1. hidrología conceptual p(q)

115
CONCEPCIÓN SISTÉMICA DE CUENCAS PARA LA MODELACIÓN HIDROLÓGICA Edilberto Guevara Pérez, Prof. Dr. MSc. Ing. [email protected]; [email protected]

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APROVECHAMIENTOS HIDROELÉCTRICOS

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Page 1: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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CONCEPCIOacuteN SISTEacuteMICA DE

CUENCAS

PARA LA

MODELACIOacuteN HIDROLOacuteGICA

Edilberto Guevara Peacuterez Prof Dr MSc Ingeeguevaraanagobpe eguevara99gmailcom

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MENSAJE FINAL

GIGO

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DEFINICIONES Y CONCEPTOSAmbiente

Es el entorno vital el conjunto de elementos fiacutesicos naturalesesteacuteticos culturales sociales econoacutemicos e institucionales queinteractuacutean con el individuo y con la comunidad

Calidad de vida

Grado en que los miembros de una sociedad humana satisfacen susnecesidades materiales y espirituales

Recursos naturalesSon los elementos naturales que el ser humano puede aprovecharpara satisfacer sus necesidades econoacutemicas sociales y culturales Sepueden agrupar en renovables (como el forestal suelo) y no

renovables (como los minerales) 3

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El ciclo hidroloacutegico comprende una serie de procesos continuos einterdependientes de movimiento y transferencia de agua en la tierra oceacuteano

cuerpos de agua y atmoacutesfera El ciclo hidroloacutegico permite definir entradas ysalidas en la cuenca de manera que puede determinarse un balance

Cuando uno de loscomponentes oacutefactores se altera

entonces el ciclo semanifiesta enefectos de exceso oacutedefecto

CICLO HIDROLOacuteGICO

4

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Es un espacio definido por la naturaleza con base en ladivisoria de las aguas y la escorrentiacutea superficial En lapraacutectica las zonas maacutes altas y los cerros que circundan unriacuteo definen la cuenca hidrograacutefica alliacute se ubican los

recursos naturales las ciudades las actividades humanasla infraestructura y servicios de las poblaciones

Las cuencas son espacios socio geograacuteficos donde las

personas y sus organizaciones comparten el territorio susidentidades tradiciones y culturas socializan y trabajan enfuncioacuten de la disponibilidad de los recursos naturales

CUENCA HIDROGRAacuteFICA

5

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 2: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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DEFINICIONES Y CONCEPTOSAmbiente

Es el entorno vital el conjunto de elementos fiacutesicos naturalesesteacuteticos culturales sociales econoacutemicos e institucionales queinteractuacutean con el individuo y con la comunidad

Calidad de vida

Grado en que los miembros de una sociedad humana satisfacen susnecesidades materiales y espirituales

Recursos naturalesSon los elementos naturales que el ser humano puede aprovecharpara satisfacer sus necesidades econoacutemicas sociales y culturales Sepueden agrupar en renovables (como el forestal suelo) y no

renovables (como los minerales) 3

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El ciclo hidroloacutegico comprende una serie de procesos continuos einterdependientes de movimiento y transferencia de agua en la tierra oceacuteano

cuerpos de agua y atmoacutesfera El ciclo hidroloacutegico permite definir entradas ysalidas en la cuenca de manera que puede determinarse un balance

Cuando uno de loscomponentes oacutefactores se altera

entonces el ciclo semanifiesta enefectos de exceso oacutedefecto

CICLO HIDROLOacuteGICO

4

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Es un espacio definido por la naturaleza con base en ladivisoria de las aguas y la escorrentiacutea superficial En lapraacutectica las zonas maacutes altas y los cerros que circundan unriacuteo definen la cuenca hidrograacutefica alliacute se ubican los

recursos naturales las ciudades las actividades humanasla infraestructura y servicios de las poblaciones

Las cuencas son espacios socio geograacuteficos donde las

personas y sus organizaciones comparten el territorio susidentidades tradiciones y culturas socializan y trabajan enfuncioacuten de la disponibilidad de los recursos naturales

CUENCA HIDROGRAacuteFICA

5

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 3: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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DEFINICIONES Y CONCEPTOSAmbiente

Es el entorno vital el conjunto de elementos fiacutesicos naturalesesteacuteticos culturales sociales econoacutemicos e institucionales queinteractuacutean con el individuo y con la comunidad

Calidad de vida

Grado en que los miembros de una sociedad humana satisfacen susnecesidades materiales y espirituales

