempo. 5) Distribución en el espacio de la lluvia y las características de la cuenca.
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Debido a que, por un lado, la cantidad y calidad de la información disponible varían grandemente de un problema a otro y a que, por otro, no siempre se requiere la misma precisión en los resultados, se han desarrollado una gran cantidad de métodos para analizar la relación lluvia-escurrimiento. Existe una gran variedad de métodos empíricos que se derivan del método racional. VI.
MÉTODO RACIONAL
El método racional es ampliamente utilizado en todo el mundo para la estimación de inundaciones en cuencas rurales pequeñas y es el método más utilizado para el diseño del drenaje urbano. En general, se considera que es un modelo determinista aproximado que representa el pico de inundación que resulta de una precipitación dada, con el coeficiente de escurrimiento siendo la relación de la tasa pico de escorrentía a la intensidad de la lluvia sobre un área determinada cuenca. • El método racional toma en cuenta las siguientes características o procesos hidrológicos: La intensidad de la precipitación La duración de lluvia La frecuencia de las precipitaciones Área de la cuenca La abstracción hidrológica La concentración de la escorrentía. El método racional no tiene en cuenta directamente la siguiente características o procesos: (1) las variaciones espaciales o temporales, ya sea en la precipitación total o efectiva, y (2) tiempo de concentración mucho mayor que la duración de la lluvia. La fórmula del método racional:
VII.
Método racional modificado
Utilizadas para cuencas menores a 770 km2 Este método amplía el campo de aplicación del método racional, porque considera el efecto de la no uniformidad de las lluvias mediante un coeficiente de uniformidad, el caudal máximo de una avenida se obtiene mediante la expresión:
Donde: Q = Caudal punta para un periodo de retorno determinado (m3/s) I = Máxima intensidad para un periodo de retorno determinado y duración igual al tiempo de concentración (mm/h) A = Superficie de la cuenca (Km2) C = Coeficiente de Escorrentía CU = Coeficiente de Uniformidad El coeficiente de uniformidad corrige el supuesto reparto uniforme de la escorrentía dentro del intervalo de cálculo de duración igual al tiempo de concentración en el método racional, este se puede determinar según la siguiente expresión:
El Tc esta expresado en horas, este método es recomendado para el diseño de alcantarillas en carreteras.
VIII.
DETERMINACIÓN DE TC
⁄
Dónde: Qp = el caudal máximo para el período de retorno requerida (m3 / s) C = el coeficiente de escorrentía (Tabla 7.1) I = la intensidad de la lluvia para un período de retorno requerida de duración igual a duración tormenta crítico (mm / h) A = el área de la cuenca de drenaje (km2)
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Para las áreas urbanas, los valores de TC se calculan normalmente como longitud dividida por la velocidad determinada por las fórmulas hidráulicas. Para cuencas de drenaje rurales, tc es generalmente estimado por medio de una fórmula empírica tales como la ecuación de Kirpich:
Dónde: L = la longitud del canal de división de salida (km) S = la pendiente del canal promedio (m / m) tc. = el tiempo de concentración (min) 8.1. Estimación de la escorrentía coeficiente C La estimación del valor del coeficiente de escorrentía es la mayor dificultad y el fuente importante de incertidumbre en la aplicación del método racional. El coeficiente debe tener en cuenta todos los factores que afectan a la
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relación de flujo máximo para promediar intensidad de la lluvia que no sea área y tiempo de respuesta. Una mejor estimación será obtenida a partir de mediciones de volumen de escorrentía en la salida de la caja de cuencas y el volumen de las precipitaciones sobre la cuenca. Coeficientes de escorrentía urbana indicativos para zonas y para las zonas rurales se dan en la Tabla 7.1 (a) y 7.1 (b). Diseño de 5 años y 10 años: Tabla 7.1 (a) coeficientes de escorrentía promedio para las zonas urbanas frecuencia (Maidment, 1993). coeficiente de Descripción de la zona de escorrentía negocios centros de la ciudad 0.70 to 0.95 áreas Barrio 0.50 to 0.70 residencial Áreas unifamiliares Múltiples unidades, individual Múltiples unidades, que se adjunta Residencial (suburbano) Apartamento zona dwelling industrial
0.30 to 0.50 0.40 to 0.60 0.60 to 0.75 0.25 to 0.40 0.50 to 0.70
Las áreas claras
0.50 to 0.80
áreas pesados
0.60 to 0.90
Parques, cementerios
0.10 to 0.25
Parques infantiles Áreas de patio ferrocarril áreas no mejoradas Características superficie Calles: asfálticos hormigón ladrillo
0.10 to 0.25 de
0.20 to 0.40
0.10 to 0.30 de coeficiente escorrentía 0.70 to 0.95 0.80 to 0.95 0.70 to 0.85
Unidades y paseos Techos Céspedes, tierra arenosa Piso (2%) Media (2 a 7%)
0.05 to 0.10 0.10 to 0.15
Steep (7%)
0.15 to 0.20
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Céspedes, tierra pesada: Piso (2%)
0.13 to 0.17
Media (2 a 7%) Steep (7%)
0.18 to 0.22 0.25 to 0.35
Tabla 7.1 (b) Promedio de coeficientes de escorrentía de las zonas rurales (Schwab et al., 1993) tabla 7.1 (b) coeficiente de escorrentía promedio para las zonas rurales (schwab et al…1993)
topografía y la textura del suelo franco arcilla y limo arcilla vegtación arenoso marga tight bosque piso 0.1 0.3 0.4 rodando 0.25 0.35 0.5 montaños o 0.3 0.5 0.6 Pasto piso 0.1 0.3 0.4 rodando 0.16 0.36 0.55 montaños o 0.22 0.42 0.6 cultivad la tierra a piso 0.3 50 0.6 rodando 0.4 0.6 0.7 montaños o 0.52 0.72 0.82 Nota: plano (0-5% de pendiente), rodadura (5-10% de pendiente), montañoso (10-30%)
de
0.70 to 0.85 0.75 to 0.95
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8.2.
TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (tc)
El tiempo de concentración (TC) es el tiempo que toma para que la lluvia en la parte más hidrológicamente remoto de la cuenca para llegar a la salida. Uso de una duración igual a la precipitación TC asegura que el escurrimiento de toda la subárea está contribuyendo flujo en la salida. Este tiempo es función de ciertas características geográficas y topográficas de la cuenca. El tiempo de concentración debe incluir los escurrimientos sobre terrenos, canales, cunetas y los recorridos sobre la misma estructura que se diseña. Hay varios métodos para calcular el TC. Relaciones simples utilizan la longitud del flujo multiplicado por una velocidad de flujo asumido basándose en el tipo de transporte (flujo superficial, flujo laminar, el flujo de la tubería, etc.) 8.3. FORMAS DE HALLAR EL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN Medida directa usando trazadores Usando las características hidráulicas de la cuenca Estimando velocidades Usando valores obtenidos por Ramser, en cuencas agrícolas, con pendientes medias de 5 %, y con largo dos veces el promedio de su ancho. Usando Formulas Empíricas IX. Fórmula de Kirpich
Dónde:
√ ; Luego tenemos:
… (4) L = máxima longitud del recorrido H = diferencia de elevación entre los puntos extremos del cauce principal. X.
Fórmula Australiana
… (5)
Dónde: A = área de la cuenca, en Km2 S = pendiente del perfil de la corriente, en m/Km XI.
Fórmula de George Rivero
… (6)
Dónde: p = relación entre el área cubierta de vegetación y el área total de la cuenca, adimensional.
XII.
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Fórmula del SCS
Para cuencas pequeñas, menores de 10 Km2.
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( ) … (7)
Dónde: L = longitud hidráulica de la cuenca, en m, y se define mediante la siguiente ecuación:
A = área de la cuenca, en has N = número de curva, adimensional, su estudio se realiza a partir de la fórmula de kirpich. S = pendiente promedio de la cuenca, en % 12.1. Determinación de la intensidad de lluvia Este valor se determina a partir de la curva intensidad – duración – período de retorno, entrando con una duración igual al tiempo de concentración y con un período de retorno de 10 años, que es lo frecuente en terrenos agrícolas. El período de retorno se elige dependiendo del tipo de estructura a diseñar.
Donde: A1 = Área parcial i que tiene cierto tipo de superficie C1 = Coeficiente de escurrimiento correspondiente al área A1 Para determinar la intensidad, el método racional supone que la escorrentía alcanza su pico en el tiempo de concentración (tc), por lo tanto se utiliza como duración de la tormenta el tiempo de concentración. El método racional se recomienda usar en cuencas pequeñas, de hasta 25 Km2, la bibliografía difiere en cuanto al tamaño de la cuenca, que algunos consideran que solo se debe utilizar hasta un área de 10 Km 2. En la tabla de valores del coeficiente de escorrentía, se presentan valores del coeficiente de escorrentía en función de la cobertura vegetal, pendiente y textura. TABLA DE VALORES DEL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA. Textura Franco arenos o 0 - 5.0 0.1 5.0 0.25 Forestal 10.0 10.0 0.3 30.0 0 - 5.0 0.1 5.0 0.15 Praderas 10.0 10.0 0.2 30.0 0 - 5.0 30 Terrenos 5.0 0.4 cultivado 10.0 s 10.0 0.5 30.0 Tipos de Pendi vegetació ente n (%)
12.2. Determinación del coeficiente de escorrentía (C) La escorrentía, es decir, el agua que llega al cauce de evacuación, representa una fracción de la precipitación total. A esa fracción se le denomina coeficiente de escorrentía, que no tiene dimensiones y se representa por la letra C.
Cuando el área de drenaje (Cuenca) está constituida por diferentes tipos de cubierta y superficies, el coeficiente de escurrimiento puede obtenerse en función de las características de cada porción del área como un promedio ponderado
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Franco arcillolimosa 0.3
Arci llos a 0.4
0.35
0.5
0.5
0.6
0.3
0.4
0.35
0.55
0.4
0.6
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.8
En la tabla de Valores de C para zonas urbanas, se muestran coeficientes de escorrentía para zonas urbanas, los cuales son bastante conservadores, para que puedan ser usados para diseño.
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TABLA DE VALORES DE C URBANAS Tipo de área drenada Áreas comerciales Céntricas Vecindarios Área residenciales Familiares simples Multifamiliares separadas Multifamiliares concentradas Semi-urbanos Casas habitación Áreas industriales Densas Espaciadas Parques, cementerios Campos de juego Patios de ferrocarril Zonas suburbanas Calles Asfaltadas De concreto hidráulico adoquinados estacionamientos techados
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PARA ZONAS Coeficiente C 0.7 0 - 0.95 0.50 - 0.70 0.30 - 0.50 0.40 - 0.60 0.60 - 0.75 0.25 - 0.40 0.50 - 0.70 0.6 - 0.90 0.50 - 0.80 0.10 - 0.25 0.10 - 0.35 0.20 - 0.40 0.10- 0.30 0.70 - 0.95 0.80 - 0.95 0.70 - 0.85 0.75 - 0.80 0.75 - 0.95
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XIII.
