V. Avenidas Máximas

Escurrimiento en cuencas aforadas

Escurrimiento:

Es la porción de la precipitación pluvial que ocurre en una zona o cuenca

hidrológica y que circula sobre o debajo de la superficie terrestre y que llega

a una corriente para ser drenada hasta la salida de una cuenca o bien

alimentar un lago

Fuentes de escurrimientos Precipitación directa sobre el cauce.

Es un aporte modesto comparado con los volúmenes asociados a las otras fuentes; esto se debe principalmente a la pequeña superficie que generalmente abarcan los ríos y corrientes.

Flujo subsuperficial.Los volúmenes asociados a este escurrimiento varían en el tiempo y en el espacio. En la época de estiaje podrán descargar a un ritmo casi constante, formando corrientes perennes

Flujo base. En el caso en que una parte de la cuenca se encuentre perturbada por alguna obra hidráulica tal como una presa, un sistema de riego, etc., entonces el gasto base corresponderá a los volúmenes asociados con la operación de dichas obras.

Escurrimiento directo.Es aquel volumen asociado a la precipitación, es decir, el flujo remanente una vez que quedan definidas las primeras tres fuentes.

Aforos de corrientes:

Para determinar el volumen que escurre por una cuenca, se deben aforar o medir las corrientes. Los aforos se realizan en estaciones hidrométricas(en puentes de aforo y usando molinete) o se puede medir la corriente de cualquier río de manera individual. Estos aforos se hacen a través de cierto intervalo de tiempo (horas, días, etc) , con cuyos datos se construyen gráficas de gasto (m3/s) contra tiempo (h), llamadas hidrogramas.

Secciones de control: Secciones de control. Una sección de control de una corriente se define como aquélla en la que existe una relación entre el tirante y el gasto. Consiste de una obra hidráulica o vertedor construido especialmente para aforar una corriente. Este método es el más preciso de todos para el aforo, pero es relativamente costoso y en general, sólo se puede usar cuando los gastos no son muy altos.

En el caso de estrechamientos en el cauce, deberá restringirse el transporte de objetos arrastrados por la corriente ya que la sección puede obstruirse. Un inconveniente de los vertedores es que

generan un remanso aguas arriba de la sección. Por ello, este método es adecuado en ríos pequeños ,cauces artificiales (como canales de riego) o cuencas experimentales.

Relación sección-pendiente:

Relación sección-pendiente. Este método se utiliza para estimar el gasto máximo que se presenta durante una avenida reciente en un río donde no se cuenta con ningún otro tipo de aforo.

Para su aplicación se requiere solamente contar con la topografía de un tramo del cauce y las marcas del nivel máximo del agua durante el paso de la avenida(obtenidas con estadal o de escalas dibujadas en las orillas del canal).

Relación sección-velocidad.

Este es el método más usado en México para aforar corrientes.

Consiste básicamente en medir la velocidad en varios puntos de la sección transversal y después calcular el gasto po rmedio de la ecuación de continuidad

Q = v A (A = área hidráulica).

Flotador:

Se escoge un tramo recto del río, libre de vegetación o cualquier otro obstáculo que pueda interrumpir el flujo. Se coloca un objeto que flote sobre el agua, a la mitad del tramo. Se mide el tiempo (s) que tarda en recorrer una distancia determinada (m). La velocidad (m/s) estará dada por el cociente entre distancia y tiempo.

Este método aunque barato y fácil de usar, es inexacto porque se está midiendo la velocidad en las superficie de la corriente y de acuerdo a la parábola de velocidades del agua, ésta es la más grande y no corresponde a la velocidad media del río o canal.

Molinete:

Este método es más exacto para medir la velocidad media de un río. Consiste en introducir un aparato especialmente diseñado, que se llama molinete , el cual tiene una hélice o rueda de aspas o copas que gira impulsada por la corriente y mediante un mecanismo eléctrico, transmite por un cable el número de revoluciones por minuto o por segundo con que gira la hélice. Esta velocidad angular se traduce después a velocidad del agua usando una fórmula de calibración que previamente se determina para cada aparato en particular.

Para obtener la velocidad media de un río o canal utilizando el molinete, se escoge una sección transversal al flujo, la cual se divide en secciones o tramos iguales (m). Se introduce el molinete en

cada tramo, a los 6/10 dela profundidad media del tramo, que de acuerdo a la parábola de velocidades, es donde se ubica la velocidad media (m/s). Se obtiene la velocidad en cada sección.

Hidrograma de escurrimiento:

Es una gráfica que nos muestra la descarga, caudal o gasto de un río en función del tiempo. Durante un período de sequía la descarga estará compuesta enteramente de contribuciones subterráneas, como se observa en la Figura . A medida que el río o arroyo drena agua de la reserva subterránea, el nivel freático decae, dejando cada vez menos agua para alimentarlo. Si no hay una recarga del agua subterránea, el escurrimiento será cero.

El escurrimiento va a depender de la topografía, el clima, la geología y el tipo de suelo. El flujo base del escurrimiento decrece en un período de sequía debido a que el agua subterránea se drena hacia el río o arroyo, y así el nivel freático desciende.

Partes de un hidrograma:

Si se mide el gasto (volumen de escurrimiento por unidad de tiempo; m3/s)que pasa de manera continua durante todo un año por una determinada sección transversal de un río y se grafican los valores obtenidos contra el tiempo, se obtendría una gráfica como la de la Figura.

Aunque la forma de los hidrogramas producidos por tormentas particular es varía no solo de cuenca a cuenca, sino también de tormenta a tormenta, es posible, en general distinguir las siguientes partes en cada hidrograma.

Estimación del gasto en estado permanente:

Si se considera el estado permanente como condición del flujo en un tramo de río o canal, la expresión del gasto:

Q=AV

Q= es el gasto, en m3/s

A=el valor de área de la sección del río o canal, en m2.

V=es la velocidad representativa del flujo, en, m/s

La velocidad en una corriente varía tanto en perfil como en sección.

Distribución de la velocidad en una corriente en perfil y sección:

Los siguientes valores porcentuales del tirante son de acuerdo a la teoría de la capa límite:

Si el tirante es mayor a 0.80 m, entonces se medirá la velocidad en el 20% y en el 80% del tirante, obteniendo la velocidad media por la relación:

V=V 0.2+V 0.8

2

Si el tirante es menor que 0.80 m, entonces se considera el 40% del tirante como el punto donde se debe medir la velocidad media.

El valor de velocidad máxima se ubica por arriba del 85% del tirante.