Escurrimiento Hidrológica

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Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la educación Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Puerto Ordaz – Estado Bolívar Escuela: 42 Sección: I Profesora: Énid Moreno Alumna: Diliana Marcano 24856613 Escurrimiento

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Page 1: Escurrimiento Hidrológica

Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del poder popular para la educación Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”Puerto Ordaz – Estado BolívarEscuela: 42 Sección: I

Profesora:Énid Moreno

Alumna:Diliana Marcano24856613

Escurrimiento

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Escurrimiento:El escurrimiento es el agua que fluye sobre la superficie del terreno hasta el cauce más cercano y solo se produce en los eventos de lluvia. Es un componente de la escorrentía.

El escurrimiento es función de la intensidad de la precipitación y de la permeabilidad de la superficie del suelo, de la duración de la precipitación, del tipo de vegetación, de la extensión de la cuenca hidrográfica considerada, de la profundidad del nivel freático y de la pendiente de la superficie del suelo. El escurrimiento en el terreno sigue caminos variables e interconectados debido principalmente a depresiones y a la vegetación existente.

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Definición de escorrentía :

La escorrentía es el agua generada por una cuenca en la forma de flujo superficial y por tanto constituye la forma más disponible del recurso. El estudio de la escorrentía reviste gran importancia en la planificación de recursos hídricos y en diseño de obras.

En manejo de cuencas es muy importante puesto que ella es un reflejo del comportamiento y estado de una cuenca. En este capítulo se enfocarán los temas más relevantes de la escorrentía, para el análisis y manejo de cuencas.

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Importancia del escurrimiento:

El cálculo del escurrimiento se realiza para dos objetivos:

1.- Determinar el escurrimiento medio, con el fin de estimar el volumen de agua por almacenar o retener

2.- Determinar los escurrimientos máximos instantáneos, para el diseño de obras de conservación.

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El ciclo del escurrimiento:

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Factores geográficos que afectan el escurrimiento :

Debido a que la cuenca, es la zona de captación de las aguas pluviales que integran el escurrimiento de la corriente, su tamaño tiene una influencia, que se manifiesta de diversos modos en la magnitud de los caudales que se presentan. Se ha observado que la relación entre el tamaño del área y el caudal de descarga no es lineal. A igualdad de los demás factores, para cuencas mayores, se observa una disminución relativa en el caudal máximo de descarga, debido a que son mayores, el efecto de almacenaje, la distancia recorrida por las aguas, y por lo tanto, el tiempo de regulación en los cauces naturales.

Superficie de la cuenca:

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Factores geográficos que afectan el escurrimiento :Forma de la cuenca:

El factor de forma expresa la relación entre el ancho promedio y la longitud de la cuenca, medida esta última desde el punto más alejado hasta la descarga. El ancho promedio se obtiene, a su vez, dividiendo la superficie de la cuenca entre su longitud. Para cuencas muy anchas o con salidas hacia los lados, el factor de forma puede resultar mayor que la unidad.

El coeficiente de compacidad es indicador de la regularidad geométrica de la forma de la cuenca. Es la relación entre el perímetro de la cuenca y la circunferencia de un círculo con igual superficie que el la de la cuenca

Para tomar en cuenta cuantitativamente la influencia que la forma de la cuenca tiene en el valor del escurrimiento, se han propuesto índices numéricos como es el caso del factor de forma y el coeficiente de compacidad.

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Factores geográficos que afectan el escurrimiento :Elevación de la cuenca:

La elevación media de la cuenca, así como la diferencia entre sus elevaciones extremas, influye en las características meteorológicas, que determinan principalmente las formas de la precipitación, cuyo efecto en la distribución se han mencionado anteriormente.

Pendiente:

La pendiente media de la cuenca, es uno de los factores que mayor influencia tiene en la duración del escurrimiento, sobre el suelo y los cauces naturales, afectando de manera notable la magnitud de las descargas; influye así mismo, en la infiltración, la humedad del suelo y la probable aparición de aguas subterránea al escurrimiento superficial, aunque es difícil la estimación cuantitativa del efecto que tiene la pendiente sobre el escurrimiento para estos casos.

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Factores geográficos que afectan el escurrimiento :Tipo y uso del suelo:: El tamaño de los granos del suelo, su ordenamiento y

comparación, su contenido de materia orgánica, etc, son factores íntimamente ligados a la capacidad de infiltración y de retención de humedad, por lo que el tipo de suelo, predominante en la cuenca, así como su uso, influye de manera notable en la magnitud y distribución de los escurrimientos.

Estado de humedad antecedente del suelo:

La cantidad de agua existente en las capas superiores del suelo afecta el valor del coeficiente de infiltración. Si la humedad del suelo es alta en el momento de ocurrir una tormenta, la cuenca generará caudales mayores debido a la disminución de la capacidad de infiltración.

