máster en ingeniería agronómica etsiamn-upv · limitaciones de epa swmm 5.0 . enaje estructura...

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ANÁLISIS DE CUENCAS

USANDO EPA SWMM 5.0

Practicas informáticas

Máster en Ingeniería Agronómica ETSIAMN-UPV

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INDICE

• Introducción

• Capacidades y limitaciones de EPA SWMM 5.0

• Estructura de EPA SWMM 5.0

• Pasos en el desarrollo de un proyecto con EPA SWMM 5.0

• Entorno gráfico de EPA SWMM 5.0: Objetos visuales y no visuales

• Algunos modelos utilizados por EPA SWMM 5.0

• Recursos e información adicionales para los usuarios de EPA SWMM 5.0

• Resumen y conclusiones

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INTRODUCCION

Un modelo hidrológico simula los procesos de transformación lluvia-

escorrentia en una cuenca, representada como un sistema de componentes

hidrológicos e hidráulicos interconectados.

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INTRODUCCIÓN

Desarrollado por la Environmental Protection Agency (EPA) de los Estados

Unidos (US)

SWMM Storm

Water

Management

Model

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INTRODUCCIÓN

Uno de los primeros modelos numéricos de simulación hidrológico –

hidráulico especial para drenaje urbano

Diferentes grupos de desarrollo (Gobierno, Universidades, Empresas) a lo

largo de su historia

Continuo desarrollo desde 1969

Código de referencia en USA

Miles de usuarios a nivel mundial

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Precipitación variable en tiempo y

espacio

Simulación de procesos de

evaporación, acumulación y

derretimiento de nieve, e

interceptación por encharcamiento

Simulación de la infiltración

Simulación de la escorrentía

superficial mediante modelo de

depósito no lineal

Aporte de escorrentía superficial

entre subcuencas

Capacidades Hidrológicas de SWMM 5.0

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Manejo de redes de drenaje, sin limitación de

tamaño y/o forma

Diversas secciones transversales para los conductos

Modelación de bombeos, reguladores de flujo,

depósitos de retención

Uso de reglas de control para controlar bombeos y

reguladores

Incorporación de flujos externos a la red definidos

por el usuario (escorrentía, flujos de aguas

residuales)

Modelación de diversos regímenes hidráulicos tales

como remansos, entrada en carga e inversión del

flujo

Modelación en régimen permanente y no

permanente

Capacidades Hidráulicas de SWMM 5.0

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Acumulación de contaminantes

(Buildup) sobre las subcuencas

Remoción de contaminantes durante

episodios de lluvia (Washoff)

Reducción en la acumulación de

contaminantes debido a limpieza de

calles

Reducción de contaminantes en la

escorrentía debido a BMP’s

Propagación de los contaminantes a

través de la red de drenaje

Funciones de tratamiento definidas

por el usuario

Capacidades de SWMM 5.0 en modelación de la

Calidad de las aguas

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Algunas aplicaciones de SWMM 5.0

Diseño de diversos elementos de una red de drenaje

Estudio y creación de modelos de cuenca

Control de vertidos en tiempo de lluvia desde redes unitarias, y de

redes separativas

Evaluación de BMPs y LIDs (Low Impact Developments) para cumplir

con objetivos de sostenibilidad

Delimitación de zonas de inundación

Dimensionado de estructuras de retención y accesorios para el

control de inundaciones y protección de la calidad de las aguas.

ETC.

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No aplicable a nivel de grandes cuencas

Sin rutinas de modelación de transporte de sedimentos y erosión

No simula la propagación de contaminantes en el medio receptor ni en

el flujo subsuperficial

Tiene limitaciones en áreas forestales o en cultivos regados

No es una herramienta totalmente integrada respecto a las aguas

urbanas

Es una herramienta de análisis, no una herramienta automática de

diseño

Sin conexión integrada con Sistemas de Información Geográfica (GIS)

Limitaciones de EPA SWMM 5.0

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Estructura del programa:

SWMM 5.0

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Esquema del sistema

Capa atmosférica. Generación de la precipitación.

Capa de terreno: procesos hidrológicos. Pérdidas de precipitación y proceso lluvia-escorrentia

Capa aguas subterráneas. Aporte de flujo hacia los acuíferos.

