estimaciÓn de caudales extraordinarios -...
TRANSCRIPT
![Page 1: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/1.jpg)
ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS
JOSÉ CARLOS ROBREDO SÁNCHEZPROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD
UNIDAD DOCENTE DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL
E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTESUNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
![Page 2: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/2.jpg)
385.0387.0
⋅=
HLtc
![Page 3: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/3.jpg)
MÉTODOS DE CÁLCULO:
•FÓRMULAS EMPÍRICAS•ISOCRONAS•FÓRMULA RACIONAL•HIDROGRAMA UNITARIO•MÉTODOS DISTRIBUIDOS
![Page 4: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/4.jpg)
FÓRMULAS EMPÍRICAS
GARCÍA NÁJERA:
)4.0()5.0()025.01()1(
)525.042( 2KmAAAA
AApaqp <+⋅⋅+⋅+⋅⋅+⋅⋅
=
)5.24.0()74.521.12( 2KmAApaqp <<+⋅⋅⋅=
)5.2()5.0()025.01()1(
)525.042( 22
KmAAAA
AApaqp >+⋅⋅+⋅+
⋅⋅+⋅⋅=
a, depende de la vegetaciónp, depende del relieve
![Page 5: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/7.jpg)
FÓRMULA RACIONALEscorrentía = C⋅I constante durante toda la precipitación
IQ
ttc
IQ
ttc
tr
tr + tc
IQ
ttc 2·tc
tc
6.3AICqp⋅⋅
=
![Page 8: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/8.jpg)
Coeficiente de escorrrentía C
Arenas Margas Arcillas y margas Arcillas impermeables
Bosque Llano 0.10 0.30 0.40
Ondulado 0.25 0.35 0.50
Accidentado 0.30 0.50 0.60
Pastos Llano 0.10 0.30 0.40
Ondulado 0.16 0.36 0.55
Accidentado 0.22 0.42 0.60
Cultivo Llano 0.30 0.50 0.60
Ondulado 0.40 0.60 0.70
Accidentado 0.52 0.72 0.82
Schwab, Frevert, Edminster y Barnes en 1971
![Page 9: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/9.jpg)
J.R. TÉMEZ, "Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales"
( ) ( )( )224
2424
1123
o
oo
PPPPPPC
⋅+⋅+⋅−
=
6.3AICKqp⋅⋅
⋅=
2.1≈K P'o = Po ⋅ k
![Page 10: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/12.jpg)
K=1k(Po)=1
K=1.2k(Po)=1
K=1k(Po)=3
K=1.2k(Po)=3
![Page 13: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/13.jpg)
k(Po)=3
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100 120
tiempo (min)
Caud
al (m
3/s)
![Page 14: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/14.jpg)
k(Po)=3
![Page 15: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/15.jpg)
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150 200
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
0 50 100 150 200
tiempo (min)
Cau
dal (
m3/
s)
![Page 16: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/16.jpg)
k(Po)=1
Caudal
0
50
100
150
200
250
300
0 20 40 60 80 100
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100
tiempo (min)
area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
![Page 17: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/17.jpg)
Escorrentía = C·I·D = 0.55 · 1.8099 · 1 = 1 mm H.U.
![Page 18: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/18.jpg)
Area efectiva
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150
tiempo (min)
Area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal - Hidrograma Unitario
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
0 50 100 150
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
![Page 19: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/19.jpg)
K=1.2k(Po)=2
![Page 20: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/20.jpg)
k(Po)=2
Area efectiva
0
20
40
60
80
100
120
140
0 100 200 300
tiempo (min)
area
(Km
2) Sacum.Sacum.Km2
Caudal
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 50 100 150 200 250 300
tiempo (min)
caud
al (m
3/s)
![Page 21: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/21.jpg)
HIDROGRAMA UNITARIO
![Page 22: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/22.jpg)
Proporcionalidad en la respuesta de la cuenca. Por ejemplo: una escorrentía de 4 mm. origina, en todo momento, un caudal dos veces superior que el que originaría una escorrentía de 2 mm.
Superposición de hidrogramas. El hidrograma resultante de una precipitación es la suma, ordenada a ordenada, de los hidrogramas producidos por partes de esta precipitación consideradas por separado.
Invariabilidad en el tiempo. El H.U. no depende de la escorrentía, sino sólo de las características morfológicas de la cuenca. Dos escorrentías iguales siempre darán dos hidrogramas iguales.
![Page 23: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/24.jpg)
t(h) HU1 E1 HU2 E2 Q(t)0,5 2
0,00 0,00 0,00 0,000,17 0,49 0,24 0,240,33 0,77 0,38 0,380,50 3,14 1,57 0,00 0,00 1,570,67 3,75 1,88 0,49 0,97 2,850,83 1,76 0,88 0,77 1,53 2,421,00 0,09 0,05 3,14 6,28 6,331,17 0,00 0,00 3,75 7,50 7,501,33 1,76 3,53 3,531,50 0,09 0,19 0,191,67 0,00 0,00 0,00
x =
+ =(Intervalos de 10 minutos)
![Page 25: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/26.jpg)
H.U. USDA SOIL CONSERVATION SERVICE (1955, 1971)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 1 2 3 4 5 6
t/tp
Q/Q
p
- - 0 , 1 0 0 , 0 3 0 , 2 0 0 , 1 0 0 , 3 0 0 , 1 9 0 , 4 0 0 , 3 1 0 , 5 0 0 , 4 7 0 , 6 0 0 , 6 6 0 , 7 0 0 , 8 2 0 , 8 0 0 , 9 3 0 , 9 0 0 , 9 9 1 , 0 0 1 , 0 0 1 , 1 0 0 , 9 9 1 , 2 0 0 , 9 3 1 , 3 0 0 , 8 6 1 , 4 0 0 , 7 8 1 , 5 0 0 , 6 8 1 , 6 0 0 , 5 6 1 , 7 0 0 , 4 6 1 , 8 0 0 , 3 9 1 , 9 0 0 , 3 3 2 , 0 0 0 , 2 8 2 , 2 0 0 , 2 1 2 , 4 0 0 , 1 5 2 , 6 0 0 , 1 1 2 , 8 0 0 , 0 8 3 , 0 0 0 , 0 6 3 , 2 0 0 , 0 4 3 , 4 0 0 , 0 3 3 , 6 0 0 , 0 2 3 , 8 0 0 , 0 2 4 , 0 0 0 , 0 1 4 , 5 0 0 , 0 1 5 , 0 0 -
t/tp Q/Qp
tl = 0.6 · tc (utilizando la fórmula de California para tc)tp = D/2 + tltb = 2.67 · tp
qp = 0.208 ·Atp
UNIDADES:Tiempos, horasA, Km2q, m3/s
![Page 27: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/28.jpg)
Obtención del hidrograma total
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
140.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s) hu
i1i2i3total
![Page 29: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/30.jpg)
Obtención del hidrograma total
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s)
hui1i2i3i4total
![Page 31: ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS - UPMocw.upm.es/pluginfile.php/1231/mod_label/intro/P09... · 2019. 3. 26. · 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 tiempo (min) a r ea (K m](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022071409/6102dd7d1289cf33d40a705e/html5/thumbnails/31.jpg)
HIDROGRAMA UNITARIOComparación de HU (D=1h)
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35
tiempo (horas)
caud
al (m
3/s)
HU(Q=1mm) de P=1mm HU(Q=1mm) de P=50mm HU(Q=1mm) de P=25mm HU adimen. SCS HUT TEMEZ HU P=50/D=0.2 (400)