Hidrograma Flujo Base Escorrentia Directa Flujo Base Ven Techw Villon

7/25/2019 Hidrograma Flujo Base Escorrentia Directa Flujo Base Ven Techw Villon

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LOGRO DEL CURSO

El alumno al finalizar la asignatura, ser capaz de

efectuar el anlisis integral de una cuenca, tomando

en cuenta los diferentes procesos naturales del ciclo

hidrolgico


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HIDROGRAMA DE CAUDAL HIDROGRAMA DE TORMENTA

EL PROFESOR MOTIVA MI INTERES

POR EL APRENDIZAJE DEL CURSO


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CONTENIDOS TEMTICOS

ANTES DE INICIO DE CLASE , EL PROFESOR

PRESENTA LOS TEMAS QUE VA A DESARROLLAR

HIDROGRAMA ANUAL

HIDROGRAMA DE UNA TORMENTA

ANALISIS DE UN HIDROGRAMA

SEPARACIN DEL FLUJO BASE

METODOS


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l hid d i l


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tb tiempo basetp tiempo pico

El hidrograma de una corriente, es larepresentacin grfica de las variacionesdel caudal con respecto al tiempo,arregladas en orden cronolgico en unlugar dado de la corriente.

rea bajo el hidrograma = volumen quepasa por el punto de aforo en el intervalode tiempo expresado en el hidrograma

Forma del hidrograma:

Forma de la cuenca, Heterogeneidadespacial y temporal de la lluvia, tipo desuelo (infiltracin),Cobertura,Pendientes


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Curva de concentracin, es la parte quecorresponde al ascenso del hidrograma.

Pico del hidrograma, es la zona que rodea alcaudal mximo.

Curva de descenso, es la zona correspondiente ala disminucin progresiva del caudal.

Punto de inicio de la curva de agotamiento, es elmomento en que toda la escorrenta directaprovocada por esas precipitaciones ya hapasado. El agua aforada desde ese momento esescorrenta bsica, que corresponde aescorrenta subterrnea.

Curva de agotamiento, es la parte delhidrograma en que el caudal procede solamentede la escorrenta bsica. La curva de agotamiento, comienza ms alto que

el punto de inicio del escurrimiento directo (puntode agotamiento antes de la crecida), eso debido aque parte de la precipitacin que se infiltr estahora alimentando el cauce.

Hidrograma: Tormenta Aislada

Caudal directo

Caudal base


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Una manera de ubicarel punto B, es calcular eltiempo N das despusdel pico. Para obtener el

valor de N se utiliza lasiguiente expresin:

UBICACIN DEL PUNTO B INICIO DE LA CURVA DE AGOTAMIENTO


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Escurrimiento superficial

Segundo punto de inflexin

Primer punto de inflexin

Flujo Base

tc

Tiempo

PQ

Tiempo

HIDROGRAMA DE CAUDALES

TIEMPO DE TRNSITO

Tiempo deconcentracin


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Tiempo de

concentracin (tc) deuna cuenca, es eltiempo necesario paraque una gota de aguaque cae en el punto

hidrolgicamente msalejado de aquella,llegue a la salida(estacin de aforo).

Frmula de Kirpich


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Tiempo de pico (tp), es el tiempo quetranscurre desde que se inicia elescurrimiento directo hasta el pico delhidrograma.

Tiempo base (tb), es el intervalocomprendido entre el comienzo y el findel escurrimiento directo.

Tiempo de retraso (tr), es el intervalodel tiempo comprendido entre losinstantes que corresponden,respectivamente al centro de gravedaddel hietograma de la tormenta, y alcentro de gravedad del hidrograma

l d l h d


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Componentes y anlisis del hidrograma.Hidrograma de escorrenta superficial

Por definicin losvolmenes son iguales: hietograma lluvia neta x A

hidrograma de E

Sin embargo, las formasson muy distintas,

especialmente debido aque los caudalespresentan un retraso

t

t

i

Q

t c

td

tdp

tptm

tb

LLUVIA NETA

50 %


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Componentes y anlisis del hidrograma.Tiempos caractersticos

Tiempo deconcentracin (tc)

Final Esc final lluvianeta

Mximo tiempo recorridode una gota

t

t

i

Q

t c

td

tdp

tptm

tb

LLUVIA NETA

50 %


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Tiempo de desfase (td)

Entre centros degravedad

t

t

i

Q

t c

td

tdp

tptm

tb

LLUVIA NETA

50 %


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Tiempo base (tb)

Duracin del hidrograma

tb = d + tc

t

t

i

Q

t c

td

tdp

tptm

tb

LLUVIA NETA

50 %


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Componentes y anlisis del hidrograma.Clculo de tc en cuencas urbanas

Suma de dos componentes: te = tiempo de entrada [2, 10]

min

td = tiempo de viaje en la redde alcantarillado

Normativa Valencia 2003:

te = 6 min Vi para Q25 (no seccin llena)

td

te

tc

n

i i

iec

V

Lt=t

1

2,1

C li i d l hid


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Componentes y anlisis del hidrograma.Estimacin del desfase cuencas naturales

(i) Frmula californiana

Frmula de Giandotti

Frmula de Kirpich

Frmula de Ven Te Chow

77.0

21

066.0

J

Ltc

JL

LAtc 3.25

5.14

38 5.077.001947.0 JLtc

64.0

21

096.0

J

Ltc


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omponen es y an s s e rograma.Estimacin del desfase cuencas naturales

(ii) U.S. Corps of Engineers

Para el tiempo de desfase:

Experimentalmente, Lc/L ~ 0,5 Asumiendo tm ~ td

Instruccin 5.2-IC de Drenaje Superficial (Tmez) Frmula del USCE, con td/tc ~ 0,45

t

L

Jd

0126 1 4

0 76

, /

,

tL

Jc

0 3 1 4

0 76

, /

,

38.0

21

164.0

J

LLt cm


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Tipos de Hidrogramas

Tipo Uno: La intensidad de lluvia (i),es menor que la capacidad deinfiltracin (f); la infiltracin total (F),es menor que la deficiencia dehumedad del suelo (DHS).