Capa de transporte: red de drenaje (propagación del flujo)

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Pasos básicos en el desarrollo de un proyecto con

SWMM 5.0

Dibujar los “objetos”

del sistema de drenaje

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Editar sus

“propiedades”


SWMM 5.0

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Editar sus

“propiedades”

Alternativamente, crear

y editar el archivo de

entrada de SWMM 5.0

usando el formato

descrito en anexos del

manual de usuario


SWMM 5.0

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Editar sus

“propiedades”

Ajustar las opciones

de análisis de la

simulación


SWMM 5.0

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Editar sus

“propiedades”


de análisis de la

simulación

Realizar la simulación


SWMM 5.0

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Editar sus

“propiedades”


de análisis de la

simulación

Realizar la simulación

Visualizar los

resultados de la

simulación: informe,

tablas ,gráficos,

perfiles longitudinales

de la lámina de agua,

análisis estadístico


SWMM 5.0

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Objetos Visuales de SWMM 5.0

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Estaciones pluviométricas (raingage)

Los pluviómetros suministran los datos de entrada de las precipitaciones que ocurren sobre una o varias de las cuencas definidas en el área de estudio • Nombre. • Formato de los datos de lluvia: Intensity-

Intensidad media en el intervalo de registro. Volumen: volumen en el intervalo de registro. Cumulative: precipitación acumulada desde el inicio de la lluvia

• Intervalo de tiempo transcurrido entre cada lectura del pluviómetro

• Factor que corrige las lecturas por nieve en el pluviómetro

• Fuente de datos de lluvia: timeseries: serie temporal. File: archivo externo de datos.

• Nombre de la serie temporal. Archivo de datos, identificador de la estación y unidades del archivo

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Subcuencas (subctchements)

Son unidades hidrológicas de terreno cuya topografía y elementos del sistema de drenaje conducen la escorrentía directamente hacia un punto de descarga. En el área de estudio se divide en cuencas identificándose el punto de salida de las mismas • Ubicación, descripción y etiqueta opcional, pluviómetro

asociado a la cuenca y nombre del nudo o subcuenca que recibe la escorrentía

• Área de la cuenca y ancho característico del flujo debido a la escorrentía superficial

• Pendiente media, área impermeable y n de Manning para el flujo superficial sobre las áreas impermeable y permeable

• Altura de almacenamiento en depresión sobre lasas áreas impermeable y permeable y % del suelo impermeable sin almacenamiento en depresión.

• Sentido del flujo interno: IMPERV: área permeable hacia impermeable. PERV: área impermeable hacia permeable. OUTLET: ambas aportan a la descarga.

• % de escorrentía y parámetros de infiltración. Flujo subterráneo y nieve

• Usos del suelo, acumulación inicial de contaminantes y longitud de cauces

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Propiedades claves de los objetos “Subcatchment”

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Objetos visuales Hidráulicos

tipo NODE (nodo)

• Uniones (Junction)

• Descargas (Outfall)

• Unidades de Almacenamiento (Storage Unit)

• Divisores de Flujo (Flow Divider)

tipo LINK (conector)

• Conductos (Conduit)

• Bombas (Pumps)

• Reguladores de Flujo (Flow Regulators)

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Nodos

Conectores

Representación Node-Link (Nodo-Conector) de una

red de drenaje en SWMM

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Unión

• Unen diferentes conexiones.

• Representan la confluencia de canales superficiales naturales, cámaras de registro, o elementos de conexión de tuberías.

• Permiten la entrada de aportes externos de caudal.

• El exceso de agua en una unión se traduce en un flujo parcialmente presurizado mientras las conducciones conectadas se encuentren en carga. Se puede perder completamente del sistema o estancar en la parte superior, para posteriormente entrar de nuevo al sistema.

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Unión

• Nombre, ubicación, y descripción y etiqueta opcional.

• Aportes externos (serie temporal, caudal de tiempo seco o aportes por infiltración en la red (RDII))

• Funciones que describen el tratamiento de contaminantes en la unión.

• Cota de fondo (m o ft) y profundidad (medida desde

• la cota del terreno, en m o ft)

• Nivel inicial de agua al comienzo de la simulación (m o ft) y sobrepresión o altura adicional de agua por encima del máximo antes de que aparezca la inundación (m o ft, pozos con tapa cubierta)

• Área ocupada por el agua acumulada sobre la unión en inundación (m2 o ft2).