Recursos naturalesSon los elementos naturales que el ser humano puede aprovecharpara satisfacer sus necesidades econoacutemicas sociales y culturales Sepueden agrupar en renovables (como el forestal suelo) y no

renovables (como los minerales) 3

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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El ciclo hidroloacutegico comprende una serie de procesos continuos einterdependientes de movimiento y transferencia de agua en la tierra oceacuteano

cuerpos de agua y atmoacutesfera El ciclo hidroloacutegico permite definir entradas ysalidas en la cuenca de manera que puede determinarse un balance

Cuando uno de loscomponentes oacutefactores se altera

entonces el ciclo semanifiesta enefectos de exceso oacutedefecto

CICLO HIDROLOacuteGICO

4

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Es un espacio definido por la naturaleza con base en ladivisoria de las aguas y la escorrentiacutea superficial En lapraacutectica las zonas maacutes altas y los cerros que circundan unriacuteo definen la cuenca hidrograacutefica alliacute se ubican los

recursos naturales las ciudades las actividades humanasla infraestructura y servicios de las poblaciones

Las cuencas son espacios socio geograacuteficos donde las

personas y sus organizaciones comparten el territorio susidentidades tradiciones y culturas socializan y trabajan enfuncioacuten de la disponibilidad de los recursos naturales

CUENCA HIDROGRAacuteFICA

5

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 21115

iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 4: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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El ciclo hidroloacutegico comprende una serie de procesos continuos einterdependientes de movimiento y transferencia de agua en la tierra oceacuteano

cuerpos de agua y atmoacutesfera El ciclo hidroloacutegico permite definir entradas ysalidas en la cuenca de manera que puede determinarse un balance

Cuando uno de loscomponentes oacutefactores se altera

entonces el ciclo semanifiesta enefectos de exceso oacutedefecto

CICLO HIDROLOacuteGICO

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Es un espacio definido por la naturaleza con base en ladivisoria de las aguas y la escorrentiacutea superficial En lapraacutectica las zonas maacutes altas y los cerros que circundan unriacuteo definen la cuenca hidrograacutefica alliacute se ubican los

recursos naturales las ciudades las actividades humanasla infraestructura y servicios de las poblaciones

Las cuencas son espacios socio geograacuteficos donde las

personas y sus organizaciones comparten el territorio susidentidades tradiciones y culturas socializan y trabajan enfuncioacuten de la disponibilidad de los recursos naturales

CUENCA HIDROGRAacuteFICA

5

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 14115

Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 17115

17

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 5: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Es un espacio definido por la naturaleza con base en ladivisoria de las aguas y la escorrentiacutea superficial En lapraacutectica las zonas maacutes altas y los cerros que circundan unriacuteo definen la cuenca hidrograacutefica alliacute se ubican los

recursos naturales las ciudades las actividades humanasla infraestructura y servicios de las poblaciones

Las cuencas son espacios socio geograacuteficos donde las

personas y sus organizaciones comparten el territorio susidentidades tradiciones y culturas socializan y trabajan enfuncioacuten de la disponibilidad de los recursos naturales

CUENCA HIDROGRAacuteFICA

5

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 6: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Cuenca hidrograacutefica y sus elementos baacutesicos

OCEANO

RECURSOS

NATURALES

PARTE AGUAS

INTERCUENCAS

CIUDADES

PUEDE HABER UN

LIacuteMITE MUNICIPAL

MANGLARES

ENTORNO

FINCAS

FINCAS

C

UENCA HIDROGRAacuteFICA Y SUS ELEMENTOS BAacuteSICOS

6

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 7: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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La definicioacuten de cuenca hidroloacutegica desarrolla un enfoque maacutesintegral que la de una cuenca hidrograacutefica Las cuencas hidroloacutegicasson unidades morfoloacutegicas integrales y ademaacutes de incluir todo elconcepto de cuenca hidrograacutefica abarcan en su contenido toda laestructura hidrogeoloacutegica subterraacutenea del acuiacutefero como un todo

CUENCA HIDROLOacuteGICA

7

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 8: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 8115

Dimensiones de una cuenca hidrograacutefica

Cauce

Zonasplanas

Montantildeas

Laderas

DIMENSIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

8

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 9115

Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 10115

FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 11115

SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 12115

Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 13115

Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 14115

Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 16115

Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 17115

17

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 19115

ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 21115

iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 9: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Zona de recarga

Zona de

Transicioacuten

Zona de descarga

Cada zona en la cuenca tiene sus caracteriacutesticas y funciones que

variacutean de acuerdo a los ecosistemas clima tamantildeo o relieve

predominante eacutestas son tres

Zona de

Transicioacuten

ZONAS DE LA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

9

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 10: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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FUNCIONES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

