-1114- 113177131-0 IZZAQ.C431,4,

Lti.TEMOLOGIA y

ESTUM'S .14Z1-117-123 makm~

VAS DE GAST

r-) A 119r) - r L....' . r•\

r , 1, I I

Elaborado por:

Nelson Chaparro Willamizar Ingeniero hidrólogo

Claudia Yaneth Contreras T. Ingeniera Geógrafa

a

Santaré (11:! Rogotá, D.C. Septimbre de 1992

INTROnUCCION

Durante la práctica hidrológica común, la característica más

importante para el cálculo de parámetros de.diseFlo es el caudal.

La determinación de ésta variable se lleva a cabo aeneralmente en

las estaciones hidrométricas (limnimAtricas y limniarágicas)

mediante la mediciÓn del nivel de anua en una nira o reglilla

ubicada en una de las máraenes^de la corriente.

El caudal que escurre por la sección transversal de una

corriente se halla íntimamente relacionado con el nivel del aaua en

dicha :-,eut.;ón. La curva que aglutina estas dos características se

denomina Curva de Gastos.

Así, sá define cdmo Curva dei. Gastos a aquella que relaciona el

caudal de un curso da agua con un nivel de referencia, el cual po

lo general es la altura limnimétrica. En corrientes naturales, las

condiciones de flujo uniforme muy pocas veces se cumplen en forma

rigurosa, sin embarao, para fines prácticos de cálculo se puede

suponer que generalmente se observan. Las curvas de aaStos pueden

ser de diferentes aspectos, su aspecto varía en función de la forma

del perfil transversal de la corriente de aaua. Los casos más

generales son (Ver fiaura No. I):

a)Río de cauce estable con perfil' transversal en forma reaular

de "V" abierta, sin cauce mayor; •

b) Rio de cauce estable con cauce M.ay0C inundaPle;

c) Río en el que se ha construido un tramo de canal de paredes

verticales y

d) Sector de fío estrecho, de perfil transversal específido de

las gargantas con estrechamientos hacia arriba.

El cálculo de dichas curvas puede hacerse de dos formas

gráfica o analíticamente. La primera de las cuales consiste en

dibujar sobre los eles de coordenadas cartesianas X e Y

rez,pectivarliente el caudal aforado y el nivel observado durante Asta

or hidrométrica, de tal forma que se obtenga la correlación

fica Q -.7.f(H). Al utilizar el método analítico, se toma como base

ecuación:

Q=K* (h-ho) a ( 1 )

cual, corresponde a una parábola tangencial al eje de las

cisas (0).

En la ecuación (1), K - es un coeficiente numérico.

rresponde a la altura limnimétrica cuyo aasto se desea

terminar. .h0 a la altura - u

imnimétrica en la cual el aasto es cero.

Conviene anotar que en la mayoría de los casos la curva de

gastos se puede definir solo parcialmente, pues el rango de

variación de los niveles aforados no cubre toda la gama de ellos ya

que las mediciones se hacen muy difíciles tanto en los picos

máximos como en niveles nínimos. Por consiauiente, la extrapolación

dp curvas de castos es casi siempre una necesidad.

M E T O n PAR A EXTRAPOLAR

CURVAS D E GASTOS

En este trabajo se explicará únicamente la extrapolación de

mrvas de gastos para niveles máximos. Y para ella existen Métodos

le apreciación o gráficos y los Métodos basados en fórmulas

tidráulicas.

1.

X- METODOS GRAFTCO-ANALITICOS

A. mETona DE MANNTNG

Considera las características geométricas del cauce se

fundamenta en las siguientes transformaciones

El caudal que pasa por una sección es:

Q = V * A (2)

Chezy estableció que la velocidad puede calcularse como:

V = C * (R*S) 12 (3)

Manning dedujo que:

C= lin ( 4 )

por tanto se tiene que reemplazando (4) en )

R213 *.5 1 /2

(5 )

Donde: V : Velocidad media de la corriente

R Radio hidráulico (R = A / X, donde A es el área de

la sección y X el perímetro mojado de la misma)

1

S Pendiente Hidráulica

n Coeficiente de rugosidad del cauce

Esta fórmula contiene una parte que depende de la aeometría de

la Sección (área y radio hidráulico) y otra de condiciones

hidráulicas (rugosidad y pendiente).

La mayor dificultad está en encontrar el factor "n" para el

cual hay que determinar elementos como el tamaño de las partículas,

veaetación y obstrUcciOnes. Este "n" se puede determinar

visualmente, .para lo cual existen unas tablas que han sido

'-. elaboradas con base en experimentos para cada cauce y ellas se

encuentran en alaunos libros de hidráulica (Dominguez, Chow,

genson, dos variantes de ellas se pueden apreciar en los anexos)

pero también se puede determinar dicho "n" a partir de la rugosidad

para lo cual existen algunas fórmulas que varían de acuerdo con los

autores que las desarrollaron (más adelante se explicará uno de

estos métodos).

