HIDROLOGÍA CAPÍTULO 5 RELACIÓN LLUVIA - ESCURRIMIENTO INGENIERÍA CIVIL Y GERENCIA EN CONSTRUCCIONES SEPTIEMBRE 2016 – FEBRERO 2017

RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ESCORRENTÍA Calcular la escorrentía a partir de una precipitación Evento concreto o el proceso continuo Precipitaciones reales o supuestas: Tormenta de diseño para calcular el hidrograma de diseño Utilizar las características de la cuenca

RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ESCORRENTÍA Separación de la lluvia neta Cálculo de la escorrentía producida por esa precipitación neta: Método racional Hidrogramas sintéticos Hidrogramas unitarios Método del SCS

MÉTODO RACIONAL La intensidad de precipitación debe ser constante en el tiempo y homogénea en toda la cuenca Aplicación se restringe a cuencas pequeñas y a precipitaciones cortas y homogéneas

MÉTODO RACIONAL SUPERFICIE DE LA CUENCA INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN Para el tiempo de concentración de la cuenca Tiempo menor: no toda la cuenca contribuye al caudal Tiempo mayor: intensidad máxima será menor Lo ideal sería disponer de curvas IDF: intensidad de precipitación para el período de retorno elegido y para una duración igual al tiempo de concentración tc.

MÉTODO RACIONAL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO (C)

HIDROGRAMA UNITARIO El hidrograma unitario de una cuenca es el hidrograma de escorrentía directa que se produciría en la salida de la cuenca si sobre ella se produjera una precipitación neta unidad de una duración determinada (ej. 1mm durante 1 hora) Precipitación con intensidad constante a lo largo del período considerado y repartida homogéneamente en toda la superficie de la cuenca Si se dispone de este hidrograma para una cuenca determinada, se puede construir el hidrograma para cualquier precipitación Propiedad de afinidad y propiedad de aditividad

HIDROGRAMA UNITARIO 2 mm una hora: multiplicar por 2 las ordenadas 1mm durante 2 horas: dos hidrogramas desplazados 1 hora en sentido horizontal y sumar las ordenadas

HIDROGRAMA UNITARIO Realizar primero los hidrogramas para cada una de las horas Dibujar los hidrogramas desplazados y sumar sus ordenadas

CONSTRUCCIÓN DEL HIDROGRAMA UNITARIO A PARTIR DE DATOS DE LLUVIAS Y CAUDALES Elegir una precipitación de corta duración y uniforme por toda la Cuenca. Separar la escorrentía directa Calcular el volumen de escorrentía directa Calcular la lámina de agua equivalente Volumen/superficie cuenca Dibujar el hidrograma correspondiente a 1mm (diviendo las ordenadas para el valor de lámina de agua equivalente) Obtener el tiempo a partir de la precipitación

HIDROGRAMA TRIANGULAR DEL SCS Estudiando hidrogramas de crecida provocados por unas precipitaciones cortas y uniformes en numerosas cuencas

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL DEL SCS Qp (caudal punta) y tp(tiempo al que se presenta la punta) como unidad de tiempo

EJERCICIO Grafique el hidrograma unitario, triangular de la SCS y adimensional de la SCS para una cuenca de 32771 ha con los siguientes datos de precipitación y caudales. Po = 7.87 mm

MÉTODO ORIGINAL SCS

MÉTODO ORIGINAL SCS

MÉTODO ORIGINAL SCS

MÉTODO ORIGINAL SCS

MÉTODO DEL NÚMERO DE CURVA (SCS)

MÉTODO ORIGINAL SCS

HEC-HMS INTRODUCCIÓN Programa que calcula el hidrograma producido por una cuenca con características de la cuenca y datos de precipitaciones FASES: A: Canopy, surface, loss (Separación de la precipitación neta) B: Transform (Cálculo de la escorrentía directa) C: Baseflow (Adición de la escorrentía base) D: Routing (Evolución del hidrograma, tránsito del hidrograma)

HEC-HMS COMPONENTES DE UN PROYECTO Todo tipo de datos de la cuenca, de las precipitaciones, etc

HEC-HMS COMPONENTES DE UN PROYECTO MODELO DE CUENCA (BASIN MODEL) En cada subcuenca, HMS realiza las etapas A, B y C (elegir el procedimiento) Cuando el caudal generado en la subcuenca circula fuera de ella, se incluye en tramo (reach) para el tránsito (etapa D)

HEC-HMS COMPONENTES DE UN PROYECTO MODELO METEOROLÓGICO (METEOROLOGICAL MODEL) Utiliza datos de precipitaciones, evapotranspiración, etc Precipitaciones (Crearlos previamente: Time-Series Data Manager) Precipitación media ESPECIFICACIONES DE CONTROL (CONTROL SPECIFICATIONS) Indicar cuando empezar y cuando terminar (time interval)

Precipitación neta (mm) HEC-HMS EJEMPLO 1 DATOS: Área: 32 km2 Tc: 155 minutos Precipitación neta Previamente el cauce estaba seco (no escorrentía base) Hora Precipitación neta (mm) 2:00 – 3:00 5.1 3:00 – 4:00 2.8 4:00 – 5:00 5:00 – 6:00 3

HEC-HMS EJEMPLO 2 DATOS: Previamente el cauce estaba seco (no escorrentía base) Subcuenca 1 Subcuenca 2 A = 76 km2 A = 91 km2 Tlag = 3.1 horas Tlag = 4.3 horas Tipo suelo : D Tipo suelo : C 70% pavimento 10% áreas abiertas 20% pastizales 80% pavimento 20 % cultivos

HEC-HMS EJEMPLO 2 DATOS: Pluv 1 (Sub 1) Pluv 2 (Sub 2) 8:00 a 8:20 5.2 mm 6.2 mm 8:20 a 8:40 11.9 mm 12.0 mm 8:40 a 9:00 3.1 mm 5.1 mm 9:00 a 9:20 7.5 mm 3.5 mm 9:20 a 9:40 4.8 mm 7.2 mm