METODO DE MAC MATCH
utilizado para cuencas pequeñas (menores de 250 km2 de area), Requisitos de datos de entrada: Las características de la cuenca (área) Descripción: La siguiente ecuación tiene como propósito basarse en Las máximas avenidas
… (9)
Dónde: Q = caudal máximo con un período de retorno de T años, en m3/s C = factor de escorrentía de Mac Math, representa las características de la cuenca I = intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración tc y un período de retorno de T años, mm/hr. De los parámetros que intervienen en esta fórmula, sobre el que se tiene que incidir, es sobre el factor C, el cual se compone de tres componentes, es decir: C = C1 + C2 + C3 Dónde: C1 = está en función de la cobertura vegetal C2 = está en función de la textura del suelo C3 = está en función de la topografía del terreno. TABLA DE FACTOR DE ESCORRENTÍA DE MAC MATH
VEGETACIÓN SUELO Cobert textur ura (%) C1 a C2 areno 100 0.08 sa 0.08 80 -100 0.12 ligera 0.12 media 50 - 80 0.16 na 0.16 20 - 50 0.22 fina 0.22 rocos 0 - 20 0.3 a 0.3 XIV.
TOPOGRAFI A Pendie nte (%) C3 0 - 0.2 0.04 0.2 - 0.5 0.06 0.5 - 2 0.06 2.0 - 5.0 0.1 5.0 10.0 0.15
FÓRMULA DE BURKLI – ZIEGER
Fue el investigador que hizo observaciones de lluvias extraordinarias en la ciudad de Zúrich,
HIDROLOGIA
midió los gastos reales en las tuberías de desagüe, los relacionó con el área de la ciudad y la intensidad de lluvia, fue desarrollado para cualquier tipo de cuenca.
… (10)
Dónde: Q = caudal máximo, en m3/s C = variable que depende de la naturaleza de la superficie drenada, cuyo valor se muestra en la tabla de Valores de C para la fórmula de Burkli – Ziegler. I = intensidad máxima, en cm/hr A = área de drenaje, en has S = pendiente media de la cuenca, en %o TABLA DE VALORES DE C PARA LA FÓRMULA DE BURKLI – ZIEGLER TIPO DE SUPERFICIE CALLES PAVIMENTADAS Y BARRIOS BASTANTE EDIFICADOS calles comunes de ciudades poblado con plaza y calles en grava campos deportivos
XV.
FÓRMULA DE KRESNIK
Para cualquier cuenca Requisitos de datos de entrada: Las características de la cuenca (área) Descripción: La siguiente ecuación tiene como propósito basarse en Las máximas avenidas.
√ … (11)
Dónde: Q = caudal máximo, en m3/s α = coeficiente variable entre 0.03 y 1.61
A = área de drenaje, en Km2 XVI. MÉTODO DEL NÚMERO CURVA
DE
Este método fue desarrollado por el Servicio de Conservación de Recursos Naturales de EE.UU. (Natural Resources Conservation Service NRCS), – originalmente llamado Servicio de Conservación de Suelos (Soil Conservation Service - SCS) para calcular la precipitación efectiva como una función de
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C 0.75 0.63 0.3 0.25
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la lluvia acumulada, la cobertura del suelo, el uso del suelo y las condiciones de humedad. La metodología del número de la curva (CN), es la más empleada para transformar la precipitación total en precipitación efectiva, surgió de la observación del fenómeno hidrológico en distintos tipos de suelo en varios estados y para distintas condiciones de humedad antecedente. La representación gráfica de la profundidad de precipitación (P) y la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa (Pe), permitió obtener una familia de curvas que fueron estandarizadas a partir de un número adimensional de curva CN, que varía de 1 a 100, según sea el grado del escurrimiento directo. Así un número de la curva CN = 100, indica que toda la lluvia escurre y un CN = 1, indica que toda la lluvia se infiltra.
FORMULACIÓN DEL MÉTODO CN Para la tormenta como un todo, la altura de precipitación efectiva o escorrentía directa Pe es siempre menor o igual a la profundidad de precipitación P; de manera similar, después de que la escorrentía se inicia, la profundidad adicional del agua retenida en la cuenca Fa es menor o igual a alguna retención potencial máxima S; como se aprecia en la Figura 7.2. Existe una cierta cantidad de precipitación Ia (Abstracción inicial antes del encharcamiento) para la cual no ocurrirá escorrentía, luego de eso, la escorrentía potencial es la diferencia entre P en la ecuación 7.7 es la ecuación básica para el cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una tormenta utilizando el método SCS.