Hidroloacutegica captacioacuten almacenamiento y

descarga de agua

Ambiental ciclo biogeoquiacutemico biodiversidad

captura de CO2 suelos

Ecoloacutegica haacutebitat para flora y fauna diversidad

de sitios

Socioeconoacutemica suministra bienes y serviciosprovee espacios para el desarrollo social y cultural

10

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 11: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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SERVICIOS AMBIENTALES-CUENCAS

Flujo hidroloacutegico usos directos (agricultura industria agua potable

etc) dilucioacuten de contaminantes generacioacuten de electricidad regulacioacuten deflujos y control de inundaciones transporte de sedimentos recarga deacuiacuteferos dispersioacuten de semillas y larvas de la biota

Ciclos bioquiacutemicos almacenamiento y liberacioacuten de sedimentosalmacenaje y reciclaje de nutrientes almacenamiento y reciclaje de materiaorgaacutenica detoxificacioacuten y absorcioacuten de contaminantes

Produccioacuten bioloacutegica creacioacuten y mantenimiento de haacutebitat

mantenimiento de la vida silvestre fertilizacioacuten y formacioacuten de suelos

Descomposicioacuten procesamiento de la materia orgaacutenica procesamientode desechos humanos

11

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 12: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Es toda accioacuten o intervencioacuten directa oacute indirecta que haceposible el alcance de objetivos concretos para lograr algoEs la forma establecida para lograr la realizacioacuten deacciones incluye entre otros aspectos la coordinacioacuten

concertacioacuten buacutesqueda de recursos participacioacuten integralorganizacioacuten administracioacuten gerencia monitoreo etc

GESTIOacuteN

Es el conjunto de procesos y actividades gerenciales yadministrativas para garantizar la implementacioacuten deplanes o actividades teacutecnicas dirigidas a materializar lo

que se planifica 12

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 13: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Jerarquiacutea Contexto DescripcioacutenEjemplo

PlanetaTierra

Cuencas marinas yterrestres

Representan el mayornivel de configuracioacuten

Vertiente Grandes o pequentildeas Atlaacutentico Paciacutefico Golfos

Grandes lagosCuenca Grandes o pequentildeas Cuenca del Riacuteo Rimac

Subcuenca Diferentes oacuterdenes Subcuenca del Riacuteo San

MateoSta EulaliaMicrocuenca Diferentes oacuterdenes Microcuenca del Riacuteo xxx

Quebrada La menor divisioacuten

hidrograacutefica

yyy

EL TAMANtildeO DE LAS CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

13

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 14115

Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 14: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Divisioacuten de una cuenca hidrograacutefica

DIVISIOacuteN DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

14

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 15: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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PARTES DE UNA CUENCA HIDROGRAacuteFICA

15

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 16: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Espacial fincas grandes medianas y pequentildeas diferentesunidades de manejo y gestioacuten (aacutereas de conservacioacuten zonasfraacutegiles) parte alta media oacute baja suelo subsuelo y vuelo

Territorial hidrograacutefico e hidroloacutegico

Funcioacuten todos los recursos no solo el agua

Situacioacuten potencial problemas limitantes y restricciones

Componentes fiacutesico bioloacutegico social y econoacutemico

Objetivo produccioacuten y conservacioacuten en funcioacuten de losrecursos naturales

Relaciones internas entorno externas

Participantes todos los actores

VISIOacuteN INTEGRAL

16

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17

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 18115

LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 21115

iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 17: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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17

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 20115

iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 18: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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LA CUENCA COMO SISTEMA

Causas

Problemas

Efectos

Costero-marina

AG

UA

RECU

RSO

INTE

GRADOR

Parte media

Parte alta

Parte baja

Potencialidades

18

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 19: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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ldquoEs un conjunto de actividades ordenadas yplanificadas que realiza el hombre en un territorio

denominado cuenca hidrograacutefica para lograr lasostenibilidad de los recursos naturales considerandoel agua como el recurso integrador y estrateacutegico para

contribuir con el desarrollo socioeconoacutemico y elmejoramiento la calidad de las poblaciones rurales yurbanasrdquo

MANEJO DE CUENCAS

19

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 20: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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iquestCuaacuteles de las diferentes actividades que realizan losactores que intervienen en una cuenca deben ymerecen ser reguladas ordenadas o planificadas enforma consensuada para que se constituyan en accionesde ldquogestioacuten integral de la cuencardquo