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Descarga

Nombre, ubicación, y descripción y etiqueta opcional.

Aportes externos (serie temporal, caudal de tiempo seco o aportes por infiltración en la red (RDII))

Funciones que describen el tratamiento de contaminantes en la descarga.

Cota fondo del punto de vertido (m o ft) y compuerta (YES: prevención de flujo inverso y NO).

Tipo de condición de contorno: FREE: determinado por el mínimo entre el tirante crítico y el tirante uniforme del conducto. NORMAL: basado en el tirante uniforme del conducto. FIXED: constante. TIDAL: nivel horario de marea. TIMESERIES: serie temporal.

Nivel del agua para descarga de tipo FIXED (m o ft), nombre de la curva que representa el nivel de agua para descargas del tipo TIDAL y nombre de la serie

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Unidad de almacenamiento




Cota de fondo (m o ft), profundidad (medida desde la cota del terreno, en m o ft) y nivel inicial (m o ft)

Área ocupada por el agua acumulada sobre la unidad de almacenamiento en inundación (m2 o ft2).

Fracción del potencial de evaporación

Curva que describe la geómetra de la unidad: FUNCTIONAL: Area = Coef x NivelExpo + Constant. TABULAR: tabla de área versus el nivel de agua.

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Divisores de flujo

Cutoff divider, a partir de un valor límite definido.

Overfow divider, a partir de superar la capacidad máxima del conducto aguas abajo.

Tabular divider, en función de una tabla Qllegada vs. Qderivado

Weir divider, de acuerdo a una ecuación tipo vertedero

Qdiv = Cw (f Hw)1,5 con f = (Qin - Qmin) /(Qmax -Qmin)

Qdiv : caudal derivado, Cw : coeciente de vertedero, Hw : altura de vertedero, f : factor de calculo, Qin: caudal ingresante, Qmin: mnimo caudal con el que la división de flujos comienza y Qmax : CwH1;5w

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Divisores de flujo




Cota de fondo (m o ft), profundidad (medida desde la cota del terreno, en m o ft) y nivel inicial (m o ft)

Nivel inicial de agua al comienzo de la simulación (m o ft) y sobrepresión o altura adicional de agua por encima del máximo antes de que aparezca la inundación (m o ft)

Área ocupada por el agua acumulada sobre la unión en inundación (m2 o ft2), nombre de la línea que recibe el caudal derivado y tipo de divisor.

Caudal de derivación (CUTOFF), nombre de la curva de caudales utilizada en el divisor (TABULAR) y caudal mínimo, altura y coeficiente del vertedero (WEIR).

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Conductos

Los conductos son tuberías o canales por los que se desplaza el agua desde un nodo a otro del sistema.

Se utiliza la ecuación de Manning para establecer la relación entre el caudal que circula por el conducto (Q), la sección (A), el radio hidráulico (Rh) y la pendiente (S) tanto para canales abiertos como para conductos cerrados parcialmente llenos.

𝑄 =1

𝑛𝐴 𝑅ℎ 2/3 𝑆

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Propiedades claves de los objetos “Conduit”

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Conductos

Nombre, nombre de los nodos inicial y final, descripción y etiqueta opcional de la conducción.

Forma sección transversal, longitud de la conducción (m o ft) y rugosidad (n de Manning).

Desniveles entre la base del nodo inicial y la de la conducción, y la base del nudo final y la de la conducción.

Caudal inicial y máximo caudal permitido en simulación mediante Onda Dinámica en condiciones de sobrecarga.

Coeficiente de perdidas menores debidas a la entrada, la salida y a lo largo de la conducción, compuerta (YES: prevención de flujo inverso y NO) y código de alcantarilla.

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Elementos hidráulicos singulares:

Flow Regulators (Links)

Pumps (bombas)

Weirs (vertederos)

Orifices (orificios)

Outlets

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Bombas

Elementos incluidos en el sistema de drenaje utilizados para elevar el agua, que se representan con curvas características que describen la relación entre el caudal de bombeo y las condiciones de contorno en los nodos de entrada y salida de la misma.

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Bombas

Nombre asignado, nombres de la uniones de aspiración y de impulsión de la bomba.

Descripción y etiqueta opcional Nombre de la curva característica de la bomba (doble clic para editar).