• En muchas secciones se observa que el valor , 1*,5 112 tiende a 22

ser constante en niveles altos. De tal manera que conociendo el

área y radio hidráulico por medios topográficos puede hallarse el

caudal para cualquier nivel:

En términos aenerales el procedimiento es el siguiente :

lo. Elaboración de las curvas H=f(A) y

Hz.-f(R213 )

con los

valores obtenidos de las caractérísticaá aeométriCas de la sección es decir tomando el perfil topográfico . de la sección

(Ver figura No.2).

20. Cálculo de la Vm con la ecuación 17=2 tomando las áreas 2 A

directamente. dé la curva H=f(A) de cada nivel aforado.

3o. Se dibuja la curva - H=“Vm) (Ver figura No.3) la cual tiende a

ser as4ntótica es decir que para valores altos de H la

velocidad no varía apreciablemente.

Como se planteaba incialmente se puede aceptar que S' se

2 c9.12

mantiene constante, entonces siendo 1(=- - n

Tomando como base los niveles obtenidos de las curvas 1-1=f (R 213 ) y

H=f(Vm) hasta un nivel igual al aforado, se calculan los valores de

V 1‹, por medio de la ecuación

ha/3

4o. Se dibuja la curva H=f(K) (Ver figura No.3), la cual

manifiesta una tendencia asintótica que establece un valor

constante para K en niveles altos.

So. Determinación de los valores de Q más altos del máximo valor

aforado. mediante la relación Q=A*K*R2/3 extraídos de las

re prí.tivas curvas en función de H. Esto permitirá entonces,

el dibujo de la parte extrapolada de la curva.

R. MFTODO DF ARFA - VELOCIDAD

Requiere de un buen conocimiento del comportamiento de las

características aeometricas e hidráulicas del río y de •una serie de

aforos que cubran los estados medios altos del río.

lo. Dibuiar la curva H=f(A) (Ver figura No.2) usando perfiles

transversales realizados en la sección de aforos.

3

o. Extrapolación de la curva H=f(Vm) (Ver. figura No.3) por

tendencia; en el .caso de que la relación sea bien definida y

que solamente sea necesaria una extrapolación menor del 20%

del intervalo de variación de los niveles, o por medio de

cálculos hidráulicos para otras situaciones.

La e.(tracc,l la Curva k=f(Vm) oor medio de calcul.. -)s

hidráulicos se realizará con datos directos de levantamintns

topográficos y datos de aforos :

la curva 1-1=f(R 213 ) utilizando el perfil - Dibujo de

transversal levantado topográficamente en la sección de

•aforos.

fí=. - Extrapolación de la curva 1-1 -..f(-112:al (nivel en función de la

ri

pendiente y rugosidad) sin cálculos cuando la avenida de que.

se trata no ha producido inundación del cauce mayor y por

cálculos hidráulicos cuando éste se ha inundado, caso en el

cual se necesita a.doptar valor para t::1

ruaosidad (n) y medir topoaráficamente la pendiente hidráulica

correspondiente a 'la respectiva avenida; «utilzando

huellas (si ésto no resulta posible, puede adoptarse la

pendiente media natural del lecho de la corriente).

- Cálculo de la velocidad media correspondiente al nivel

máximo de la avenida como producto de R 213 y /7.

R 213 *-¿3 por tanto,

- Finalmente se calcula el caudal correspondiente a la

4

extrapolación como O = V * A

METODO DE STEVENS

-Se utiliza para ríos, amplios y poco profun - os, es decir que el

adío hidráulico no difiera mucho de la profurdidad media, y por

auto se puede considerar las siguientes igualdades:

A (6)

onde: R : Radio hidráulico (m).

D Prdfundidztd media (m).

A Area de la sección (m 2 ).

W Ancho de la sección (m).

Esto quiere decir que la relación del ancho de la sección (W)

con respecto al perímetro moiado . (P) debe ser próximo a 1 y no

menor a 0.95; en este caso el valor de las longitudes de las

paredes o taludes de la sección no representan mucho en ei

perímetro mojado.

•

Este método se basa en la fórmula de CHEZY para canales

abiertos donde :

V=C* ‘/R*S ( 7 )

V : Velocidad media.

C : Coeficiente de Chezy.

R : Radio hidráulico

S Pendiente hidráulica.