LA GESTIOacuteN DE CUENCAS HIDROGRAacuteFICAS

La gestioacuten incluye el manejo puesto que desde la

formulacioacuten del Plan (se realiza gestioacuten) Existendiferentes modalidades y estilos de gestioacuten participativacomunitaria social institucional y gestioacuten conjunta ocogestioacuten

20

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 21: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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iquestPOR QUEacute LA COGESTIOacuteN DE CUENCAS

EXPERIENCIA EN MANEJO DE CUENCAS

Algunos con enfoque de cuencas

Otros solamente trabajando en cuencas

Diversidad de modalidades

EXPERIENCIA EN GESTIOacuteN DE CUENCAS

Actividades indirectas en el manejo de cuencasGestioacuten institucional (responsabilidad central)

Gestioacuten participativa (debilidades en capacidades locales)

Toma de decisiones gerencia y administracioacuten limitada 21

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 22115

bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 23115

Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 24115

El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 22: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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bull Reforestacioacuten

bull Conservacioacuten de suelos

bull Agroforesteriacuteabull Control de caacutercavas

bull Manejo de bosques

Cuando se tomandecisiones yesfuerzosconjuntoscompartidos ycolaborativos

bull Organizacioacuten

bull Toma de decisionesbull Mesa de concertacioacuten

bull Alianzas y sinergias

bull Responsabilidadescompartidas

bull Ordenamiento territorial

bull Inversiones

bull Sostenibilidad

bull Gobernabilidad

iquestCuaacutendo sehace cogestioacutende cuencas

AGUA PARAGENERACIOacuteN DE

ENERGIA

22

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 23: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Construccioacuten del escenario de gestioacuten y cogestioacuten con base local visioacuten

nacional y solidaridad global Proceso permanente de participacioacuten concertacioacuten planeacioacuten ejecucioacuten

seguimiento y ajuste con todos los actores clave

Enfoque sisteacutemico y gestioacuten integral

Construccioacuten articulada compartida y transparente de la informacioacuten y delconocimiento

Equidad social en el acceso a los recursos naturales y respeto al patrimoniocultural y natural

Convivencia y competitividad sostenible

Articulacioacuten con los planes de ordenamiento territorial planes nacionalesplanes municipales planes sectoriales y planes locales

Transparencia y equidad

PRINCIPIOS DE LA GESTIOacuteN Y COGESTIOacuteN DE CUENCAS

23

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 24: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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El nivel y grado de organizacioacuten existente con relacioacuten al manejo de losrecursos naturales y ambiente Seraacute importante conocer el rol de lasociedad civil organizada y el papel de los gobiernos locales

El marco legal e institucionalidad con relacioacuten a los procesos de gestioacutenLos procesos de descentralizacioacuten y las competencias en cuanto al manejode cuencas

La complejidad de los problemas y niveles de conflictos en aspectos deintereacutes comuacuten

La voluntad de los actores locales e instituciones Aquiacute se deben reflejarlas motivaciones e intereses de la participacioacuten ciudadana

FACTORES QUE DETERMINAN LA MODALIDAD DE LACOGESTIOacuteN DE CUENCAS

24

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 25115

Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 25: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modelo en funcioacuten del agua

Modelo en funcioacuten de todos los recursos naturales

Modelo en funcioacuten del riesgo

Modelo en funcioacuten de las potencialidades

especiacuteficas (servicios ambientales)

MODELOS FUNCIONALES EN LA COGESTIOacuteN

DE CUENCAS

25

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 26115

PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 27115

PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 26: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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PLANIFICACIOacuteN

APLICACIOacuteN AL USO amp LAGIRH

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 27: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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PROCESO DE

PLANIFICACION

Tiempo(futuro)

Plan(presente)

Pasado

Informacioacuten Objetivo

O

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Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 28: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 28115

Enfoque de Sistemas

AMBIENTE

CONTROL

OutputInput Funcioacuten

Transferencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 29115

Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 29: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Modelo black box de la cuenca

Ɵ(T)

Transferencia

Precipitacioacuten

Caudal

Evapotranspiracioacuten

Infiltracioacuten

Perdidas Infiltracioacuten (Perdida a corto plazo) Evapotranspiracioacuten (Perdida a largo plazo)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 30115

MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 31115

Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 30: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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MODELO CUENCA

ArsquoArsquo

P

Q

Tc

Arsquo

Arsquo

P

Q b

Escorrentiacutea

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

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SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 31: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Sistema de

Abastecimiento

bullReducir DemandabullOtras Fuentes

bullRegulacioacuten

Oferta Demanda

Derivar

Proyecto deRecursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 32: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 32115