Estado Inicial: ON: en marcha. OFF: parada.

Profundidad en el nodo de ingreso al encender y apagar la bomba.

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Orificios

Representan aberturas que restringen el flujo, y son considerados de sección circular o rectangular, ubicados en el fondo o a un lado del nodo aguas arriba.

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Orificios

Nombre del orificio, nombre de las uniones de entrada y salida, descripción y etiqueta opcional.

Tipo (SIDE: Oricio lateral. BOTTOM: Oricio sumidero en el fondo) y forma (CIRCULAR o RECT-CLOSED).

Altura del oricio todo abierto (m o ft, diámetro (CIRCULAR) o altura (CIRCULAR o RECT-CLOSED).

Ancho del oricio todo abierto (m o ft, RECT-CLOSED) y desnivel de la base del oricio con respecto del (m o ft).

Coeficiente adimensional de descarga, compuerta (YES: evita el flujo inverso, y NO) y tiempo de apertura y cierre.

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Vertederos

Si el objeto Vertedero entra en carga, se cambia la ecuación de calculo del flujo por una tipo Oricio.

Cw : coeficiente de descarga del vertedero, L: longitud del vertedero, S: pendiente lateral (tipo V-notch o trapezoidal), h: diferencia de nivel, Cws : coeficiente de descarga atraves de los laterales (tipo trapezoidal).

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Vertederos

Nombre del vertedero, nombre de la unión de entrada y salida, descripción y etiqueta opcional del vertedero.

Tipo: TRANSVERSE (rectangular transversal); SIDEFLOW (lateral); V-NOTCH (en V o triangular) o TRAPEZOIDAL (trapezoidal transversal).

Altura y longitud horizontal de la abertura (m o ft), y pendiente (horizontal/vertical) de las paredes laterales (tipo TRAPEZOIDAL o en V).

Desnivel de la base del oricio con respecto al fondo de la unión (m o ft)

Creciente de descarga para la sección central del vertedero, compuerta (YES: evita flujo inverso, y NO), y coeficiente de descarga para los bordes triangulares de un vertedero TRAPEZOIDAL.

Numero de bordes biselados para vertederos de tipo TRANSVERSE o TRAPEZOIDAL cuya anchura es menor que la conducción (0, 1 o 2).

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Descargas

Representan reguladores con relaciones especiales de carga- caudal.

Se emplean para modelar sistemas con relaciones especiales entre la altura y el caudal de descarga que no pueden ser caracterizadas mediante bombas, oricios y vertederos.

Q(h) = A hB

Nombre del vertedero, nombre de la union de entrada y salida, descripción y etiqueta opcional del vertedero.

Desnivel de la derivación con respecto al fondo de la unión (m o ft), compuerta (YES: evita ujo inverso, y NO).

Método para describir la variación del caudal Q con el nivel de agua h (FUNCTIONAL: relación potencial, y TABULAR: tabla de valores

Coeficiente y exponente de la relación funcional (FUNCTIONAL) y nombre de la curva (TABULAR)

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Propiedades claves de los objetos tipo “Node”

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Objetos NO Visuales de SWMM 5.0

Hidrologicos

• Climatology

• Aquifers

• Snowpacks

Hidráulicos

• Transects

• Unit Hydrographs and External FIows

• Control Rules

Relacionales

• Curves

• Time Series

• Time Patterns

Calidad de las aguas

• Pollutants

• Land Uses

• Treatments

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Climatología

• TEMPERATURA: Simulación de los procesos de cada y deshielo de la nieve durante los cálculos de escorrentía (serie temporal o datos desde un archivo).

• EVAPORACION: Simulación de aguas estancadas en las superficies de las subcuencas, agua subterránea en los acuíferos, y agua acumulada en las unidades de almacenamiento (valor constante, valores medios mensuales, serie diarios o datos desde un archivo).

• VELOCIDAD DEL VIENTO: Simulación del deshielo de nieve (valores medios mensuales o datos desde un archivo).

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Acuíferos

• Simulación del movimiento vertical del agua infiltrada, permitiendo la infiltración de las aguas subterráneas en el sistema de transporte o la extracción de las aguas superficiales del sistema de transporte, dependiendo del gradiente hidráulico existente. Los acuíferos se representan utilizando dos zonas, una zona insaturada y otra zona saturada.