El valor de C varia de acuerdo con las características del

terreno, es decir con R y S como tambián con el coeficiente "n" que

depende del grado de rugosidad del canal. Pero para niveles altu=;‘,

ha comprobado que c'S tiende a ser constante e igual a 1, por

nto la fórmula quedarla:

.WRIf2 , entonces .

V : Velocidad (m/s).

R : Radio hidráulico

D : Profundidad •media (m).

147=D1/2

- Entonces, Q=A*V de donde Q-r-A*0

A : Aréa de la sección ( m 2 ).

: Caudal ( m3 /s).

Experimentalmente se ha llegado a la conclusión de que se

2 btienen valores más exactos si se trabaja con 1-13 erg vez de %In

ntonces

Q=A*D 3 (8)

El procedimiento es como sigue:

2 2 A*D 3 =f(0) A*D 3 =f0-11 con base lo. Dibujar la curva

2 en el resumen de aforos. La curva Ate./3 3 =f(CO en niveles

altos será recta o aplanada con tendencia a recta, mientras

2 .411) 3 =f( -1) es completamente determinada en cuaquier nivel (ver

figura No.4).

2o. Una vez dibujadas las dos curvas se extenderán hasta el

nivel requerido no mayor del 43%.

So. Para encontrar el caudal equivalente a un determinado.

nivel, se parte del nivel deseado, en sentido vertical hasta - .

encontrar la curva A*D4 =f(i-i), en ese punto se sigue en

2

sentido hárizontal hasta interceptar la curva A*13 5 r- f(Q),

luego verticalmente hasta encontrar las abscisas

_correspondientes al caudal (Q) respectivo (Ver figura No.4).

METODO LOGARITMICO

Su desarrollo es el siguiente : Se trabaja con papel loo-log,

ploteando en las ordenadas (h - h 0 ) y en las abscisas el gasto.

Al trabajar en este papel, se trata de obtener una recta, variando

el ha paulatinamente considerando que la ecuación

O = K * (h - ha )°• es igual que

log Q. log K + n * log (h - hc )

• . queda representada por una recta - en la escala loG-loo. De la

recta resultante se deducen los valores de la ecuación.

El valor de h0, como ya se ha dicho representa la altura para.

la cual el caudal es nulo pudiendo ser positivo o negativo según la

escala en que se encuentre (Ver figura No.5).

El valor de "r", corresponde a la inclinación de la recta, o

sea el valor de la tangente que forma la recta con el eje

horizontal.

Paraelcálculodeh.se procede.normalmente como siaue:

Inicialmente se supone que el h tl es icrual a cero y se orafican los

7

'•

i

• hace similar a a).

II METODOS BASADOS EN FORMULAS HIDRÁULICAS

oros con sus respectivas alturas en papel log-log, de lo cual se tiene uno de los siguientes trazados (Ver figura No.6):: ,.

. a) Curvatura hac i a abajo,

b) Una recta o

c) Curvatura hacia arriba..

Cuando :IQ obtiene una curva•de la forma a) quiere decir nue e/

ho que le corresponde a esta sección es negativo, entonces hay que

sumarle una cantidad "x". de centímetros hasta llegar a una recta,

en este caso lo que va en abscisas es h - (-11). Así, de esta

recta se deducen los valores de la ecuación

Q K * (h - ho ) r'. (9)

Donde K es el punto en el cual el caudal de h - h0 = 1

Cuando la curva da de la forma b) quiere decir que h c G,

entonces el cálculo se hace similar a a).

El caso c) quiere decir que hú es positivo por io tanto se

debe restar valores de h hasta obtener una recta y el cálculo se

Entre éstos tenemos el método de la Pendiente: Hidraulica.

En una corriente es posible medir la pendiente de linea de

superficie del agua ya sea por medio de miras, maxímetros o niveié!s

de presición. Vallendose de la fórmula' de Manning

1 2

<>--A4P-1,1.9 7 tR I (10)

8

solo faltaría definir el valor del coeficiente de rucosidad el

al se puede determinar de la siguiente manera:

El "n" en. la mayoría de las corrientes decrece con el aumento

1 nivel y del caudal (Ver figúraSo.7) a excepción de aquellos

cr uces que presentan en las márgenes rocas que obstaculicen el

lujo normal y vegetación arbustiva.

Cuando el caudal desborda su cauce y parte del Flujo inunda la

planicie, el valor de •"n" es mayor que el del propio canal, en este

caso sedeterMinará el caudal hasta el punto de desbordamidento y

el excedente.se estimaría aplicando un valor de "n", a criterio del

ingeniero, dependiendo de las condiciones de superficie y de

vegetación.

Otro forma de encontrar el valor del coeficiente de rugosidad

"n", más práctica, cuando existe desbordamiento, consiste en

extrapolar la curva H f(n), considerando el tipo de vegetación y

altura de la misma, por cuanto esta solamente tiene un efecto

marcado hasta cierto nivel, desde el cual se puede considerar

constante para propósitos prácticos (Ver figura No.7).

