estimaciÓn de caudales extraordinarios
TRANSCRIPT
ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS
JOSÉ CARLOS ROBREDO SÁNCHEZPROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD
UNIDAD DOCENTE DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL
E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTESUNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
385.0387.0
⋅=
HLtc
MÉTODOS DE CÁLCULO:
•FÓRMULAS EMPÍRICAS•ISOCRONAS•FÓRMULA RACIONAL•HIDROGRAMA UNITARIO•MÉTODOS DISTRIBUIDOS
FÓRMULAS EMPÍRICAS
GARCÍA NÁJERA:
)4.0()5.0()025.01()1(
)525.042( 2KmAAAA
AApaqp <+⋅⋅+⋅+⋅⋅+⋅⋅
=
)5.24.0()74.521.12( 2KmAApaqp <<+⋅⋅⋅=
)5.2()5.0()025.01()1(
)525.042( 22
KmAAAA
AApaqp >+⋅⋅+⋅+
⋅⋅+⋅⋅=
a, depende de la vegetaciónp, depende del relieve
FÓRMULA RACIONALEscorrentía = C⋅I constante durante toda la precipitación
IQ
ttc
IQ
ttc
tr
tr + tc
IQ
ttc 2·tc
tc
6.3AICqp⋅⋅
=
Coeficiente de escorrrentía C
Arenas Margas Arcillas y margas Arcillas impermeables
Bosque Llano 0.10 0.30 0.40
Ondulado 0.25 0.35 0.50
Accidentado 0.30 0.50 0.60
Pastos Llano 0.10 0.30 0.40
Ondulado 0.16 0.36 0.55
Accidentado 0.22 0.42 0.60
Cultivo Llano 0.30 0.50 0.60
Ondulado 0.40 0.60 0.70
Accidentado 0.52 0.72 0.82
Schwab, Frevert, Edminster y Barnes en 1971
J.R. TÉMEZ, "Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales"
( ) ( )( )224
2424
1123
o
oo
PPPPPPC
⋅+⋅+⋅−
=
6.3AICKqp⋅⋅
⋅=
2.1≈K P'o = Po ⋅ k
K=1k(Po)=1
K=1.2k(Po)=1
K=1k(Po)=3
K=1.2k(Po)=3
k(Po)=3
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
tiempo (min)
Caud
al (m
3/s)
k(Po)=3
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150 200
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
0 50 100 150 200
tiempo (min)
Cau
dal (
m3/
s)
k(Po)=1
Caudal
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100
tiempo (min)
area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Escorrentía = C·I·D = 0.55 · 1.8099 · 1 = 1 mm H.U.
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal - Hidrograma Unitario
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 50 100 150
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
K=1.2k(Po)=2
k(Po)=2
Area efectiva
0
20
40
60
80
100
120
140
0 100 200 300
tiempo (min)
area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200 250 300
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
HIDROGRAMA UNITARIO
Proporcionalidad en la respuesta de la cuenca. Por ejemplo: una escorrentía de 4 mm. origina, en todo momento, un caudal dos veces superior que el que originaría una escorrentía de 2 mm.
Superposición de hidrogramas. El hidrograma resultante de una precipitación es la suma, ordenada a ordenada, de los hidrogramas producidos por partes de esta precipitación consideradas por separado.
Invariabilidad en el tiempo. El H.U. no depende de la escorrentía, sino sólo de las características morfológicas de la cuenca. Dos escorrentías iguales siempre darán dos hidrogramas iguales.
t(h) HU1 E1 HU2 E2 Q(t)0,5 2
0,00 0,00 0,00 0,000,17 0,49 0,24 0,240,33 0,77 0,38 0,380,50 3,14 1,57 0,00 0,00 1,570,67 3,75 1,88 0,49 0,97 2,850,83 1,76 0,88 0,77 1,53 2,421,00 0,09 0,05 3,14 6,28 6,331,17 0,00 0,00 3,75 7,50 7,501,33 1,76 3,53 3,531,50 0,09 0,19 0,191,67 0,00 0,00 0,00
x =
+ =(Intervalos de 10 minutos)
H.U. USDA SOIL CONSERVATION SERVICE (1955, 1971)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 1 2 3 4 5 6
t/tp
Q/Q
p
- - 0 , 1 0 0 , 0 3 0 , 2 0 0 , 1 0 0 , 3 0 0 , 1 9 0 , 4 0 0 , 3 1 0 , 5 0 0 , 4 7 0 , 6 0 0 , 6 6 0 , 7 0 0 , 8 2 0 , 8 0 0 , 9 3 0 , 9 0 0 , 9 9 1 , 0 0 1 , 0 0 1 , 1 0 0 , 9 9 1 , 2 0 0 , 9 3 1 , 3 0 0 , 8 6 1 , 4 0 0 , 7 8 1 , 5 0 0 , 6 8 1 , 6 0 0 , 5 6 1 , 7 0 0 , 4 6 1 , 8 0 0 , 3 9 1 , 9 0 0 , 3 3 2 , 0 0 0 , 2 8 2 , 2 0 0 , 2 1 2 , 4 0 0 , 1 5 2 , 6 0 0 , 1 1 2 , 8 0 0 , 0 8 3 , 0 0 0 , 0 6 3 , 2 0 0 , 0 4 3 , 4 0 0 , 0 3 3 , 6 0 0 , 0 2 3 , 8 0 0 , 0 2 4 , 0 0 0 , 0 1 4 , 5 0 0 , 0 1 5 , 0 0 -
t/tp Q/Qp
tl = 0.6 · tc (utilizando la fórmula de California para tc)tp = D/2 + tltb = 2.67 · tp
qp = 0.208 ·Atp
UNIDADES:Tiempos, horasA, Km2q, m3/s
Obtención del hidrograma total
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s) hu
i1i2i3total
Obtención del hidrograma total
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s)
hui1i2i3i4total
HIDROGRAMA UNITARIOComparación de HU (D=1h)
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s)
HU(Q=1mm) de P=1mm HU(Q=1mm) de P=50mm HU(Q=1mm) de P=25mm HU adimen. SCS HUT TEMEZ HU P=50/D=0.2 (400)