• Caracterización: porosidad del suelo, conductividad hidráulica, profundidad de evapotranspiración, cota de la parte superior del acuífero, y perdidas en función de la profundidad del pozo; además de los datos de nivel inicial y mezcla inicial de la zona no saturada.

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Time series

• “Time series” son usados para describir:

• Precipitación

• Evaporación

• Flujos externos

• Niveles de la lámina de agua en nodos “Outfall”

Time Series TS1

Elapsed Time (hours)

302826242220181614121086420

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Sist

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“Curves” son usados para describir:

• la variación del área superficial de un nodo “Storage unit” respecto al calado en su interior (Storage curve)

• la derivación de flujo en un nodo “Tabular Flow divider” (Diversion curve)

• la variación del caudal a través de un link “Pump” respecto al calado o volumen del nodo aguas arriba, o la carga entregada por la bomba (Pump curve)

• El caudal a través de una línea de descarga “outlet” con la diferencia de alturas en la misma (rating curve)

Pump Curve bombeo3

Flow (CMS)

0.80.60.40.20

Head (

m)

50

48

46

44

42

40

38

36


Curves

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Transects

“Transects” son usados para describir la sección transversal de canales de sección

irregular (cauces naturales)

• Nombre y descripción de la sección transversal.

• Valores de distancia desde el lado izquierdo del canal y la correspondiente

altura del fondo del canal

• Valores del coeficiente n de Manning para los márgenes y el cauce

• Valores de la distancia dados en la tabla que marcan el final de los márgenes

• Factor por el que se multiplica la distancia entre puntos de la sección

transversal, valor constante para sumar a las cotas e indicador de la presencia

de meandro

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Transects

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Hidrogramas unitarios

• Se utilizan para estimar las infiltraciones y entradas de caudal en conductos

dependientes de la precipitación (RDII).

• R es la fracción del volumen de lluvia que se incorpora al sistema, T es el

tiempo transcurrido desde el inicio de la lluvia hasta que se alcanza el valor

máximo del hidrógrama unitario y K es la relación entre el tiempo de anulación

de los valores del HU y el tiempo que tarda en ocurrir el valor máximo.

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Aportes externos de caudal

• Aportes directos de caudal (Direct Inflows). Series temporales de caudales que ingresan en una determinada unión y se utilizan para representar el modelo hidráulico de caudales y calidad de agua en ausencia de cálculos de escorrentía.

• Caudales de tiempo seco (Dry Weather Infows). Entradas de caudal provenientes de contribuciones que los caudales de aguas negras realizan al sistema de drenaje (se representan mediante un caudal de entrada medio que puede ajustarse de forma periódica mediante la aplicación de unos patrones (Time Pattern) que multiplican el valor introducido como referencia).

• Entradas e Infiltraciones derivadas de las Lluvias (Rainfall-Derived Infiltration/Inflow, RDII): Caudales provenientes de las lluvias que se introducen en los sistemas de saneamiento debido a aportes directos en las conexiones con los pozos de registro, en los colectores de bombeos, en el fondo de los sistemas de drenaje, etc.; as como de las infiltraciones de aguas subsuperciales a traves de roturas en las conducciones, fugas en las conexiones, malas conexiones de los pozos de registro, etc. (se pueden calcular a partir de hidrogramas unitarios o se ingresan desde un archivo).

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Calidad de aguas

• Pollutant (contaminantes), representa los procesos asociados a la acumulación y vertido de carga contaminante en las cuencas urbanas.

• Land Uses (usos del suelo), asociados a la generación y remoción de carga contaminante desde las subcuencas.

• Treatment (tratamiento), representa la remoción de contaminantes que puede recibir el flujo en algún nodo de la red, a través de funciones de tratamiento.

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Contaminantes

• Nombre y Unidades de concentración.

• Concentración en Lluvia, en Aguas Subterráneas y en Aportes Irregulares (I/I)

• Coeficiente de Decaimiento de primer orden

• Solo Nieve: YES, si el arrastre de contaminante se produce solo si ocurre una nevada y NO)

• Nombre de otro contaminante cuya concentración en el caudal de escorrentía contribuye a la concentración del que esta siendo editado.

• Fracción de la concentración del co-contaminante en el caudal de escorrentía que contribuye a la concentración del que esta siendo editado..