No hay escurrimiento directo No hay recarga del agua subterrnea.

El hidrograma de la corriente no sealtera, y seguir la curva de descensodel agua subterrnea (hidrograma delescurrimiento base).

Se supone que no llueve sobre el

cauce del ro.


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Tipo Dos: La intensidad es menor que lacapacidad de infiltracin, pero la infiltracintotal es mayor que la deficiencia de humedaddel suelo. Ocasiona un incremento en el agua

subterrnea.

Al no haber escurrimiento directo, elhidrograma correspondiente resulta en unavariacin de la curva de descenso delescurrimiento base. Esta variacin puede serde tres formas. Cuando la recarga del agua subterrnea,

ocasiona un caudal superior al que estcirculando durante la corriente, se origina unascenso en el hidrograma.

La recarga del agua subterrnea origina uncaudal similar al drenado por el cauce.Entonces el hidrograma es una lnea horizontalhasta que cesa el efecto.

El caudal producido por la recarga del aguasubterrnea es menor que el drenado en elmomento de ocurrir la tormenta. Se tendr unhidrograma con pendiente negativa.


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Tipo Tres: La intensidades mayor que lacapacidad de infiltracin,y la infiltracin total esmenor que la deficiencia

de humedad del suelo. Se tendr nicamente

escurrimiento directo yaque el agua subterrneano es recargada, por lo

que el escurrimientobase no se altera.


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Tipo Cuatro: Laintensidad es mayor quela infiltracin, y lainfiltracin total esmayor que la deficienciade humedad del suelo.

Se tendr escurrimientodirecto y elescurrimiento base sufrealteracin.

Combina los tipos dos ytres, por lo que se

tendrn tres formasdiferentes dehidrograma.

Tipos de Hidrograma


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Anlisis de un Hidrograma

El escurrimiento totalque pasa por un cauce,est compuesto de:


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Anlisis de un Hidrograma

No todas las corrientes reciben aporte de agua subterrnea. No todas las precipitaciones ocasionan escurrimiento directo(ED). Solamente las precipitaciones intensas y prolongadas

producen un aumento significativo en el escurrimiento de lascorrientes.

Las caractersticas del escurrimiento directo (ED) y el flujobase (FB) difieren mucho y deben tratarse separadamente enproblemas que involucran perodos cortos de tiempo.

Una vez que el ED y el FB se juntan solamente se puedencalcular por medios arbitrarios.

El mtodo de anlisis debe ser tal que el tiempo base del

escurrimiento directo, permanezca relativamente constantede una precipitacin a otra.


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MTODOS PARA SEPARAR EL FLUJO BASE


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MTODOS PARA SEPARAR EL FLUJO BASE


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33


B ) Mtodo de la lnea recta

MTODOS de estimacin del comienzo de la recesin: (pag. 137 Chow)

0

10

20

30

40

5060

70

80

90

100

0 5 10 15

Tiempo (t)

Caudal(m

3/s)


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34

-5

0

5

10

15

20

25

1 3 5 7 9 11Tiempo

Cau

dal


)(

00)(

ttk

eQtQ

EscurrimientoDirecto

Flujo Base

A ) Mtodo de Horton

b)


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b)


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36


C ) Mtodo del flujo base fijo

MTODOS de estimacin del comienzo de la recesin: (pag. 137 Chow)

0

10

20

30

40

5060

70

80

90

100

0 5 10 15

Tiempo (t)

Caudal(m

3/s)

N

c)


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c)


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Separacin flujo base

Mtodos simplificados

Como variante, se puedeasignar al hidrograma

del flujo base, untrazado siguiendo lalnea rectaAB, donde Brepresenta el inicio de lacurva de agotamiento

EscurrimientoDirecto

Flujo Base


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Separacin flujo base

Mtodos simplificados Otra frmula tambin subjetiva,

es la de admitir para elhidrograma antes citado, la lnea

ACB

El segmentoAC esquematiza laporcin de la curva de descensopartiendo del caudalcorrespondiente al comienzo dela subida, y extendindose hastael instante del pico delhidrograma, el segmento CB es

una recta, que une el punto Ccon el punto B, escogido igualque en el proceso anterior.


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Separacin flujo baseMtodos simplificados

Otra variante es obtener una curvaenvolvente al empalmar lassecciones de descenso de variasprecipitaciones.

Esta curva, se superpone en la curvade descenso del escurrimiento basedel hidrograma en estudio, el puntodonde se separan ser el buscado.

Uniendo este punto con el inicio delescurrimiento directo en elhidrograma, por medio de una lnearecta, o una lnea como en el inciso,se obtendr el lmite del flujo base. Punto de separacin

Problemas propuestos


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Problemas propuestosProblema 01

Problema 02

Problema 03

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