caudales maximos.docx

download caudales maximos.docx

of 13

  • date post

    01-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    122
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of caudales maximos.docx

ESTIMACION DE CAUDALES MAXIMOS

INTRODUCCIONLa estimacin de caudales mximos asociados a determinados periodos de retorno de diseo es fundamental en muchas aplicaciones de la Ingeniera Hidrulica.En la determinacin de valores extremos normalmente se estar en alguno de los siguientes escenarios: Caso de un ro con registros de Qmax Caso de un ro sin informacin de QmaxEl primero de los casos normalmente se aborda haciendo uso de las distribuciones probabilsticas ms usuales: Normal Log Normal de 2 Parmetros Log Normal de 3 Parmetros Gamma de 3 Parmetros o Pearson tipo III Log Gamma de 3 Parmetros o Log Pearson tipo III GumbelViendo de emplear la distribucin de mejor ajuste de acuerdo a los resultados obtenidos a partir de pruebas como Chi-Cuadrado o Kolmogorov-Smirnov. En el segundo caso, al no contarse con estaciones de aforo que proporcionen registros de descargas mximas, se tendr que acudir a mtodos alternativos, basados la mayora de ellos en datos de precipitacin mxima en 24 horas y en las caractersticas fsicas de la cuenca, para as inferir los caudales mximos asociados a un cierto periodo de retorno que podran presentarse en la zona de inters de un proyecto en estudio.El presente artculo pretende efectuar un breve repaso de los mtodos ms usuales disponibles para la estimacin de Qmax, tales como: Frmula racional Mtodo de la envolvente de descargas mximas de Creager Mtodo del hidrograma unitario triangular Mtodo B del Estudio de la Hidrologa del Per Mtodo del Sistema DIPEO de Electrificacin Rural

FORMULA RACIONALEs una frmula que permite calcular los caudales de avenida en cuencas pequeas, a partir de los datos de precipitacin y de las condiciones de escorrenta de la cuenca vertiente. Se denomina racional al ser una expresin coherente en cuanto a unidades, frente a los modelos empricos anteriores. El caudal se expresa como::Donde: Q: caudal de diseo, correspondiente al periodo de retorno seleccionado, en m3/s C: coeficiente de escorrenta i: intensidad de la lluvia de diseo, en mm/h A: rea de la cuenca, en Ha

El Coeficiente de Escorrenta, C:El valor del coeficiente de escorrenta depende de diversos factores: Permeabilidad de la superficie Pendiente y caractersticas de encharcamiento de la superficie (almacenamiento de depresin) Caractersticas y condiciones del suelo (humedad antecedente, compactacin, porosidad, posicin del nivel fretico) Vegetacin

La Intensidad de Lluvia, i:El valor de la intensidad de lluvia de diseo se obtiene de las curvas Intensidad-duracin-frecuencia para una duracin igual al tiempo de concentracin de la cuenca y para una frecuencia correspondiente al periodo de retorno seleccionado (*).La intensidad de lluvia tambin puede ser determinada a partir del mtodo sugerido por el U.S. Soil Conservation Service, considerando alguno de los perfiles de lluvia estndar.Normalmente la frmula racional tiene aplicacin para cuencas pequeas, de hasta 10 20 km2 segn sealan algunos autores. Ello hace de este mtodo un procedimiento ideal para la determinacin del caudal Qmax en el diseo de sistemas de drenaje pluvial o en el proyecto de las obras de drenaje de carreteras.Cuando se aplica la frmula racional a cuencas de mayor tamao, usualmente se obtiene valores del caudal bastante elevados.

METODO DE CREAGGEREste mtodo, originalmente desarrollado por Creager, fue adaptado para el territorio peruano por Wolfang Trau y Ral Gutirrez Yrigoyen.

La aplicacin de este mtodo permite la estimacin de los caudales mximos diarios en cuencas sin informacin, para diferentes periodos de retorno, tomando el rea de la cuenca como el parmetro de mayor incidencia en la ocurrencia de caudales mximos. La frmula empleada es la siguiente:

Donde: Qmax: caudal mximo para un periodo de retorno T seleccionado, en m3/s A: rea de la cuenca aportante, en km2 T: periodo de retorno, en aos C1, C2: coeficientes adimensionales de escala, por regiones hidrulicas m, n: exponentes adimensionales, por regiones hidrulicas

Segn los autores, el territorio peruano queda subdividido en siete regiones hidrulicas diferenciables, tal como se muestra en el mapa:

MTODO DEL H.U. TRIANGULAREste mtodo fue originalmente desarrollado por Mockus y posteriormente adoptado por el Soil Conservation Service (S.C.S.). Proporciona los parmetros fundamentales del hidrograma, como son: caudal pico (Qp); tiempo base (tb) y tiempo en el que se produce el pico (tp).

Del anlisis de varios hidrogramas, Mockus concluy que el tiempo base y el tiempo pico se relacionan mediante la expresin:tb = 2.67 tpcon lo cual, Qp se escribe como:

Donde: Qp - caudal mximo o pico, en m3/s A - rea de la cuenca, en Km2 Pe - altura de precipitacin en exceso, en mm tp tiempo pico, en hr tb - tiempo base, en hr

El tiempo pico se expresa como:

Donde: tp - tiempo pico, en hr tr - tiempo de retraso, en hr de - duracin en exceso, en hr

La duracin en exceso, de, se puede calcular aproximadamente con alguna de las siguientes relaciones: para cuencas grandes: para cuencas pequeas:Alternativamente, de puede tambin determinarse con la expresin:

Donde:de - duracin en exceso, en hrtc - tiempo de concentracin, en hrEl tiempo de retraso, tr, se puede estimar mediante las siguientes expresiones:a) tr = 0.6 tcb) Segn Chow:

Donde: tr - tiempo de retraso, en hr tc - tiempo de concentracin, en hr L - longitud del cauce principal, en m S - pendiente del cauce, en %

METODO DE HU TRIANGULARLa precipitacin en exceso se determina mediante el siguiente procedimiento: Calcular la Pmax en 24 hr para el periodo de retorno seleccionado Calcular la lmina de lluvia para la duracin de. Se puede hacer uso de la expresin de Dyck y Peschke (1978), la cual permite estimar la lmina (P) e intensidad de lluvia para cualquier duracin D (en minutos) en funcin de la precipitacin mxima en 24 hr. Determinar la precipitacin efectiva o lluvia en exceso, Pe, mediante el mtodo del S.C.S.:

Donde: Ia = 0.20 S

En las expresiones anteriores: Pe - precipitacin efectiva, en pulgadas P - precipitacin de diseo, en pulgadas S - abstraccin inicial CN - nmero hidrolgico o nmero de curva