El número de curva y la retención potencial máxima S se relacionan por:
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Cuadro 7.1. Condiciones antecedentes de humedad básicas empleadas en el método SCS. AMC (I) Condiciones secas AMC (II) Condiciones normales AMC (II) Condiciones húmedas Los números de curva se aplican para condiciones antecedentes de humedad normales, y se establecen las siguientes relaciones para las otras dos condiciones:
Tabla 7.1. Rangos para la clasificación de las condiciones antecedentes de humedad (AMC) lluvia antecedente total de 5 días (pulg) Estación GRUPO inactiva Estación activa AMC (seca) de crecimiento I < 0.5 < 1.4 II 0.5 a 1.1 1.4 a 2.1 III sobre 1.1 sobre 2.1 El método del CN, presenta en la Tabla 7.1 para estimar condiciones de humedad antecedente (AMC), considerando el antecedente de 5 días de lluvia, el cual es simplemente la suma de la lluvia, de los 5 días anteriores al día considerado. Condición I: Suelo seco; No aplicable a crecida de proyecto; Caudales chicos. Los suelos en la cuenca están secos, pero no hasta el punto de marchitamiento, cuando se aran o se cultivan bien. Esta condición no se considera aplicable al cálculo para determinar la avenida de proyecto porque resulta caudales chicos. Condición II: Suelo medio; Asociado a crecidas anuales o promedios. Los suelos en la cuenca, se encuentran en estado de humedad normal. Condición III: Suelo húmedo; Crecidas máximas; Caudales grandes. Los suelos en la cuenca se encuentran en estado muy húmedo, esto se presenta cuando ha llovido mucho o poco y han
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ocurrido bajas temperaturas durante los cinco días anteriores a la tormenta, y el suelo está casi saturado. Los números de curva han sido tabulados por el Servicio de Conservación de Suelos en base al tipo y uso de suelo. En función del tipo de suelo se definen cuatro grupos:
Grupo A: Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento y limos agregados. Grupo B: Suelos poco profundos depositados por el viento y marga arenosa. Grupo C: Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con bajo contenido orgánico y suelos con altos contenidos de arcilla. Grupo D: Suelos que se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas altamente plásticas y ciertos suelos salinos. Este método es utilizado para estimar la escorrentía total a partir de datos de precipitación y otros parámetros de las cuencas de drenaje. Sustituyendo y realizando operaciones resulta:
[ ] [] Dónde:
Q = escorrentía total acumulada, en mm P = precipitación de la tormenta, en mm N = número de curva
TABLA DE NÚMERO DE CURVA N PARA COMPLEJOS HIDROLÓGICOS DE SUELO COBERTURA (PARA CONDICIÓN DE HUMEDAD ANTECEDENTE II E IA = 0.2S)
16.1. CONDICIÓN HIDROLÓGICA La condición hidrológica se refiere a la capacidad de la superficie de la cuenca para favorecer o dificultar el escurrimiento directo, esto se encuentra en función de la cobertura vegetal, puede aproximarse de la siguiente forma:
16.2. GRUPO HIDROLÓGICO DE SUELO Define los grupos de suelos, los cuales pueden ser: Grupo A, tiene bajo potencial de escorrentía. Grupo B, tiene un moderado bajo potencial de escorrentía. Grupo C, tiene un moderado alto potencial de escorrentía. Grupo D, tiene un alto potencial de escorrentía.
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TABLA DE CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA DE LOS SUELOS Grupo de Suelos
Descripción
A
Potencial de escorrentía más bajo. Incluya arenas profundas con muy poco limo y arcilla, también loess profunda y limo agregado.
B
Moderadamente bajo potencial de escurrimiento: suelos principalmente arenosos menos profunda que A y loess menos profundo y agregado que A, pero el grupo en su conjunto tiene encima de la media infiltración después de la humectación completa.
C
Moderadamente alto potencial de escurrimiento: comprende poco profunda los suelos y los suelos que contienen arcilla y considerable coloides, aunque menos que los del grupo D. Clay margas, franco arenosa poco profunda, el grupo tiene a continuación infiltración media después de la pre-saturación
D
De infil tasa
Mayor potencial de escurrimiento. Incluye la mayoría de las arcillas alto hinchamiento de la suciedad, arcillas plásticas pesados, pero el grupo También incluye algunos suelos poco profundos con casi impermeables sub-horizontes cercanos a la superficie
16.3. ESTIMACIÓN DEL CAUDAL MÁXIMO Los rangos de aplicación del método empírico del SCS se deducen de la tabla de gastos unitarios, es decir, para tiempos de concentración de hasta 24 horas, ya que el método del SCS para la estimación de la escorrentía Q no tiene limitaciones. El proceso para el cálculo del caudal máximo utilizando la metodología del SCS, es como sigue:
Paso 1: Se determinan las siguientes características fisiográficas de la cuenca: A = área de la cuenca, en Km2 Tc= tiempo de concentración, como se indicó en el capítulo del método Racional, en horas. N= número de curva de escurrimiento para la condición media de humedad en la cuenca, adimensional, puede corregirse para CHA-I o CHA-III, con las ecuaciones (24) ó (25).
TABLA DE GASTO UNITARIO Q (M3/S/MM/KM2), EN FUNCIÓN DEL TIEMPO DE CONCENTRACIÓN TC (HORAS)
0
Paso 2: Se calculan las lluvias de duración 6 horas y períodos de retorno de acuerdo a las avenidas del proyecto. Lo anterior, con base en las curvas P – D -Tr construidas para la cuenca del proyecto. 0
Paso 3: Con base en el número N de la cuenca, se calcula la escorrentía para cada una de las lluvias determinadas en el paso anterior, por medio de la ecuación (23).
[ ] []
Siendo: Q = escorrentía, en mm. P = lluvia de duración 6 horas y determinado período de retorno, mm.