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Land Uses

• Categorías de las actividades desarrolladas o bien características superficiales del suelo asignadas a las cuencas (uso residencial, industrial, comercial y no urbanizado).

• Las características superficiales del suelo incluyen parámetros tales como césped, pavimentos, terrazas, suelos sin uso, etc.

• Los usos del suelo se utilizan únicamente para considerar los fenómenos de acumulación y arrastre de contaminantes en las cuencas.

• Procesos que drenen cada uno de los usos del suelo son: Acumulación de Contaminante (Pollutant Buildup), Arrastre de Contaminante (Pollutant Washo) y Limpieza de Calles (Street Sweeping).

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• “Control rules” son usados para definir reglas de operaciones, durante la simulación, de bombeos, de orificios y de vertederos


Control rules

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Técnicas de gestión de escorrentía. LID

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Opción de inundación nodal

(Nodal Flooding)

Todo el flujo de llegada al nodo en exceso, es perdido por el sistema

El flujo de llegada al nodo en exceso es mantenido sobre el nodo, y puede ser reintroducido a la red cuando exista capacidad disponible

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Modelos utilizados por SWMM 5.0

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Modelo de Escorrentía Superficial

Depósito no lineal: Continuidad + Manning

5

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1) ( ) ( )

2) p

dSI t O t

dt

SQ W d d

n

S: volumen

Q: escorrentía superficial

W: ancho de la subárea

dp: calado de almacenamiento

So: pendiente media de la subcuenca

N: coeficiente de

d: calado en el depósito

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Modelos de Infiltración

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Infiltración

Ecuación de Horton

fo: Capacidad de infiltracion inicial o máxima. fb: Capacidad de infiltracion basica o mínima. K: Constante de decaimiento. t: Tiempo.

𝑓 = 𝑓0 + (𝑓0-𝑓𝑏) 𝑒−𝑘𝑡

La capacidad de infiltración se considera proporcional a la diferencia entre la capacidad de infiltración actual y la capacidad de infiltración final, introduciendo un factor de proporcionalidad k.

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Infiltración

Método de Geen-Ampt

f : Tasa de infiltración. Ks : Conductividad hidráulica saturada. 𝜓 wf : Potencial del frente de infiltracion. Δ𝜃 = 𝜃 sat - 𝜃 i : Déficit de humedad inicial. F: Infiltración acumulada.

Hipótesis: (a) encharcamiento permanente con una lamina de agua somera; (b) suelo profundo y homogéneo, con un contenido inicial de humedad uniforme en profundidad; y (c) frente de avance de humedad plano.

𝑓 = 𝐾𝑠 1 +𝜓𝑤𝑓Δ𝜃

𝐹

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Infiltración

Método del número de curva

Aproximación adoptada a partir del Numero de Curva (SCS) para estimar la escorrentía. Se asume que la capacidad total de infiltración del suelo puede encontrarse en una tabla de Números de Curva. Durante un evento de lluvia esta capacidad se representa como una función de la lluvia acumulada y de la capacidad de infiltración restante.

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Aguas subterraneas

A partir de los flujos de agua que se producen en un determinado instante de tiempo, se realiza un balance de masa para cambiar los volúmenes acumulados en cada una de las zonas de forma de calcular en el siguiente instante los nuevos valores de profundidad y contenido de humedad de la zona no saturada.

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Modelos de Propagación del flujo en SWMM 5.0

Steady Flow

• Se asume que en cada uno de los incrementos de tiempo de calculo considerados el flujo es uniforme. De esta forma el modelo simplemente traslada los hidrogramas de entrada en el nodo aguas arriba del conducto hacia el nudo final del mismo, con un cierto retardo y cambio en el aspecto del mismo.

• Para relacionar el caudal con el área y el tirante en el conducto se emplea la ecuación de Manning.

• No puede tener en cuenta el almacenamiento de agua que se produce en los conductos, los fenómenos de resalto hidráulico, las perdidas a la entrada y salida de las cámaras de registro, el flujo inverso o los fenómenos de flujo presurizado.

0SS f

Sist

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Kinematic Wave

• Resuelve la ecuación de continuidad junto con una forma simplificada de la ecuación de cantidad de movimiento en cada una de las conducciones, requiriendo que la pendiente de la superficie libre del agua sea igual a la pendiente de fondo del conducto.

