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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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Componentes y anlisis del hidrograma.Tiempos caractersticos
Tiempo de desfase (td)
Entre centros degravedad
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 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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Tipos de Hidrogramas
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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Tipos de Hidrogramas
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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SEPARACIN DEL FLUJO BASE
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
SEPARACIN DEL FLUJO BASE
)(
00)(
ttk
eQtQ
EscurrimientoDirecto
Flujo Base
A ) Mtodo de Horton
b)
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b)
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SEPARACIN DEL FLUJO BASE
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