Paso 4: De la tabla de gasto unitario, en función de la magnitud del tiempo de concentración se determina el valor del gasto unitario (q), interpolando linealmente si es necesario. Pasó 5: Por último, se multiplican el gasto unitario (q), la escorrentía (Q), y el área de la cuenca (A), para obtener el gasto máximo (Qmax) en m3/seg, esto es:
…(26) EJEMPLO: En una cuenca de 150 Ha, existe una zona de 90 Ha con cultivos en surcos rectos, con condición hidrológicas buena y con un suelo con moderado alto potencial de correntia (grupo C); la zona restante de 60 Ha, está cubierta de bosque con condición hidrológica buena y con suelo con alto potencial de escorrentía (grupo D). Si la condición de humedad antecedentes de II, estimar el valor del escurrimiento directo que se produce, para una lluvia de 120 mm. Suponiendo que la lluvia se obtuvo con una duración de 6 horas, y un periodo de retorno de 10 años (para cálculos agrícolas) y la cuenca tiene una longitud
HIDROLOGIA
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CAUDALES MAXIMOS
máxima de recorrido de agua de 500 m y una diferencia de altura entre el punto más remoto y el punto de desagüe de 12m. Estimar el caudal máximo que se produce en una estación de aforo.
SOLUCIÓN: 1. Para la zona de 90 Ha, de la tabla de números de curva N para complejos hidrológicos de suelo de cobertura, para: Una CHA-II Uso de la tierra: cultivos Tratamiento surcos rectos Condición hidrológica buena Grupo hidrológico de suelo C Se tiene N=85 Para la zona de 60 Ha, para:
N = 81.80
Para este número de curva ponderado, de la ecuación, resulta:
] [[ ]
5. Calculo de tc: De la ecuación (4) se tiene:
tc = 9.8143 min tc = 0.1636 hr 6. Calculo del caudal unitario q: Para tc = 0.1636 hr, de la tabla de gasto unitario, interpolando se obtiene: q = 0.3135m3/s/mm/km2
Una CHA-II Uso de la tierra: bosques Condición hidrológica buena Grupo hidrológico de suelo D Se tiene N=77 -
2. El escurrimiento directo para estos números de curvas serán: Para N=85, de la ecuación, se tiene:
[] [] Q = 79.10mm Para N=77, de la ecuación, se tiene:
[ ] [ ] Q = 60.81mm 3. El promedio ponderado de estos escurrimientos, en función del área seria:
∑ Q = 71.78mm
4. Si se calcula el número de curva ponderado en función del área seria:
∑
HIDROLOGIA
7. Calculo del caudal máximo: De la ecuación (26), se tiene:
Qmax = 32.301 m3/s
XVII. OTROS MÉTODOS XVIII. MÉTODO DE CREAGER (USA) Este método, fue adaptado para el territorio peruano por Wolfang Trau y Raúl Gutiérrez Yrigoyen. La aplicación de este método permite la estimación de los caudales máximos diarios en cuencas sin información, para diferentes periodos de retorno, tomando el área de la cuenca como el parámetro de mayor incidencia en la ocurrencia de caudales máximos. Utilizado para cualquier cuenca. Creager da siguiente ecuación que se utiliza para la determinación de la inundación más débito en cuencas grandes y pequeñas, ha proporcionado:
Dónde: Q: caudal máximo, en m 3 /s A: área de la cuenca aportante, en km2
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CAUDALES MAXIMOS
C: coeficientes de creager el coeficiente de periodo de retorno. Campo coeficiente Creager para los diferentes períodos de retorno en el área de estudio, se encuentran en la Tabla 2. (Khalighi, 2005). Tabla 2. Campo coeficiente Creager para los diferentes períodos de retorno en el área de estudio. Periodo de retorno coeficiente cantidad C
2
5
1.23
2
10
25
50
100
2.58 3.38 4.03 4.72
Cabe señalar que, en general, a pesar de su simplicidad, este método es bastante preciso. XIX. MÉTODO DE HORTON Utilizada para todo tipo de cuenca. En esta fórmula empírica horton relaciona el área de una cuenca con el periodo de retorno para obtener la máxima avenida. Relación empírica de HORTON se presentó de la siguiente manera:
2
A= área (km ) T= periodo de retorno (años) Q= caudal máximo (m3/s) XX. MÉTODO DE MEYER Mayer ha proporcionado la siguiente ecuación para las áreas de la EE.UU. que tiene áreas superiores de 70 km 2
Donde: Q= caudal máximo (m3/s) A= Área (km2) XXI. MÉTODO DE Mc ELERIT Para cualquier cuenca sea pequeña o grande (menores y mayores a 250 km 2.) Toma en cuenta las de las características de la cuenca el área de esta. La siguiente ecuación tiene como propósito basarse en los registros de máximos caudales en el mundo.
XXII.