Elaboración dé la curva H=f(n) : Del resumen de' afóros

líquidos se toman los valores de la columna 2E2., factor hidráulico.

S = pendiente hidráulica, n = coeficiente d rugosidad de Manning.

De las pendientes hidráulicas ejecutadas en la sección; tomamos la

correspondiente a niveles medios. Teóricamente es sabido que en

canales de flujo uniforme las pendientes de la linea de energía, de

la superficie del aaüa y del fondo del cauce son iguales.

Con los valores anteriores encontramos para cada nivel de

aforo el correspondiente "n" (Ver figura No.7).

9

II EXTRAPOLACTON EN CAUCES EXPUESTOS A INUNDACIONES

Uno de los problemas que se presentan con notable frecuencia

urante las épocas de rivierno, part i cularmente en las partes bajas

de los.grandes .ríos . es el de las inundaciones, las cuales ocasionan

considerables pérdidas materiales y humanas. Fn la actualidad, desafortunadamete la hidrometría no ha

desarrollado métodos que permitan cuantificar el volumen descargado

por una corriente en una zona anegada, de tal Forma que se puede

establecer una curva de gastos Confiable.

,Pn primer lugar es necesario anotar que en una zona inundada

se presentan dos flujos con características hidráulicas totalmente

diferentes (figura 8)

En la figura 8, se muestra el aspecto general de una sección

con valle de inundación en ambas márgenes (con frecuencia se

presentan en la naturaleza secciones con zona de aneaamiento a un

sólo lado de la corriente). Las profundidades H L , Hm , y Hl , son en.

la mayoría de los casos diferentes, observándose la siguiente

relación:

H. > >

H L2 (11)

Por ser la profundidad del lecho (H.)'mucho mayor que la de

los valles adyacentes, se presentan las mayores velocidades de

flujo precisamente en aquella zona. La velocidad de la coriente en

las zonas 1 y 2 en tanto son muy bajas por cuanto se presenta

fricción del agua con la planicie de inundación. Esta velocidad

puede disminuir hasta O en una o ambas márgenes, presentándose

oras de espacio muerto, o incluso en alaunos casos se puede

apreciar el fenómeno de reflujo y corrientes inversas.

En general, el comportamiento del flujo sobre el lecho

10

incipal prácticamente no varía sino en aquellos casos donde la

rección del mismo 'forma un ángulo determinado con la dirección

ngitudinal dei valle anegadizo, en tal caso s se presenta una

mpleia.interacción entre éstos dos flujos (véase la figura 9).

Este proceso se complica aún iciAs si se pr - exenta el vertimiento

aQua desde el valle anegadizo hacia el cauce principal o

iceversa.

En la figura 10 se pueden apreciar los perfiles de velocidades

para los diversos tipos de interacción dinámica de los flujos.

Teniendo en cuenta lo anteriormente expuesto es claro que a

extrapolación de una curva de gastos a partir del nivel de

inundación es una tarea que entraña enormes dificultades, en tanto

el comportamiento del flujo se halla influenciado por gran cantidad

de parámetros que alteran la dinámica del proceso del mismo,

interacciones aún no establecidas con exactitud.

Sin embargo, a nivel institucional se han venido desairc

una serie de procedimientos de carácter empírico tendientes a

realizar la estimación del caudal por desboi-damieno.' La prn ■ y.„1-1

de las metodologías se basa en las experiencias obtenidas por las

observaciones in situ y algunas asunciones necesarias en el

es la así denominada Método del Area Agremada el segundo método se

fundamenta en la teoría genética de formación de caudales máximos,

la que presupone el enfoque determinístico del método.

Vale la pena anotar, que las siauientes técnicas no se

desarrolladas en su totalidad y sólo representan el pr~r

acercamiento a la solución del problema; que no se hayan exentas de

errores teóricos. Por tanto, se espera que con el tiempo tia-

encuentren hidrólogos dispuestos a aceptar el reto que rélpresenta

el crear una nueva metódica.

1 1

A. METODO DFL ARFA AGREGADA

Como se ha visto anteriormente sobre una zona inundada se

presentan compleíosfenómenos de interacción dinámica, los cuales

condicionan el comportamiento de los flujos principal y secundario

(éste último sobre el. valle anegadizo). Se ha comprobado

empíricamente, que el flujo secundario al set - frenado por la

rugosidad del lecho principal , cumple la Cuncion de freno a la

corriente que se descar'cla sobre el lecho principal; de tal f-. -,rf3a

que sobre éste último, en un cauce recto se puede asumir que el

água'conserva las características hidráulicas de su movimiento.

