L3.2 UnitHydrographApproach

7/23/2019 L3.2 UnitHydrographApproach

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Método del HidrogramaUnitario para Modelos dePrecipitación-Escorrentía

Hydrologic Engineering Center 1



Esquema• Hidrograma unitario

– Descripción del hidrograma – Conceptos básicos del hidrograma unitario

– actores que in!u"en en el desarrollo del hidrograma – Desarrollo de un hidrograma unitario a partir de datos de

medidores – #equisitos de HM$

• Métodos UH $intéticos del HM$ – Clar% – UH &dimensional $C$ – $n"der

• $elección del Método




Concepto de HidrogramaUnitario

• El concepto de Hidrograma Unitario '$herman( )*+, se utili.a en el análisis de

cuencas de tama/o medio como un mediopara desarrollar un hidrograma paracualquier tormenta dada0

• El Hidrograma Unitario se de1ne como el

hidrograma producido por una unidad deprofundidad de la escorrentía uni2ormementedistribuida en toda la cuenca " con duraciónde un tiempo determinado




3eoría del HidrogramaUnitario




Proceso de $imulación


lu4os5ntermedios6lu4o de

7ase

Modelo de

Precipitación

Cálculo de

Pérdidas

3rans2ormaci

ón 3otal de laPrecipitación

Escorrentía 3otalDe la$ubcuenca

EnrutamientoDel Canal

lu4o de$alida



Métodos de Desarrollo de Hidrogramas

Unitarios


Para una subcuenca con medidores(las mediciones de caudal " de llu8ia seutili.an para obtener directamente el

hidrograma unitario0

Para una subcuenca sinmedidores( un hidrograma

unitario sintético puede deri8arseindirectamente utili.andocaracterísticas de la subcuenca0Estos inclu"en9

3ama/o de la cuenca endiente 2orma lon itud de



Descripción del Hidrograma


• :rá1co de ladescarga 'corrientede !u4o a la salidade la subcuenca

8ersus el tiempo• El 8olumen de agua

ba4o la cur8a esigual a la cantidaddel e;ceso de llu8ia

que se produce enla subcuenca másel !u4o intermedio "el !u4o de base0


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• DuraciónDuración• 3iempo de 3iempo de

#etraso#etraso• 3iempo de 3iempo de

ConcentraciónConcentración• E;tremidad deE;tremidad de

&umento&umento• E;tremidad deE;tremidad de

#ecesión 'caída#ecesión 'caídade lasde lase;tremidadese;tremidades

• lu4o Má;imolu4o Má;imo• 3iempo Má;imo 3iempo Má;imo

'tiempo de'tiempo decrecidacrecida

• Cur8a deCur8a de#ecesión#ecesión

• $eparación$eparación• lu4o de 7aselu4o de 7ase

5nter!o<

Direct runo=



Hidrograma Unitario • Un hidrograma unitario se utili.a para desarrollar un

hidrograma de caudal de corriente con un e;ceso de

precipitación dado• Un grá1co de la escorrentía directa en la salida de lasubcuenca resultantes de una unidad 'por e4emplo(una pulgada de e;ceso de precipitación distribuidauni2ormemente a lo largo de la subcuenca

• $upuestos – El e;ceso de precipitación " las pérdidas se distribu"enuni2ormemente a lo largo de la cuenca

– >inealidad – 3iempo-in8arian.a - la tasa de e;ceso es constante en el inter8alo de

tiempo




Hidrograma Unitario




Hidrograma Unitario


E4emplos de linearidad e in8arian.a de tiempo



Hidrograma Unitario




actores que 5n!uencian en el

Desarrollo del HidrogramaUnitarioSize of watershed

Shape of watershed

Length of main channel and stream network

Land and channel slope

(Steep Slope) (Flat Slope)

Q

t

Q

t

Q

t

Q

t

Q

t

Q

t

Q

t

Q

t


actores ísicos• 3ama/o del área

de drena4e• orma del área de

drena4e

• ?aturale.a de lared de corrientes• Pendiente del

terreno " del

canal principal




actores Climáticos• Distribución

espacial de laprecipitación

• Duración del

e8ento detormenta• 5ntensidad "