MÉTODO DE GARCÍA NÁJERA
Utilizada para cuencas pequeñas de áreas entre los rangos de 0.4 < A < 2.5 km. 2 Las caracteristicas de la cuenca (area), factor "a" que tiene en cuenta la superficie de con cobertura vegetal, factor "p" que toma en cuenta el tipo de suelo si es accidentado o no, es una formula empirica cuya recurrencia estimada esta entre 20 y 40 años Y el valor que "p" va a tomar va a estar en funcion si es poco, medianamente o muy accidentado Para áreas menores a 0.4 km2 Para
áreas
entre
0.4
Para
áreas
mayores
a
2.5
mk2
de
2.5
km2
DONDE: Q= caudal máximo (m3/s) A= Área (km2) XXIII. MÉTODO DE WILLIAMS (INGLATERRA)
BRANSBY
Es una formula dada en Inglaterra para cuencas mayores 26 km2 y es una fórmula que se basa en una magnitud o parámetro que es el área. DONDE: Q= caudal máximo (m3/s) A= Área (km2) XXIV. MÉTODO DE SCIMEMI (ITALIA) Formula dada en Italia para áreas menores a 1000 km2 que utiliza solo un parámetro para calcular la avenida máxima. DONDE: Q= caudal máximo (m3/s)
Donde: Q= caudal máximo (ft3/s) A= Área (km2)
HIDROLOGIA
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CAUDALES MAXIMOS
XXV. A= Área (km2) CUADRO COMPARATIVO Y DESCRIPCION DE METODOS
periodo de retorno (años)
para cualquier cuenca
metodo de horton
en esta for relaciona el a tiempo de r Las caracteristicas de l a cuenca (area) m
ANA
Metodos empiricos
metodo racional
limitacion de area (km²)
para cuencas < 250
caracteristicas de la cuen pendiente, uso del suel tierra/vegetació las características del trayec (pendiente por tierra me distancia, me dia ladera p curso de agua y la long profundidad de dise precipitaciones basado en l de frecuencia-profundidad según lo propuesto por Pitman (1978) intensidad de las precipi Di se ño bas ad o e n e l mo m concentración (Tc Características de la cuen pendiente, uso del suelo y / vegetación)
metodo racional modificado
metodo de conservación de servicios de suelos (SCS)
para cuencas < 770
para cuencas ≤ 10 con
pendientes < 30%
A < 0.4
Requisitos de datos de
las características del trayec (pendiente por tierra me distancia, me dia ladera p curso de agua y la long intensidad de la lluvia Dise en el Tc Características de l a cuenca pendiente media, el uso d de la tierra / vegetac
metodo de garcia najera
0.4 < A < 2.5 A > 2.5
metodo de bransby williams ( INGLATERRA)
metodo de scimemi
A > 26
A < 1000
(ITALIA)
Las caracteristicas de l a cuenca (area)
factor "a" que tiene en cuenta la el valor que superficie de con cobertura vegetal en funcion si factor "p" que toma en cuenta el tipo om de suelo si es accidentado o no es una for para cuencas Las caracteristicas de la cuenca (area) formula que o para
formula da menores a 1 Las caracteristicas de la cuenca (area) un parametr
para cuencas > 70
Las caracteristicas de la cue
metodo de Mc Illraith
para cualquier cuenca
toma e n cue nta l as caracte la cuenca como el area
para cualquier cuenca
Las caracteristicas de la cuenca (area)
Burkli Zieger
para cualquier cuenca
midió los gas Las caracteristicas de la cuenca (area) de desagüe, l de la ciudad
Kresnik
para cualquier cuenca
Las caracteristicas de la cuenca (area)
se to ma e n cu enta e l coe fi creager que se muestra en l
metodo de creager (USA)
para cualquier cuenca Las caracteristicas de la cue
HIDROLOGIA
la siguient proposito b
metodo de mat mach
las características del trayec ( pe nd ie nt e m ed ia p or t distancia, promedio de pe principal curso de agua y de
metodo de mayer
es una fo recurrencia e
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la siguient proposito b
CAUDALES MAXIMOS
XXVI. CLASIFICACION DE METODOS PARA CUENCAS GRANDES MEDANAS Y PEQUEÑAS Cuencas
DATOS:
Metodos racional SCS mayer
pequeñas (A< 250 km2)
mm/hr. Aplicar todos los métodos empíricos y haga un análisis comparativo
garcia najera bransby y williams Mc Illraith Creager Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik
Area de drenaje
1882 Km2
pendiente promedio
2.3 %
longitud
100 Km
Intensidad
250 mm/hr
tiempo de concentracion
10 min
tiempo de concentracion 0.167 hrs Periodo de retorno
10 años
cobertura vegetal
75 %
Textura:
suelo rocoso
scimemi bransby y williams
intermediagrande (A >250 km2)
garcia najera Mc Illraith racional modificado Creager Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik
Cuencas
Metodos
PARA CUALQUIER CUENCA
Mc Illraith Creager Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik
XXVII. EJERCICIO APLICATIVO.
SOLUCION
1) METODO MAT MATCH
C1= C2= C3=
0.16 0.3 0.1
C
0.56
Are a dedre naje 188200 Ha pendiente pro medio 23 por mil Intensidad 250 mm/hr cobertura rocosa 75 % Textura : suelo rocoso
Q 0.0091*C * I * A4/5 * S 1/5
Q=
39555.847
2) METODO RACIONAL
Area de drenaje C Intensidad
1882 Km2 0.56 250 mm/hr
EJEMPLO N° 1: Determinar el caudal máximo del rio Chotano, el cual tiene un área de drenaje de 1882 km2, recorriendo una distancia total de 100 km y presentando una pendiente promedio de 2.3%. Además tiene una cobertura vegetal 75%, una textura de suelo rocosa y una intensidad máxima para un tiempo de concentración de 10 min. Y un periodo de retorno de 10 años de 250
HIDROLOGIA
Q=
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CAUDALES MAXIMOS
6) METODO RACIONAL MODIFICADO
3) METODO BURKLI-ZIEGER
Q
0.022 * C * I * A
Donde: Q: Caudal máximo en m3/sg. C: Coeficiente de escorrentía superficial que depend cobertura vegetal, la pendiente y del tipo de suelo, dimensiones. I: Intensidad máxima para una duración igual al tiem concentración, y para un período de retorno dado en A: Area de la cuenca en hectáreas.