Esto significa, que la sección delimitada por el lecho y las

líne.as paralelas verticales a las márgenes del cauce principal

(véanse líneas AA' y SS' en la figura 11) se mueven normalmente

pudiéndose despreciar así el flujo sobre el lecho secundario. Este

último sin embargo posee una velocidad menor en tanto que el área

seccional es sicnificativamente mayor.

Por tanto, para fines de cálculo, se prolonga la sección

transversal del lecho principal según 13 pendiente de los taludes

que la forman. En la figura 11 se tienen las rectas CA' y C'B'

De tal manera que obtenemos la sección CA'na'c' a c.amblo la

normal AA's'a donde el flujo sobre el lecho aneuadizo funciona á

manera de pared vertical que se opone al movimiento sobre la

sección prinCipal del cauce.

Finalmente,

•

al tener ésta nueva sección cÁ'a'c' fúrt,,a

perfectamente trapezoWal, la extrapolación se torna una tarea

relativamente sencilla.

Es necesario anotar, que al incrementar la sección transversal

agregándole los triángulos CA'A y 8$' C' (secciones 4 y

el flujo se mueve a la misma velocidad que sobre el lec:.)

principal, se trata de compensar lae eeka.ionezt, c y 5 donde la

velocidad de la corriente es mucho menor. El único problema

12

consiste en saber.haSta que grado se compensa la descarga que se

desplaza sobre el lecho principal mediante la adición de éstas

nuevas secciones. Sin embargo el problema se hace mayor cuando las

paredes del leCho son totalmente verticales de tal forma, que surae

una aran-dificultad al tratar de determinar el valor de los ángulos

a y a.

B. METODO DETERMINISTICO

light

Este método se fundamenta en la teoría genética de formación

de caudales máximos, la cual calcula el volumen de una avenida

máxima como . el formado por la suma de los productos de la

precipitación por el área efectiva de la cuenca durante el tiempo

de concentración.

Q4(X-1')*(ófac)dt (12)

La anterior expresión fué establecida inicialmente por N.E.

Dolgopolov y M.A. Velikanov. donde Q caudal en el tiempo t

(correspondiente al caudal máximo), f es el área de escurrimiento

sirtáneo, X la lámina de precipitación y P la de

durante el tiempo t.

Al resolver la anterior integral se obtiene la fórmula para el

cálculo del caudal máximo la cual es:

v, 4j. i C. 1 3) •

Damlahl , representa la lámina de precipitación que se

transforma en escorrentía; es el área aportante. En la figura

No. 12 se puede observar la.esquematización del proceso. La linea

ennearilla representa el cauce principal, en tanto que los cuadros

1, 2, 3,...,n-1,n son las cuencas que vierten sus aguas a la

corriente y ocasionan la 'inundación que se presenta en la parte

13

inferior. Para la figura 12, el caudal máximo presente como

inundación eh la parte bala de la corriente podría calcularse según

la fórmula 13 como:

± *f* •

t l' f (14)

DOncitz! f. f, son las áreas che las subcuentas 1,

2, 3, .. r1-1. o. A la anterior ecuación habría que agregarle ei

caudal en loS segmentos da cauce ab, bc, cd,

Sin embargo la ecuación (14) sería válida en caso de que los

tiempo de ..concentración hasta la zona de inundación fuesen

exactamente iauales para todas las subcuentas, en cuyo caso -se

presentaría la confluencia simultanea de ios aportes de toda ,a

cuenca. Afortunadamente circunstancias tan desastrosas no se

presentan nunca en la naturaleza. Por tanto, es conveniente tener

en cuenta éste hecho al calcular la descarga máxima.

Con fines de simplificación asumiremos que el tiempo de

concentración de los trayectos ab, bc, cd, ef, etc. es igual y

corresponde a una hora. ASí, la Suld¿ut;nCa 1 descarga su produccIn

a la hora de producirse la precipitación, la cuenca . 2 a las dos

horas, la cuenca 3 a las' tres horas y -así sucesivamente. • c ‹z!