Patrón de la

Precipitación

actores que 5n!uencian en

el Desarrollo del HidrogramaUnitario



Desarrollo de un Hidrograma

Unitario a partir de Datos deMedidores) 7usque un hidrograma aislado

, $epare el !u4o de base del !u4o intermedio

+ Calcule el 8olumen de escurrimiento directo@ Calcule la pro2undidad del escurrimiento

directo

A Calcule las ordenadas del hidrograma unitario

B Determine la duración del hidrograma unitario






Unitario a partir de Datos deMedidores




Time Streamlo! "a#elo! $irect %&no 'ol&me (nit Hydrogra)* 'ol&me

+*, +c#, +c#, +c#, +t3, +c#, +t3,

0 70 - - - - -

2 35 35 0 0 0 0

4 110 35 75 270000 89 3202946 350 35 315 1404000 374 1665529

8 800 35 765 3888000 908 4612235

10 600 35 565 4788000 670 5679882

12 410 35 375 3384000 445 4014353

14 280 35 245 2232000 291 2647765

16 200 35 165 1476000 196 1750941

18 145 35 110 990000 130 1174412

20 105 35 70 648000 83 768706

22 70 35 35 378000 42 448412

24 35 35 0 126000 0 149471

Total 'ol. +t3, / 19584000 Total 'ol. +t3, / 23232000

10 %&no +in, / 0.84 %&no +in, / 1.00S&a#in area +#. mile#, /






0@ pulgHidrograma Unitario de ,-Horas de Duración





Duración del HidrogramaUnitario




Cambio de la Duración del Hidrograma

Unitario


2-Ho&r agged agged S&m 6-*o&r

Time (H 2 *o&r# 4 *o&r# rdinate# (H

+*o&r#, +c#, +c#, +c#, +c#, +c#,

0 0 0 0 0 0

1 45 0 0 45 15

2 90 0 0 90 30

3 200 45 0 245 82

4 379 90 0 469 156

5 680 200 45 925 308

6 920 379 90 1389 463

7 870 680 200 1750 583

8 680 920 379 1979 660

9 550 870 680 2100 700

10 451 680 920 2051 684

11 370 550 870 1790 597

12 295 451 680 1426 475

13 245 370 550 1165 388

14 198 295 451 944 315

15 160 245 370 775 25816 132 198 295 625 208

17 105 160 245 510 170

18 84 132 198 414 138

19 60 105 160 325 108

20 42 84 132 258 86

21 20 60 105 185 62

22 0 42 84 126 42

23 0 20 60 80 27

24 0 0 42 42 14

25 0 0 20 20 726 0 0 0 0 0



Cambio de la Duración del Hidrograma

Unitario


2-Ho&r agged S&tract 6-*o&r

Time S-Hydrogra)* 6 *o&r# S-Hydrogra)*# (H

+*o&r#, +c#, +c#, +c#, +c#,

0 0 0 0 0

1 45 0 45 15

2 90 0 90 30

3 245 0 245 82

4 469 0 469 156

5 925 0 925 3086 1389 0 1389 463

7 1795 45 1750 583

8 2069 90 1979 660

9 2345 245 2100 700

10 2530 469 2061 687

11 2715 925 1790 597

12 2850 1389 1461 487

13 2960 1795 1165 388

14 3050 2069 981 327

15 3120 2345 775 258

16 3200 2530 670 22317 3225 2715 510 170

18 3226 2850 376 125

19 3226 2960 266 89

20 3226 3050 176 59

21 3226 3120 106 35

22 3226 3200 26 9

23 3226 3225 1 0

24 3226 3226 0 0

25 3226 3226 0 0

26 3226 3226 0 0



#equerimientos de Datos en

HM$




Métodos de Hidrogramas Unitarios

$intéticos


Para una subcuenca con medidores(las mediciones de caudal " de llu8ia seutili.an para obtener directamente elhidrograma unitario0

Para una subcuenca sinmedidores( un hidrograma

unitario sintético puede deri8arseindirectamente a partir de lascaracterísticas de la subcuenca0Estas inclu"en9

3ama/o de la cuenca endiente 2orma lon itud de



Método de Hidrograma Unitario deClar%


El hidrograma unitario de Clar% considerala 2orma de la subcuenca( la longitudhidráulica( la rugosidad de la super1cie "

el almacenamiento0 3raducción9 relación tiempo-área&tenuación9 embalse lineal



Método de Hidrograma Unitario de

Clar%


#elación 3iempo-rea&sume una 8elocidad constante 'el tiempo derecorrido es directamente proporcional a ladistancia$impli1que de orma :enerali.ada




Clar%





Clar%


Cambio del&lmacenamientoCoe1ciente




Clar%


Estimación de Parámetros 5niciales de &nálisis#egional

Location Equations

Basis for Equations

Number of

Basins

Average

Number

Events

Range of Basin Caracteristics

A S S!