SISTEMA AMBIENTALO ge D Derivar lo requerido

O le D 1 Reducir Demanda

2 Buscar Otras Fuentes3 Regular Oferta

Sobra (guardar)

Falta (usar)

Regular

Q

T

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 33115

COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 33: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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COMPONENTES DE UN

SISTEMA AMBIENTAL

O

Embalse Obra de toma o Derivacioacuten

Obra de Conduccioacuten

Obra de Distribucioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 34115

AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

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Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 34: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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AbastecimientoPoblacioacuten

Agropecuario GeneracioacutenEnergiacutea

Industria

SitiosEsceacutenicos

RecreacioacutenNavegacioacuten

Usos

Otros

Sistemas deAprovechamientos

Sistemas deAbastecimiento

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 35: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 35115

Obras de Derivacioacuteny Embalse

Hidraacuteulica de DiquesY Presas

Obras ConexasAliviaderos Tomas Flujo

Subterraacuteneo

Obras deConduccioacuten

Hidraacuteulica de Canales yConductos Cerrados

ChimeneasCompensadores

Otros

Obras de Distribucioacuten

Mecaacutenica de Fluidosde Tuberiacuteas

Accesorios

Impacto Ambiental

Componentes del Proyecto Hidraacuteulico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 36: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 36115

ASPECTOS A ESTUDIAR

SOBRE EL AGUA

Reacutegimen Conocer el recurso

Volumen Aprovechar el agua

Intensidad (Controlar el riesgo)

Oportunidad Disponible cuando se necesita

Cantidad La que se necesita

Calidad Que sea la adecuada

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 37: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 37115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 P11 P12

2 P21 P22 P23

3 P31 P32 P33 P34

hellip

30 P301 P302

31 P311 P312

ΣP P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pantildeo

min P Maacuteximas en mm para D en minutos

P5rsquo P15rsquo Pa5rsquo

P15rsquo P115rsquo Pa15rsquo

P30rsquo P130rsquo Pa30rsquo

hellip

P24deg P124deg P224deg P324deg Pa24deg

Recoleccioacuten de Datos Precipitaciones

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 38115

Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 38: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Diacuteas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Antildeo

1 Q 11 Q 12

2 Q 21 Q 22 Q 23

3 Q 31 Q 32 Q 33 Q 34

hellip

30 Q 301 Q 30

2

31 Q 311 Q 31

2

Oslash Q Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 Q 8 Q 9 Q 10 Q 11 Q 12 Q antildeo

Caudales Maacuteximos diarios e Instantaacuteneo

Q maacuteximo Q max 1 Q max

antildeo

Q miacutenimo Q min 1 Q min

antildeo

Q max

Instantaacutenea

Q max

Inst 1

Q max

Inst antildeo

Datos de Caudales

Riacuteos grandes Una lectura por diacutea Riacuteos pequentildeos Promedio de 2

a 3 lecturas

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 39115

HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 39: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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HIDROLOGIacuteA amp RRHH

ReacutegimenIntensidad y

FrecuenciaVolumen Contaminacioacuten

Uso

Proyecto(Sistema)

Recursos Hiacutedricos

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 40115

F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 45115

CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 59115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 40: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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F(T)I O

ESTADO

EDAFOLOGIacuteA

GEOMORFOLOGIacuteA

SOCIOECONOMIacuteA

METEOROLOGIacuteA

HIDROGEOLOGIacuteA

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 41: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 41115

Intensidad de la Variable

GrandesObras

PequentildeasObras

bull Serie Anual

bull Hidrogramasbull Generacioacuten

bull Simeacutetricos

bull Asimeacutetricosbull EmpiacutericosbullRegionales

bull Serie Parcial

bull Qpbull M EmpiacutericosFDP FDF

Correlacioacuten y Regresioacuten

Anaacutelisis de Frecuencia

Seleccioacuten del ModeloProbabiliacutestico

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 42115

66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 43115

OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 44115

DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 42: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

CAUDAL O

ESCURRIMIENTO

Hidrograma

Hidrogramaunitario

Caudal Pico

Hidrogramasinteacutetico

Definicioacuten

42

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 53115

66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 43: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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OBJETIVO

66

bullEstimacioacuten de las caracteriacutesticas del caudalque drena una cuenca determinada asiacute comoel valor maacuteximo que se espera que ocurra en

una crecida

43

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 44: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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DEFINICIOacuteN DE CAUDAL