• El caudal máximo que puede fluir por el interior de un conducto es el caudal a tubo lleno determinado por la ecuación de Manning.

• Cualquier exceso de caudal sobre este valor en el nodo de entrada del conducto se pierde del sistema o bien puede permanecer estancado en la parte superior del nudo de entrada y entrar posteriormente en el sistema cuando la capacidad del conducto lo permita.

• Permite que el caudal y el área varen tanto espacial y temporalmente en el conducto. Esto origina una cierta atenuación y retraso en los hidrogramas de salida respecto de los caudales de entrada en los conductos.

• No puede considerar efectos como el resalto hidráulico, las perdidas en las entradas o salidas de los pozos de registro, el flujo inverso o el flujo presurizado, as como su aplicación esta restringida únicamente a redes ramificadas.

• En general, es numéricamente estable con pasos temporales del orden de 5 a 15 minutos.

0

1) 0

2) f

A Q

t x

S S

Sist

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Dynamic Wave

• Resuelve las ecuaciones completas unidimensionales de Saint Venant, que suponen la aplicación de la ecuación de continuidad y de cantidad de movimiento en las conducciones y la continuidad de los volúmenes en los nodos.

• Representa el flujo presurizado cuando una conducción cerrada se encuentra completamente llena, de forma que el caudal que circula por la misma puede exceder del valor de caudal a tubo completamente.

• Las inundaciones ocurren en el sistema cuando la profundidad del agua en los nodos excede el valor máximo disponible en los mismos. Este exceso puede perderse o puede generar un estancamiento en la parte superior del nudo y volver a entrar al sistema posteriormente.

• Puede contemplar efectos como el almacenamiento en los conductos, los resaltos hidráulicos, las perdidas en las entradas y salidas de los pozos de registro, el flujo inverso y el flujo presurizado.

• Se trata del método adecuado para sistemas en los que los efectos de resalto hidráulico, originados por las restricciones del flujo aguas abajo y la presencia de elementos de regulación tales como oricios y vertederos, sean importantes.

• Se necesitan pasos temporales mas pequeños, del orden del minuto (SWMM reduce automáticamente el paso temporal si es necesario para mantener la estabilidad numérica).

2

1) 0

2) 0f L

A Q

t x

QAQ H

g A g A S g A ht x x

Sist

em

as d

e D

ren

aje

SWMM 5.0 utiliza un esquema numérico de

diferencias finitas tipo explícito para resolver…

… las ecuaciones de Saint Venant en cada Conduit, y…

… una ecuación de continuidad en cada Node

Modelos de Propagación del flujo en SWMM 5.0:

Dynamic Wave

2

1) 0

2) 0f L

A Q

t x

QAQ H

g A g A S g A ht x x

𝜕𝐻

𝜕𝑡=

∑𝑄

𝐴𝑠𝑡𝑜𝑟𝑒 + ∑𝐴𝑠

Sist

em

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e D

ren

aje

http://www2.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm

Código fuente del programa (C) y de la interfaz gráfica (Delphi), disponibles para descargar GRATIS

Sitio web de EPA SWMM 5.0

Sist

em

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Programa, manual de usuario, códigos fuentes, convertidor de archivos…

Información y archivos “útiles” para ser

descargados…

Sist

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SWMM-USERS List Server

- Forum donde los usuarios de EPA SWMM pueden compartir experiencias en el uso y aplicación de este código

Más información sobre SWMM…

SWMM EN CASTELLANO

- Versión en castellano de EPA SWMM 5.0: SWMM v5.0E, desarrollado por el GMMF de la UPV

- Respectivo manual de usuario en castellano

Sist

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Más información sobre SWMM…

Grupo de usuarios en español de SWMM

https://groups.google.com/forum/?hl=es#!forum/swmm-espanol

Sist

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XP SWMM – XP Software (www.xpsoftware.com)

Mike SWMM – DHI (www.dhisoftware.com)

InfoSWMM - MWH Soft (www.mwhsoft.com)

PC SWMM – CHI (www.computationalhydraulics.com)

Con interfaces para trabajar con GIS…

…pero de pago

Software basado en SWMM

http://www.xpsoftware.com/

http://www.dhisoftware.com/

máster en ingeniería agronómica etsiamn-upv · limitaciones de epa swmm 5.0 . enaje estructura...

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