IlIduración de la precipitación será de "s" horas

De ésta forma obtenemos los caudales máximos hora a hora de la

siguiente forma:

011' t = 1 hora QI18 k 1. = h1"- 1

t = 2 horas Qux 2 = 112 *f 1 + h.* F2

t = 3 horas 0,7,13 = hs *f, + h 2 *f2 + h.*f. .1

t = s horas O = 11.*f1 + h - *f. +....+ 11,*f 5 - 1 n

El anterior sistema de ecuaciones representa la solución dé-p. •

14

resultados adecuados.

formación de los caudales

dinámico, donde intervienen

SeQún lo anteriormente descrito, éste método presenta una

serie de dificultades que deberán ser resueltas si se desean tener

ha visualizado la

compleio proceso

En primer lugar se

máximos como un

una gran cantidad de factores los

ecuación í 1 4 ) , cuando la duración de la precipiteción i:25

exactamente ioual al t -iempo oe eoneentración desde la cabecera de

la cuenca n hasta la zona de inundación, la intensidad de la

preci~ón es constante e igual para toda la cuenca. Estas

circunstancies caei nunca se observan en la prá..-..tica, de tal forrel.rt

que 1CIti anteriores razonamientos representanUn I c.atio particular del

.r-= ;. r ' .9 7i riee de nueetroe cálculos nos herrine, detereli do hasta

el („iileulo de O va que el sistema t. ¡ene ecuaciones hasta cuando

t=2 s. Cuando tes se presenta el caudal máximo ya Que en este

'materno, la ecuación tiene Mayor cantidad de sumandos.

Finalmente, habiendo calculado éste caudal y teniendo un

re.t('e confiable de los niveles en la zona de inundación se puede

e:,tablecer una relación 0=f(H).

cuáles deberán ser cuantificados de la mejor manera posible. Es

fundamental contar con una excelente red pluvic~tri ea v io

liidrométrica, de tal forma que se puedan cuantificar los vol¿menee

aportados por cada subcuenca al canal Principal. La infornación

hídrometeorolooica deberá ser medida en tiempo real y además ter er

de tiempo de concentración.

deduce que la inundación es orovocada por los diferentes aportes de

lás subcuencas que forman la corriente principal, aportes

produ ido~ por precipitaciones presentadas en diversas partes de la t

cuene. a diferentes horas.

En vista de lo dispendioso del proceso, es posible la

sistreetizae- 1 ót -I de tede el i- eeomeno r..ediante i a or i:Jra cele tan

alooritIne de computación dee permita simplificar los cu

Dicho alooritmo permitirla ademae pronosticar inundaciones cen

en cuenta las diferencias esto ti r?

15

ih‹ifs de antelación, así como predecir los niveles que

• 1, 1 ,?s,;,ntar:.:, e . en la zona de. anegamiento.

CONCLUSIONFS

simportante tener los perfiles transversales representativos

etemporadas definidas para que las extrapolaciones de curvas

da gastos estén basadas- en -situaciones: reaies de las

Condiciones aeométricas e hidráulicas de i as estaciones de

aforo.

Durante ciertos períodos o en función de cambio de las

características morfohidrológicas de la corriente, las curvas

de gastos son variables y se deben determinar-, en una 4nisma_

estación bidrometrica, varias curvas de carácter temporal.

La discontinuidad de las curvas de gastos se produce

aeneralmente durante las avenidas de .mayor importancia, las

que, casi siempre, indican el traspaso desde una curva a otra.

El método logarítmico se puede utilizar para extrapolar curvas

. siempre y cuando el intervalo de los niveles en los aforos

realizados esté en un 60% a 70% de la variación de ellos en la

corriente ya que si no es así se puede cometer errores

sianificativos.

La metodología para la extrapolación de curvas de gastos en

lechos inundables aún se encuentra en la etapa de desarrollo.

Se requiere del esfuerzo mancomunado d4 todos los hidróloaos

deseosos de aportar ideas nuevas en la solución de éste

interesante problema.

!I método del área aareoada para la extrapolación de curvas de

gusté.~' en lechos expuestos a inundación, presenta el

inconveniente de ser wuy subjetivo al prolongar por tendencia

la línea del talud del lecho principal (determinación de 10S

ánguios dy S) de tal forma que es dificil determinar el orado

de compensación del area aareaada con respecto al área del

17

flujo inundante.

El metodo determinístico se halla aún en etapa de

experimentación. • En. cierta forma es 'difícil de utilizar a

menos que se.disponga de la instrumentación adecuada en cada

una de las subcuencas principales_ Se requi - re su posterior

refinamiento. Sin embarao puede dar resultad s satisfactorios

en virtün ü;,.. ...;(1 caracter determinístico.

12

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19

a A

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14

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1~11111■

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a

H

—

\ ...

H

a D a

H

O

CURVAS DE GASTOS EN FUNCION DE LA FORMA DEL PERFIL

TRANSVERSAL

FIGURA NP I

1.0 1.2 1,4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2;6 28 3.0

60 100 150 2 .00 250 300 A ( ma )

CURVAS DE H vs A y H vs R 2/3

ESTA C ION X

FIGURA N 4 2

P PI .P.

CURVAS DE H vs V y H vs K

ESTACION X

FIGURA N9 3

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P. M. P.