66

Es el volumen de agua que pasa por la

seccioacuten transversal del cauce en una estacioacutenhidromeacutetrica por unidad de tiempoexpresado en m3s El caudal estaacute

conformado por cuatro procesos1 Escurrimiento superficial

2 Escurrimiento subsuperficial

3 Escurrimiento subterraacuteneo

4 Lluvia que cae sobre el cauce44

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 45: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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CICLO DEL ESCURRIMIENTO

66

Porcioacuten del ciclo hidroloacutegico comprendido entrela precipitacioacuten incidente sobre el suelo y sudescarga subsecuente en los oceacuteanos o su

retorno a la atmoacutesfera a traveacutes de laevapotranspiracioacuten En este ciclo se distinguencuatro fases

45

TEE

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 46115

66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 47115

66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 49115

A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 50115

66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 46: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

1 Fase en la que se inicia un periacuteodo seco hasta el comienzode la lluvia

2 Fase donde se inicia la lluvia

TT

EE

E

VVV

CS

R

Rlluvia

R

E = EVAPORACIOacuteNC = INTERCEPCIOacuteN POR EL CURSO DEL AGUAT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 46

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 47: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

3 Fase donde ocurre una lluvia intensa

4 Fase donde la lluvia llega a un nivel maacuteximo de recarga y

toda el agua contribuye al aumento del caudal

V

VV

I

R

R lluvia

R

Ie

T

EE

EE

I

e = ESCURRIMIENTO INTERMEDIOI = INFILTRACIOacuteNT = TRANSPIRACIOacuteNR = ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

V = INTERCEPCIOacuteN POR LAS SUPERFICIES DE AGUA 47

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 48115

COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 51115

HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 48: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA (Ce )

66

Es la relacioacuten entre el volumen escurrido (Ve) yel volumen precipitado (V p) o la laacuteminaescurrida (Le) y la precipitacioacuten (P)

P

L

V

VC e

p

ee ==

En la tabla 61 del texto de hidrologiacutea de

Guevara y Cartarya se dan valores delcoeficiente de escurrimiento

48

P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 52115

Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 54115

HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 49: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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A B C D

P(Q)

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy Permeable

B Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 50: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMAS

HidrogramaSinteacutetico

HidrogramaUnitario

HidrogramaAnual

Hidrograma de

una Tormenta

Cambio de Duracioacuten delHidrograma

Curva S

Hidrograma UnitarioInstantaacuteneo

50

HIDROGRAMAS

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 51: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMAS

66

Es la representacioacuten graacutefica o tabular del caudalen funcioacuten del tiempo en una seccioacuten especiacuteficadel cauce

51

Ti d hid

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 52: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Tipos de hidrogramas

66

1 Hidrograma Anual Representacioacuten del caudal en

funcioacuten del tiempo sobre el periacuteodo de un antildeoMuestra el balance a largo plazo entre la precipitacioacutenla evaporacioacuten y el caudal de la cuenca

Hidrogamas baacutesicos anuales

Perenne Efimero Intermitente52

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 53: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

2 Hidrograma de una tormenta Representacioacutendel caudal originado por una tormenta aislada

53

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 54: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA UNITARIO ( HU)

66

Variables que intervienen en su estimacioacuten

Conocidas Desconocidas-Duracioacuten de la escorrentiacutea

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

-Uniformidad de laintensidad de lluvia sobrela cuenca

54

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 55: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 55115

66

HIDROGRAMA UNITARIO

Es aqueacutel que proviene de la aplicacioacuten deuna unidad (1 mm) de precipitacioacuten

efectiva (exceso de lluvia) al aacuterea de lacuenca ocurrida durante una tormenta deuna duracioacuten particular

55

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 56115

66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 57115

66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 58115

66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 56: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

1 La duracioacuten de la escorrentiacutea superficial en

una cuenca determinada es igual para todaslas tormentas de intensidad uniforme y lamisma duracioacuten sin importar el volumen deescorrentiacutea

El hidrograma unitario estasujeto a tres acepciones

56

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidad

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 57: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

2 En una cuenca determinada dos tormentas de intensidaduniforme y de la misma duracioacuten producen tasas deescorrentiacutea superficial en el tiempo t despueacutes del iniciode la tormenta directamente proporcionales al volumen

total de escorrentiacutea

57

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 79115

66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 58: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

3 La distribucioacuten en el tiempo de la escorrentiacutea directa proveniente de una tormenta dada es independiente de laescorrentiacutea concurrente proveniente de tormentas anteriores

58

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 59: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaUnitario

Analiacutetico

Construir hidrogramas detormentas de otrasduraciones y otras lluviasefectivas

59

Continuacioacuten

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66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 60: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 60115

66

PLANProcedimiento para calcular el HU

1 De los registros pluviograacuteficos seleccionar lastormentas de duracioacuten deseada

2 De los registros hidromeacutetricos determinar loshidrogramas producidos por las tormentasseleccionadas en el paso 1

3 En el hidrograma del paso 2 separar el flujo basede la escorrentiacutea directa

60

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 61115

66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 62115

66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 61: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLAN4 Por integracioacuten calcular el volumen total de la

escorrentiacutea directa para cada hidrograma5 Calcular la laacutemina promedio de escorrentiacutea directa

dividiendo el volumen total entre el aacuterea de la cuenca para cada hidrograma y promediando los resultadosobtenidos para todos los hidrogramas

6 Manteniendo la misma escala de tiempo que elhidrograma medido se divide cada ordenada de

caudal entre la laacutemina promedio de escorrentiacuteadirecta El resultado seraacute las ordenadas del HU

61

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 62: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

PLANProcedimiento para determinar el hidrograma de una

tormenta con lluvia efectiva mayor que la unitaria ycon igual duracioacuten que la que originoacute el HU

1 Se obtiene la lluvia efectiva de la tormenta que sele require calcular el hidrograma

2 Se multiplica las ordenadas del HU por la lluviaefectiva manteniendo la escala de tiempoinalterada

62

PLAN

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66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

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6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 63: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 63115

66

Procedimiento para determinar el hidrograma de unatormenta cuando tanto la lluvia efectiva como la laduracioacuten son diferentes

PLAN

1 Se agrupa la lluvia efectiva en incrementos de igualduracioacuten que la duracioacuten del HU

2 Se aplica el hidrograma unitario separado eindependientemente para cada incremento

3 Sumando los hidrogramas individuales se obtiene elhidrograma compuesto de la tormenta

63

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 64115

6664

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 65115

66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 66115

Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 67115

66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 64: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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6664

DESARROLLO

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 65: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Determinar el HU del hidrograma proveniente de unatormenta de 3h de duracioacuten de lluvia efectiva sobre unacuenca de 40 Km2

Tiempo(h)

Hidrogramamedido

m3s

Flujo basem3s

Escorrentiacuteadirectam3s

HUm3s-mm

(1) (2) (3) (4) (5)

0 5 5 0 01 13 5 8 0472 40 4 36 2123 48 4 44 2604 42 4 38 224

5 32 4 28 1656 21 3 18 1067 13 3 10 059

8 8 3 5 0309 5 3 2 012

10 3 3 0 0

mm17A

QtLe =

∆=

sum

65

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 66: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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Modificacioacuten del Hidrograma Unitario

66

PLAN

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HU

Modificado

Teacutecnica de laCurva S

Modificar la duracioacutendel HU

Hidrograma

UnitarioInstantaacuteneo

HUI

66

Teacutecnica de curva S

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

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66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 67: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

La curva S representa el hidrograma de escorrentiacuteacorrespondiente a una lluvia continua de intensidad 1tEsta curva se construye sumando una serie de HUdesplazados t horas cada uno con respecto al anterior

Pp ppp ppp ppp ppp p

ppp ppp

67

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 68: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 68115

66

Procedimiento para modificar el tiempo deduracioacuten de un HU Conocido

1 Obtener la curva S defasada t1 horas

2 Determinar una segunda curva S desfasando la

obtenida en el paso 1 en t2 horas3 El HU de la diferencia entre las curvas de los

pasos 1 y 2 multiplicadas todas las ordenadas por la

relacioacuten t1t2

68

E l fi l di i aacutefi

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 69115

66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 75115

66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 76115

66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 69: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

En la figura se muestra el procedimiento graacutefico

69

Hidrograma Unitario Instantaacuteneo

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66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 70: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 70115

66

HUI Hidrograma de la escorrentiacutea proveniente de laaplicacioacuten instantaacutenea de una lluvia efectiva unitaria

sobra la cuencaPartiendo de la expresioacuten que determina la ordenada delHU de T horas de duracioacuten derivado del HU de t horasU( T t )