Area de drenaje C Intensidad CU= Tc=
1882 Km2 0.56 250 mm/hr 1.008 (Coef. Uniformidad) 0.167 hrs.
Donde:
Q: Caudal máximo en m3/sg. C: Coeficiente de escorrentía superficial que depende de la c obertura vegetal, la pendiente y del tipo de suelo, sin dimensiones. I: Intensidad máxima para una duración igual al tiempo de concentración, y para un período de retorno dado en m m/hr. A: Area de la cuenca en kilometros. CU: Coeficiente de Uniformidad
S: Pendiente promedio del cauce principal en %
Q=
C= I= A= S=
73801.76 m3/s
0.56 25 cm/hr 188200 ha 23 por mil
7) METODO DE MAYER
donde: 4) METODO KRESNIK
Q *
Q= caudal máximo (m3/s) A= Área (km2)
32 * A (0.5 A )
DATOS:
A= Donde: Q: Caudal máximo en m3/sg. α: Coeficiente variable entre 0.03 y 1.61. A: Area de la cuenca en Km2.
1882 km2
Q=
7680.79
DATOS: A=
1882 0.82
α=
5) METODO CREAGER
DONDE: Q = caudal en ft 3/s A = Área de la cuenca en mil 2 C= coeficiente de c reager
Periodo de retorno coeficiente cantidad C
1 ft3 = 0.02832 m3 1mil2=2.59km2
DATOS: A= A= c= Tr=
1882 km2 726.64 mil2 2.58 10 años
Q= Q=
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CAUDALES MAXIMOS
8) METODO DE M
Q= caudal máximo (ft3/s) pero 1 ft3 = 0.02832
Area (A)= 1882 km2 porc. cubierto vegetal(%) 75 area cubierta vegetal (Ac) 1411.5 suelo rocoso medianamente accidentado P= 1
A= Área (mil 2)
A=
726.64 Q= Q=
5 Q=
9) METODO DE HO
Donde: Q= caudal m3/s A= Area en km2 T= Tiempo de retorno (Tr) en años
402.018
11) METODO DE BRASNB
Donde: A= Area en km2 Q=caudal en m3/s Q=
DATOS: A= T=
1882 km2 10 años
11) METODO DE SCIMEMI
Donde: A= Area en km2 Q=caudal en m3/s
Q= 10) METODO DE GARCIA NAJERA
Donde:
Datos: A=
1882 km2 Q= CUADRO COMPARATIVO DE CAUDALES MAXIMOS
Metodos racional Caudal(m3/s) 73188.89
HIDROLOGIA
racional modificado
73801.76
mat mach
39555.847
24
(con areas maximas)
cuadro general aplicando todos lo
burkli zieger kresnik
creager
6094.63
1125.37
10863.91
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mayer
mc illrai
7680.79
142
CAUDALES MAXIMOS
EJEMPLO N°2:
3) METODO DE GARCIA NAJERA
Donde:
Determinar el caudal máximo del rio Chancay, el cual tiene un área de drenaje de 83.49 km2, recorriendo una distancia total de 4.44 km y presentando una pendiente promedio de 2.1%. Además tiene una cobertura vegetal 80% rocosa y una intensidad máxima para un tiempo de concentración de 9 min. Y un periodo de retorno de 10 años de 200 mm/hr. DATOS:
Area de drenaje
83.49 Km2
pendiente promedio
Area2.1 (A)= % 83.49 km2 porc. cubierto vegetal(%) 80 4.44 Km area cubierta vegetal (Ac) 66.792 suelo rocoso 200 mm/hr medianamente accidentado P= 1
longitud Intensidad tiempo de concentracion
a=
9 min
tiempo de concentracion
0.4
0.150 hrs
Periodo de retorno
10 años
cobertura vegetal
80 % Q=
Textura:
suelo rocoso
682.597 m3/s
4) METODO DE BRASNBY
1) METODO RACIONAL
Area de drenaje C Intensidad
83.49 Km2 0.52 200 mm/hr
Donde: A= Area en km2 Q=caudal en m3/s
Q=
83.49 Q=
2) METODO DE MA
donde: Q= caudal máximo (m3/s) A= Área (km2) DATOS:
A=
HIDROLOGIA
83.49 km2
Q=
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CAUDALES MAXIMOS
5) METODO RACIONAL MODIFICADO
Area de drenaje C Intensidad CU= Tc=
8) METODO KRESNIK
83.49 Km2 0.52 200 mm/hr 1.007 (Coef. Uniformidad) 0.150 hrs.
Q *
Donde:
Q: Caudal máximo en m3/sg. C: Coeficiente de escorrentía superficial que depende de la cobertura v pendiente y del tipo de suelo, sin dimensiones. I: Intensidad máxima para una duración igual al tiempo de concentració período de retorno dado en mm/hr. A: Area de la cuenca en kilometros. CU: Coeficiente de Uniformidad
32 * A (0.5 A )
Donde: Q: Caudal máximo en m3/sg. α: Coeficiente variable entre 0.03 y 1.61. A: Area de la cuenca en Km2. DATOS: A=
83.49 0.82
α=
9) METODO CREAGER
Q=
2429.85 m3/s DONDE: Q = caudal en ft 3/s A = Área de la cuenca en mil 2
6) METODO MAT MATCH
Periodo de retorno coeficiente cantidad C
C= coeficiente de creager
C1= C2= C3=
0.12 0.3 0.1
C
0.52
Area de drenaje pendiente promedio Intensidad cobertura rocosa Textura:
2
5
1.23
2
1 ft3 = 0.02832 m3 1mil2=2.59km2
DATOS:
8349 Ha 21 por mil 200 mm/hr 80 % suelo rocoso
Q 0.0
A= A= c= Tr=
83.49 km2 32.24 mil2 2.464 interpolando 10 años
Q=
4440.89 ft3/s
Q=
125.77 m3/s
Q=
10) METODO DE HORTON
7) METODO BURKLI-ZIEGER
Q
0.022 * C * I *
Donde: Q: Caudal máximo en m3/sg. C: Coeficiente de escorrentía superficial que depend cobertura vegetal, la pendiente y del tipo de suelo dimensiones. I: Intensidad máxima para una duración igual al tiem concentración, y para un período de retorno dado en
Donde: Q= caudal m3/s A= Area en km2 T= Tiempo de retorno (Tr) en años
A: Area de la cuenca en hectáreas. S: Pendiente promedio del cauce principal en
C= I= A= S=
0.52 20 cm/hr 8349 ha 21 por mil
DATOS: A= T=
83.49 km2 10 años
Q=
HIDROLOGIA
182.41 m3/s
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CAUDALES MAXIMOS
11) METODO DE SCI CUADRO COMPARATIVO DE CAUDALES MAXIMOS
Donde: A= Area en km2 Q=caudal en m3/s
(con areas grandes)
Are
sci me mi b ran sby y wi ll garci a naje ra Mc Il lrai th raci onal mo di fi cad C re age r Hor Metodos Caudal(m3/s 2478.83 4005.79 402.018 1420.11 73801.76 10863.91
Datos: A=
83.49 km2 Q=
PUNTO DE VISTA GENERAL DE LOS DOS
12) METODO DE M
PROBLEMAS APLICATIVOS:
Q= caudal máximo (ft3/s) pero 1 ft3 = 0.02832 A= Área (mil 2)
A=
32.24 Q= Q= CUADRO COMPARATIVO DE CAUDALES MAXIMOS
Caudal(m3/s
Are
racional mayer garcia najera bransby y williamMc Illraith Creager Ho Metodos Caudal(m3/s 2411.93 1616.884 682.60 792.75 254.43 125.766
CUADRO COMPARATIVO DE CAUDALES MAXIMOS
Metodos
(con areas pequeñ as)
racional 2411.93
racional modificado 2429.85
Cuencas
PARA CUALQUIER CUENCA
Cuencas
8
(con areas pequeñas)
mat mach burkli zieger kresnik 2386.856 427.80 227.32
Metodos Mc Illraith Creager Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik
Metodos
racional SCS mayer
pequeñas (A< 250 km2)
garcia najera bransby y williams Mc Illraith Creager Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik scimemi bransby y williams garcia najera
intermediagrande (A >250 km2)
Según los libros estudiados nuestro grupo se dio cuenta de que al utilizar cada método empírico nos decía que al realizar todos estos métodos siempre se escogería al que te dé como resultado un caudal más bajo con respecto a cuencas pequeñas los métodos que nos dan un resultado más lógico es Mc Illarith, Creager, Horton Kresnik. Pero con respecto a una cuenca grande es mejor utilizar García Nájera.
Mc Illraith racional modificado Creager
XXVIII. CONCLUSIONES: Con la gran variedad de métodos que permiten calcular las máximas avenidas se pudo determinar el uso de cada una de estos según el tipo de cuenca (pequeña mediana y grande) con las cuales se tendrá a bien como aporte básico la información correspondiente a estas cuencas y determinar que método utilizar para llegar a resultados aproximados y acorde con la realidad de la cuenca.
Horton Mat Mach Burkli Zieger Kresnik
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CAUDALES MAXIMOS
XXIX. BIBLIOGRAFÍA:
“Estimation and comparison of
maximum instantaneous flood discharge using experimental method in small watersheds “
( articulo informativo, 22 septiembre 2011) Yilma Seleshi (Dr.) (April 2005). “Engineering Hydrology “
George V. Sabol, J.M. Rumann (2013) Drainage Design Manual for Maricopa County, Arizona “hydrology RATIONAL METHOD”
San Diego County Hydrology Manual Prepared by the County of San Diego Department of Public Works Flood Control Section (June 2003) “SELECTION OF HYDROLOGIC METHOD AND DESIGN CRITERIA” (PAG. 58) Libro Hidrología de Universidad Mayor de San Simón Facultad de Ciencias y Tecnología (2010) “CAPITULO
VII
TRANSFORMACIÓN DE LLUVIA EN ESCURRI MIENTO” (pág. 198)
XXX. LINCOGRAFIAS http://www.carreteros.org/norma tiva/drenaje/pdfs/c_hidrometeor ol.pdf http://es.scribd.com/doc/982280 08/Hidrologia-Cap06-Caudalesmaximos-Maximo-Villon
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