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500

400

300

300

CURVAS DE A•D2/3 va 11 y A•D2/

3 va 4

ESTAC1ON Y

NO 4

!Á. P.

Ho = NEGATIVO

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_ _ _ CAUDAL CERO

■■••••■••••■

Ho = POSITIVO

R EP R ESENTACION GRÁFICA

DEL Ho

FIGURA N 9 5

N. — CAUDAL CERO

P M. P

2

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Q ( m3 ) seg

LOGAR I TMICO 3 X 3 ELABORO. REVISO.

OESCRIPCION : FIGURA N-9 6

EX TRA POL A CION CURVA DE GASTOS METODO LOGARITMICO

Dibujo

P. M . P.

FECHA

32-53-86

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4

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Nivel de 1 creciente

_Nivel Oesbordemie•te_ -

N O` de It•ferenel• •• •*ediciones •m'ingle•

CURVA DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ( H vs n ) ESTACION Z

FIGURA Nº 7

0.0 4 0.0• 0.04 0.1 0.1* 0.14 0.10 0.11I 0.1 Vol« de ° • a IP. Id. P.

T— NIVEL nFi.____LG_DA__

1-1 VALLE INUNDADO vi 2

If L

CAUCE PRINCIPAL

FIGURA N t ASPECTO GENERAL DE UNA SECCION INUNDADA

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•••11.11.11

A

VI

FIGURA Ne 9 t ESQUEMA TIPICO DE LA INTERACION ENTRE LOS FLUJOS DEL CAUCE PRINCIPAL

Y DEL VALLE ANEGADIZO.

—

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V(cmhog) 600 50 60

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7» •0.7

7

4°7 )

FIGURA Nº 10

CAMPO DE VELOCIDADES DE LOS FWJOS SOBRE

EL LECHO PRINCIPAL Y VALLE INUNDADO DURANTE

DIVERSOS TIPOS DE INTERACCION.

(PATOS EXPERIMENTALES CUANDO HLecho= 9 cm )

.í LECHO PRINCIPAL Y VALLE AISLADOS Ti PRIMER TIPO DE INTERACCION ENTRE LOS FLUJOS

III y III o FLUJO DESDE EL VALLE AL LECHD

lit y LY a FLUJO DESDE EL LECHO AL VALLE

t55:7)

P M. P

D

FIGURA Nº II

M ETO DO DEL ARE A AGREGADA

- CAHECEI:A L

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4

1

1:1 (1)

9NA Dr 7111iNDACIOM

• II

FIGURA No. 12 Esquei;a uarieral d una

EgCALA UNIFICADA PARA EL CALCULO DR LOR COEPICIRNUR DE ROGOEIDAD DEL LECHO DE UNA CORRIENTE Y/0 EL VALLE ANEGADIZO, SRIENY - CHOV ERADLEY (SEGUN OBSERVACIONES DE CAMPO LLEVADAS A CABO POR

EL INSTITUTO ESTATAL DE HIPOLOGIA DE LENINGRADO-RUSIA)

CARACTERISTICAS DE LOS LECHOS DE LOS RIOS Y DE LAS ZONAS INUNDARLES

VALOR, RIOS DE LLANURA RIOS MONIANOSOS Y SEMIMONTANOSO I VALLE ANECADIZO a-

0.02.0

0.1125

0.230

2.040

0.050

0.055

0.080

0.122

0.140

0.200

D'AMOS PECTOS rp RIOSs CA- NALIZADO:, CON L,C11„., C0i-

111,10S DE MATIbIAL DEN,» y DLLGADA PULULA DE CIE-NO.

CAUCES NATURALES DE TIERRA Lm W,ZICIOrILS FAVOIALLES, LIMI,9:?, R.I.C1IIIN,05 Y CoRRIENTES TRIMUILAs.

CAUCES DE GRAVA 1 CANTOS RO4DOS Ld LAS MISMAS CON- DICIONLS AN TLRIORIIU.

CAUCES COMPARATIVAMENTE ,,,,, ., ,, .1 " po- 1.11 "' '‘O"' 411"" 1,1 1,

!IN „b CoN ALkiJr„,13 LULU- ''- l'' te ' . E L 1, 1R..U1(iN 4,rn bJ _ DI:, l'U—S Y .', LA cor. , t- c,‘wV,r1YDÉL Lt..2110 Y MAR- ,i,,,, SE oDSL,:. Ef

IPAMerOHIE PL SEPIWITOS L aúnaula D ttl),/.

LECHOS DE RIOS MEDIANOS A t. t:: b QUL P.E...t-lai VE-

"J P,;, L O ;LO, ,'I 1‘,„INI...fAL C4 ILUJO ILRE- Gui... 1,—JCI', Lit •IOS DE COJUITLNIES DERIvDiuw.