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Relación precipitación - escurrimiento :En términos generales se puede decir que los métodos hidrológicos para predicción de escurrimientos basados en mediciones directas de éstos, es decir, en registros de aforos, son preferibles a aquellos basados en relaciones entre la precipitación y el escurrimiento, ya que en éstos intervienen casi siempre parámetros cuya valuación es imprecisa y, en algunas ocasiones, subjetiva.

Sin embargo, existen muchos casos en los que la información relativa a gastos máximos aforados es deficiente o nula, por lo cual no se pueden usar los métodos primeramente mencionados y es necesario empezar estableciendo las precipitaciones de diseño para después, mediante una función de liga, inferir con base en éstas los gastos de diseño. De acuerdo con la función de liga entre las tormentas y las avenidas producidas por éstas se han desarrollado diversos métodos basados en relaciones entre la precipitación y el escurrimiento.

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Estimación de las magnitudes del escurrimiento:

Escurrimiento medio:

Vm: C Pm ADonde:

• Vm= Volumen medio que puede escurrir (m3 )• A= Área de la cuenca (ha)•C= Coeficiente de escurrimiento (adimensional)•Pm= Precipitación media (mm)

Coeficiente de escurrimiento:

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Estimar el volumen medio de una cuenca de 50 ha, con:

•Terrenos planos (5%), de textura arenosa, con cultivo de maíz (20 ha) (C = 0.3)

•Terrenos de pastizales, de textura media con pendiente de 6% (30 ha) (C =0.36)

•Precipitación media anual es de 800 mm.

Coeficientes ponderado

V m = (0.34) (800) (50) (10)

V m = 136,000 m 3

Estimación de las magnitudes del escurrimiento:

Ejemplo de calculo

Escurrimiento medio:

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Estimación de las magnitudes del escurrimiento:Escurrimiento máximo instantáneo:

El escurrimiento máximo instantáneo para el diseño de obras de excedencia se puede estimar por los métodos de:

•Huellas máximas

•Racional

•Racional modificado

•Curvas numéricas o del SCS (USA).

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Estimación de las magnitudes del escurrimiento:Escurrimiento máximo instantáneo:

Levantamiento de secciones transversales

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Estimación de las magnitudes del escurrimiento:Escurrimiento máximo instantáneo:

Huellas Máximas para estimar el escurrimiento máximo instantáneo

Q - Escurrimiento máximo m 3/seg A – Área de la sección m 2 V – Velocidad del flujo m/seg

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Método Racional:

Donde:

q p = Escurrimiento máximo instantáneo (m 3/seg).

C = Coeficiente de escurrimiento.

L = Intensidad máxima de la lluvia para un período de retorno dado (mm/hr).

A = Área de drenaje (ha) 360 Factor de ajuste de unidades.

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Método racional modificado :

Donde:

q p = Escurrimiento máximo instantáneo (m 3/seg).

C = Coeficiente de escurrimiento .

L = Lluvia máxima en 24 horas para un período de retorno dado (mm). A = Área de drenaje (ha) 360 Factor de ajuste de unidades.

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Método racional modificado :Calculo del escurrimiento máximo instantáneo (Racional)

Determinar el escurrimiento máximo para un período de retorno de diez años: •Área: 100 ha

•Localización: Guaymas, Son.

•(a) 40 ha de terreno plano, con una textura gruesa y sembrados de trigo;

•(b) 20 ha de terreno ondulado (5-10%) de pasto natural y textura media y

• (c) 40 ha de terreno plano, cultivado de maíz y con textura media.

El coeficiente de escurrimiento para las tres condiciones; (a) 0.30; (b) 0.36 y (c) 0.50 C = ((0.30*40) (0.36*20) (0.50*40)/100))

C = 0.392Intensidad máxima de 50 mm/hr (10 años)

q p = 5.44 m 3/seg

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Método racional modificado :Calculo del escurrimiento máximo instantáneo (Racional Modificado)

Determinar el escurrimiento máximo para un período de retorno de cinco años:

•Área:100 ha

•Localización: Guaymas, Son.

•(a) 40 ha de terreno plano, con una textura gruesa y sembrados de trigo;

•(b) 20 ha de terreno ondulado (5-10%) de pasto natural y textura media y

•(c) 40 ha de terreno plano, cultivado de maíz y con textura media.

El coeficiente de escurrimiento para las tres condiciones; (a) 0.30; (b) 0.36 y (c) 0.50

C = ((0.30*40) (0.36*20) (0.50*40)/100))

C = 0.392 Precipitación de 75 a 150 mm.

q p = 8.16 m 3/seg

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Para estimar el escurrimiento medio por evento se requiere: •Precipitación por evento

Para estimar el escurrimiento máximo instantáneo se utiliza: •Precipitación máxima para un periodo de retorno deseado

Escurrimientos medios y máximos (Método del SCS o Curvas Numéricas):

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Proceso hidrológico :