"

#pper $u%son &

'oa River

Basins

(!C*R) + ,-./A0-/1.S

!0-2/.

R + 3-30A0-1..S!

0-,,. /0 /12-, 4

1552

6-/ 4

1/.

1-0. 4

2-20

56-7 4

51-1

7-7 4

26-/

6-. 4

2.-0

70 /-., 4

15./

.-2 4

53-/

Raa8 River

Basin

Ne 9erse8

Nort Atlantic

Region ('aine

to :elaare)

!C + 7-/6(1-0*0-3")41-/7(A;S)0-/7

R;(!C*R) + 0-5.

(!C*R) + 10 a (A;S)0-/.

a< R;(!C*R) from maps

A + :rainage area in square miles

S + Slope of main atercourse in feet;mile< generall8 base% on points 10 an% 7.= of %istance along main atercourse from outlet to aterse% boun%ar8

S! + Surface area of laes an% reservoirs as percent of total %rainage area

" + >ercent of total lan% area tat is impervious



Métodos de Hidrogramas Unitarios

$intéticos


El 8olumen de agua ba4o elhidrograma es igual al áreade la subcuenca multiplicada

por el la unidad depro2undidad del e;ceso deprecipitación0

>os métodos de hidrogramas

unitarios sintéticos relacionanla base de tiempo al retrasode captación( que es una2unción de las características

de la subcuenca0



Método de Hidrograma

Unitario $C$


tC F tiempo deconcentraciónD F duración del e;ceso de la

precipitaciónt l F retraso( de1nido como el tiempodesde el centroide del e;ceso deprecipitación hasta el tiempo delpunto má;imo del hidrograma

unitario

GpF descarga má;ima del hidrograma

unitario 'pies cbicos& F área de la cuenca 'millascuadradastp F tiempo desde el e;ceso de laprecipitación hasta el !u4o má;imo

'horas



Método de HidrogramaUnitario $C$





Unitario $C$• >as ordenadas del hidrograma unitario

adimensional se pueden utili.ar para determinarpor completo el hidrograma unitario0

• Un cambio en el 8olumen deba4o de la ramaascendente del hidrograma unitario se re!e4aríaen un cambio en la IconstanteI( representada por@@ en la ecuación anterior0

• >os estudios han indicado que la constante puede8ariar desde + para cuencas pantanosas planashasta cerca de B para las cuencas conpendientes pronunciadas0





Unitario $C$


Cambio en el 3iempo de#etraso




$n"der


3-0)(cat l

LLC t =



Gp

AJ

KA J


$n"der


• >as ecuaciones han sido desarrolladas para de1nir – >as coordenadas del punto má;imo – El tiempo-base del hidrograma unitario

• Procedimientos empíricos han sido desarrollados para de1nirel ancho del hidrograma unitario en AJ " KAJ del caudalmá;imo0

• Este método requiere la instalación de una cur8a0




$n"der


Cambio delCoe1cienteMá;imo




$n"der


Parámetros del &nálisis #egional de #egresión pueden utili.arsepara desarrollar las e;presiones del tiempo de retraso 't p " delcoe1ciente má;imo 'Cp0



$elección del Método>a elección de un método debe basarse en9

>a disponibilidad de in2ormación para

estimación de parámetros " la calibración delmodelo

El método utili.ado a ni8el local( donde lasrelaciones regionales para el área de estudio

se han desarrollado Una combinación de e;periencia " pre2erencia




#equerimientos de Datos

del HM$




$imulación del Paso del

3iempo




#e2erencias• lood-#uno= &nal"sis( Engineering Manual )))-

,-)@)K( U0$0 &rm" Corps o2 Engineers( +) &ugust

)**@0

• H"drologic Modeling $"stem 'HEC-HM$( UserLsManual( U0$0 &rm" Corps o2 Engineers

H"drologic Engineering Center( March )**0

• H"drolog" and loodplain &nal"sis( Philip 707edient and Na"ne C0 Huber( )*0

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