OBTENCIÓN DE CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES

1.1 Determinación de caudales máximos

1.1.1 Cuencas menores a 300 has. Método Racional

El método utilizado para determinar el caudal de diseño de una cuenca pequeña, es el método racional, presentado por Emil Kuichling en 1889 y mejorado posteriormente por otros.

Este método asume que el caudal máximo para un punto dado se alcanza cuando todas la partes del área tributaria están contribuyendo con su escorrentía superficial durante un periodo de precipitación máxima.

Para logra esto, la tormenta máxima debe prolongarse durante un periodo igual o mayor que el que necesita la gota de agua más lejana hasta llegar al punto considerado o el tiempo de concentración (Tc).

El método racional esta representado por la siguiente ecuación:

Q=C p∗I∗A360

Siendo:Q = Caudal de diseño en m³segI = intensidad de lluvia en mm/horas para una duración igual al tiempo de

contracción (Tc)A = área de drenaje de la subcuenca, en HaCp= Coeficiente ponderado de escorrentía, a dimensional.

El coeficiente de escorrentía ponderado (Cp) está dado por la siguiente relación:

C p=∑ A i∗C IAT

Donde Ai y Ci corresponden a las áreas parciales y los coeficientes de los diferentes tipos de cubierta y pendiente y el AT al área Total.

1.1.2 Coeficiente de Escorrentía.

El coeficiente de escorrentía C, transforma la lámina de agua en el caudal pico y su valor depende de elementos como tipo de suelo, cubierta del suelo, pendiente del terreno y otros factores de menor incidencia. Estos valores se estiman por inspección directa en el campo y complementados por medio de mapas cartográficos. Los Valores de los coeficientes se propone usar los valores presentados en Applied Hydrology, Ven Te Chow, David R Maidment y Larry W Mays e incorpora además de los elementos de cubierta vegetal y topografía, la probabilidad de la lluvia. Los valores se muestran en la cuadro 1

CUADRO.-1.COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA

Las pendientes del terreno fueron estimadas a partir de las curvas de nivel de las cartas geográficas del IGM 1:50000, y los mapas temáticos en ArcGis y la cobertura con el reconocimiento de campo.

1.1.3 Área Tributaria.

El área tributaria o sea la superficie de la calculara la ubicación de las boca tormentas, o canales de evacuación, estarán en función a su área de aporte que considera la pendiente, y las viviendas que aportan.

1.1.4 Determinación de la intensidad.

La intensidad se expresa como el promedio de la lluvia en mm/hora para un periodo de retorno determinado y una duración igual al del tiempo de concentración (Tc) de la cuenca.

Los Valores de intensidades se puede obtener a partir de la curvas Intensidad Duración Frecuencai (IDF) que fueron elaboradas con la estación de Icla, mediante el cálculo con las ecuaciones de regresión no lineal. Como se muestra en la siguiente figura 1.

I= k∗Tm

dn

Donde. k = 125.01m = 0.298n = 0.641

El tiempo de concentración Tc puede calcularse usando el modelo de Calirona Culverts, que es esencialmente derivado de la ecuación de Kirpich.

T c=60∗(11. 9L3

H )0.385

Siendo: Tc en minutosL es la longitud del curso principal del río has el sitio de interés en millas

H es la diferencia de nivel entre el parte agua y el sitio de la estructura en pies

Las elevaciones del punto inicial y final pueden obtenerse por interpolación de las curvas de nivel de los mapas.

FIGURA (1).- CURVAS DE INTENSIDAD, DURACION Y FRECUENCIA

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000

Inte

nsi

dad

(m

m/h

)

Duración (minutos)

Curvas de intensidad, duración y frecuencia

T=1 año

T=5 años

T=25 años

T=50 años

T=100 años

En las cuencas muy pequeñas donde los valores de Tc, sean menores a 5 minutos, se debe tomas este valor como mínimo.