Informacin de lluvia a utilizar en SWMM 5.0

Manuel Gmez

Introduccin

SWMM es un modelo hidrolgico e hidrulico Para que funcione como modelo hidrolgico es necesario introducir datos de lluvia Saber cmo introducir datos de lluvia a SWMM 5.0. Saber cmo obtener estos datos de lluvia.

Herramientas de clculo

Cmo obtener datos de lluvia35

35

Precipitacin (mm)

30

30 25 20 15 10 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Precipitacin (mm)

25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Duracin (minutos)

Duracin (minutos)

Informacin de lluvia, requisito de base para el estudio

Lluvia histrica registradaDiseo con serie temporal de lluvias Lluvia de Proyecto

Lluvia histricaEleccin de un suceso de lluvia histrica, que est vivo en la memoria de la poblacin. Muchas veces no es fcil porque cuando hay fuertes lluvias se malogran los medidores. Dificultad a veces de asignar un periodo de retorno claro.

Serie temporal de lluviaTrabajo con la informacin histrica del observatorio, de todos los aos que se disponga. Analizar los procesos de transformacin lluvia/caudal y clculo hidrulico. Para el diseo propuesto, verificar cuntas veces se supera la capacidad de desage.

Series temporales de lluviaObtener frecuencia de inundacin de un diseo de la red. Es un procedimiento ideal e idneo Se necesita disponer la serie temporal, con un nmero de aos suficientemente largo (50 o ms aos)

Lluvia de proyectoSeleccionar una lluvia (en ocasiones no real, sino elaborada) a la que se asigna un perodo de retorno. Se trabaja con una sola lluvia ms sencilla y menor coste. Para su obtencin se necesita como mnimo la curva IDF

Nivel de informacin habitual

Datos de precipitacin en 24 horas Nivel de detalle insuficiente (problemas en zonas urbanas de pocas horas o de minutos) Dificultad de desagregar datos Proponer relaciones entre lluvias de duracin D y las de duracin 24 horas Problemas debidos a que el dato de lluvia en 24 horas puede ser fruto de 2 mas sucesos de lluvia

Obtencin de curvas IDF

Disponibles en algunos observatorios Obtenidas a partir del anlisis de una serie histrica de sucesos de lluvia (20/30 aos) Si no se dispone: Opcin de establecer una IDF sinttica (procedimiento de la Instruccin de Carreteras 5.2-IC)

Expresin de la IDF sinttica

Expresin propuesta por la DGC

P (T ) 24 h I ( D,T ) . FR 24I

28 0.1 D 0.1 28 0.1 1

Relacin entre duracin e intensidad media mxima

D

I1 FR I 24

Hietograma de ProyectoConocida la cantidad de precipitacin para un periodo de retorno, se debe repartir temporalmente dicha lluvia Lluvias de proyecto, obtenidas a partir de: Patrones de Intensidad de Lluvia o Curva Intensidad - Duracin Frecuencia.

Patrones de intensidad de lluvia

Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitacin en cada regin Los patrones de distribucin ms conocidos son: Distribucin de Huff Distribucin del Soil Conservation Service

Patrones de intensidad de lluvia

Patrones de intensidad de lluvia

Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitacin en cada regin Los patrones de distribucin ms conocidos son: Distribucin de Huff Distribucin del Soil Conservation Service

Distribucin de Huff1 2 3 4 1 2 3 4

Tiempo

Tiempo

1

2

3

4

1

2

3

4

Tiempo

Tiempo

Distribucin de precipitacin acumulada en funcin del tiempo que corresponde al primer cuartil, y para diferentes patrones de probabilidad

Patrones de distribucin temporal de Huff10% de Probabilidad60

90% de Probabilidad40

Lluvia total en %

Lluvia total en %10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

50 40 30 20 10 0

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo de Duracin de la tormenta en %

Tiempo de Duracin de la tormenta en %

50% de Probabilidad40

Lluvia total en %

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tiempo de Duracin de la tormenta en %

Distribucin del S.C.S.1.0

Fraccin de la Lluvia en 24 horas

III0.5

II IA I

0.0 0 3 6 9 12 15 18 21 24

Tiempo (horas)

Patrones de Distribucin de Lluvia SCSHIETOGRAMA TIPO I0.3Fraccion de la lluvia caida en 24 horasFraccion de la lluvia caida en 24 horas

HIETOGRAMA TIPO IA0.2

0.2

0.1

0.1

0.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Tiempo de tormenta (horas)

0.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Tiempo de tormenta (horas)

HIETOGRAMA TIPO II

HIETOGRAMA TIPO IIIFraccion de la lluvia caida en 24 horas

Fraccion de la lluvia caida en 24 horas

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Tiempo de tormenta (horas)

0.3

0.2

0.1

0.0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Tiempo de tormenta (horas)

Patrones de precipitacin: resumen

Planteamiento recomendable, pero con patrones propios extrados en el observatorio No utilizar patrones derivados de observatorios diferentes: reflejo de situaciones meteorolgicas que no tienen nada que ver con nuestra zona de estudio Obtencin de patrones locales a partir de registro de tormentas de algunos aos (5-8)

Tormentas de proyecto a partir de curvas I.D.F.Lluvia constante o en bloque Tormenta Triangular Tormenta tipo Sifalda Lluvias doble Tringulo Mtodo de los Bloques Alternados

Lluvia Constante o en Bloque

Curva I.D.F

IT V = IT * T

T

Duracin

Lluvia Triangularh Td V I max Td 2

h 2 I max

ta r.Tdtb (1 r ).Td

Lluvias tipo SifaldaI2.3 Im

VOLUMEN DE LLUVIA A = 14.11 % B = 56.44 % C = 29.45 %

B1.0 Im

0.15 Im

A0.25 D 0.25 D

C0.20 Im

0.5 D

D

Lluvias doble tringuloIP1 (10 aos P.R.)

P2 (3 aos P.R.)

30 mint 3 h. 4 h.

D

Mtodo de los bloques alternados

I5 I10 I15

Proceso de clculo

Lluvia del bloque 1 Pbloque1 = I5 x 5

Pbloque1Pbloque2

Lluvia del bloque 2: Pbloque2 = I10 x 10 I5 x 5

Lluvia del bloque 3 Pbloque3 = I15 x 15 - I10 x 10

Ejemplo: Clculo con Modelo Bloques AlternadosI ( mm / hra )Duracin min 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 Intensidad mm/hra 186.32 154.23 131.57 114.71 101.69 91.32 82.87 75.85 69.93 64.86 60.48 56.65

4,477 .44 t (min ) 19 .031Incre. Lluvia mm. 15.53 10.18 7.19 5.35 4.13 3.29 2.68 2.23 1.88 1.61 1.39 1.21 Int. Bloque mm/hra 186.32 122.14 86.25 64.15 49.58 39.47 32.16 26.72 22.54 19.28 16.67 14.56 Int. Bloque ordenado 16.67 22.54 32.16 49.58 86.25 186.32 122.14 64.15 39.47 26.72 19.28 14.56

Lluvia Acum mm. 15.53 25.70 32.89 38.24 42.37 45.66 48.34 50.57 52.44 54.05 55.44 56.65

Hietograma de Intensidades200186.32

Intensidad (mm/h)

150122.14

10049.58

86.25 64.15

5016.67 22.54

32.16

39.47 26.72 19.28 14.56

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Bloques de 5 minutos

Herramientas de calculo

Calculo de Periodo de retorno, usando modelo de distribucin de Gumbel, LogPearson III y SQRT-ETDistribucin de la lluvia por el mtodo de Bloques Alternados y exportacin de archivos capaces de leer SWMM