LECHO ROCOSO Pf RIOS ME- DIAN-S A u 1.AM?:' „, Lr_CHoS DL CORRIENILS I.RIvII.AS, CON VLt u LinON fN SUS MAR- GENES 110 CURSO vRINCIVAL.

LECHOS DE RIOS SIN COSER- VAUOM (PIIEbLmJIA DE DASU- MA IN FORMA DE IAILvS, IA mns, EIC.), CUYO (AJCL Y

IIDLRAS SEAN 11UuLlUES t IPWS LECHO EL LLu y ROCAS E 1IVERSD /ANIMO)

LECHOS SIN CONSERVACION,_ OCUPADOS EN C1, ,N PAUTE'EOR 1ALLoS TRONCOS Y RvCAS DI 1.01tUDLRADLE IAMAW.

lumol rn ZONA PANTANOIA ( M.IM111.ULOS, EN MUCUS 1.0- NAb AGUA ISIAMEDO.

1

DERIVACIONES ARTIFICIALES DE LOS LAUCLS, TUALAJADAS EN RO- CA.

CAUCES DE GRAVA Y CANTOS RO- MOS EN COWICIONIS FAVORA- DL cLMPII, RECTILINE1,S). I

:111.0-1.0)/1QCO

CAUCES, DE TIERRA DE CORRIENTES Iblif,NIIFNILI Lii CoMCIONE S ktivu:A1,1,S, _,LUOS ul/ILRIOS I. IrN1OS uI_N TRABAJADOS EN

ARiL DA. un P J3 1 =J-7)/115311

LECHOS OCUPAMS SIGNIFICATIVA- r ',it POR A :OS Y ROLAS D II"J ' 1.1;,-r„, . v;1 E. V11101,1(11 P.,11 EL LECHO CU- tILEtv POit p;nro5.

I =ti-15)11000

LECHOS CON ROCAS Y CANTOS DEL Mlua IFM''N,) Y IL9,1J TURBULEN- IO. (01 IIINIE5 PLEMICAS SIN t4S1R4C104 DEL LLo. u :,n

1 :(15-22)11114

IICHOS EN ROCA EN LAS PARTES , EA V AL1AD_ LA, CUENCA ki /. M

34'5 .11 1 _.:40111,As DL ,..) II:uti

V lo ‘orl oLAS LN

SUPLLIICIL. 1 :(50-90)/1000

LITRos grm.sALTos PRINCIPAL- M '1E EN LR rnniL ALIA, CU- 1:1I 10, pr R''",r'j BUEN IMANO. 'EU.,1UEDUld ,..,,

1 :(Vki - ,'.U411C00

LECHOS► C01.1 SALTOS Y CASCADO i.-., 1;'1., rOE LvCAS DE ellanw. DIII,NJOUS

I :(90 211C)/1222

LI-CoOr, CON DIDR1r:G DE nos x' 1„f„ ,ILNIps 1,,_ 1.hi,NDEI, ROCAS 1:—

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DIIs 1U 1.

1 L 12 11 ., AhA

-V UMO1 - U ab EL , , .•v.

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VALLE PLANO y LINPIO CON VV-GlIACION DE BAJA ALTURA, SIN UTILIZACION AGRICOLA.

VALLE ARADO Y SIN CULTI VOS CON PASTIZALES DE BAJA ALTU-RA.

VALLE PLANO OCUPADO POR CUL- TIVOS YA MADUROS, PASTOS, HIER2A .1E GRAN ALTURA Y i0C9- NLs SIN RAMAS; PEQUENA CANIT-DA:? DI MADRIViEJAS 1 MINUSCU-LAS CORRIENTES.

VALLE ANEGADIZO CUBIERTO 11- WlmENIE POR MATORRALES A1:4411 1 G KIR LA M - CORTADO DREV/LJA. ,

LO MISMO QUE EL ANTERIOR i _A-DIMAS CON PRESLNIIA DE tvt0- NES Y TALAS SODU ti. LEU10.

VALLE CUBIERTO POR NeTCRRALES DENSIDAD ALIA A PULA.

VALLE OCUPADO POR BOSQUE LAS RAM;:; DE CUYOS AR2OLLs SI RA-LLAM NE ENCIMA 111 NUL, VEh q.›."' VELSENUA DE M.IONEALLS 'DE aNGIDAD ALTA A MLDIA.

VALLE pulym pu rompa LUYAs EAM 1› U. EALLAM POR DE-U» DEL RAMA DEL AGUA.

VALLE TOTALMENTE CUBIERTO POR Vf.LIA1.1oN. Na DliiCIL DE MQ VISSE A TRAVLS DE U.

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