( ) )SS(T

t

tTU Ttt minusminus=Y haciendo que T tienda a dt el teacutermino derecho de laecuacioacuten tiende a la curva S expresado matemaacuteticamente

es ( )dtdStQU t=

Indicando que el HUI en cualquier momento t estadado por en ese tiempo

dtdSt 70

Procedimiento para obtener el HU de n horas a partird l H U I

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 71115

66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 74115

Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 71: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

del HUI1 Se divide el HUI en intervalos de tiempo de n horas2 Se promedia las ordenadas al inicio y al final de cada

intervalo3 La ordenada del HU de n horas de duracioacuten en el

tiempo t es la ordenada promedio del HUI para n

horas anteriores a t

71

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 72115

66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 73115

HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 72: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Dado el HU de 4h derivar el correspondiente de 3h en unacuenca de 300Km2

(1)Tiempo

(2)HU 4h

(3)

Incremento dela curva S

(4)

Curva S(2)+(3)

(5)

Curva Sdesfasada

(6)(4)-(5)

(7)

(6) x 43 HU3h

01234

56789

101112

1314151617181920

21

006366691

10693796858494134

27231713090603015

0

----0

06366691112129145159

170178186193197201203206

206

006366691

112129145159170178186193

197201203206206207206207

206

---0

06

366691112129145159170

178186193197201203206206

207

006366685

7663544741332723

1915100905040

01

-01

0084888113

10184726355443631

2520131207050

72

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 73: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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HIDROGRAMA SINTEacuteTICO

66

PLANParaacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

HidrogramaSinteacutetico

Hidrograma

de Snyder Construir el HU

partiendo de suscaracteriacutesticas

principales

HidrogramaAdimensional

del SoilConsevation

Service

( SCS)

73

Hidrograma de Snyder

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 74: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Hidrograma de Snyder

66

El meacutetodo de Snyder permite calcular las

caracteriacutesticas de un hidrograma unitariocorrespondiente a una precipitacioacuten efectiva de unaduracioacuten determinada

-Caudal pico por unidad de aacuterea q PR

-Tiempo de retardo o tiempo pico tPR

-Tiempo base del hidrograma t b-Anchura W ( en unidades de tiempo ) del HU al50 y al 75 del pico

74

Hidro

grama de Snyder

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 80115

66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 81115

66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 83115

GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 84115

ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 75: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma de Snyder

75

Hidrograma Unitario Estaacutendar

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 77115

66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 76: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Hidrograma Unitario Estaacutendar

Es aqueacutel para el cual la duracioacuten de la lluvia tr esta

relacionada con el tiempo de retardo t p comor p t55t =

Relaciones obtenidas por Snyder para este caso

1 t p en horas( ) 30

ct1 p LLCCt timestimes=

L = Longitud del cauce principal en Km

Lc = Longitud al centroide de la cuenca en KmC1 = 075

Ct = Coeficiente regional76

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 78115

66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 85115

PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 77: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

2 q p = m3 sKm2

p

p2

p

t

CCq

times

=

C2= 275 C p= Coeficiente regional

Condiciones para determinar Ct y C p

Si tPR = 55tR entonces tR = tr tPR = tr y q PR = q P demanera que Ct y CP se calculan mediante lasrelaciones 1 y 2

Si tPR es diferente a 55tR el tiempo de retardoestaacutendar es

4

tttt

R r

PR P

minus+=

77

Continuacioacuten

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 78: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Continuacioacuten

PR

PPPR

t

tq q

times=

3

PR

3 b

q

Ct =4 con C3= 556

( ) 081PR W q CW

minus

=5

CW = 0102 para 75

CW = 0179 para 50

78

Hidrograma Adimensional del Soil Consevation Service

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 79: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Este es otro meacutetodo sinteacutetico mediante el cual elcaudal y el tiempo estan representados en forma

adimensional es decir qq P y ttP respectivamente

79

Continuacioacuten

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 80: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Los valores de q p y t p HU adimensional del SCS seestiman utilizando un modelo simplificado de un HU

triangular

80

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 82115

VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 81: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

El aacuterea bajo el hidrograma debe ser igual a laescorrentiacutea directa correspondiente a 1mm entonces

p

PT

CAq =

C = 0208

A = Aacuterea Km2

TP

= Tiempo pico ( h ) Pr

P t

2

tT +=

81

VERIFICACIOacuteN

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 82: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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VERIFICACIOacuteN

66

La verificacioacuten puede ser realizada por las

relaciones graacuteficas desarrolladas por COPLANAR (Comisioacuten para el Plan Nacional de Recursos Hidraacuteulicos) las

cuales sirven de referencia para comparar losresultados de los meacutetodos sinteacuteticos

QP = f times q U1 times Pe ( Caudal pico)

f = 1037 ndash 0037D

q U1 = 029A072

82

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 83: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

66

bullTodas las teacutecnicas del HU descrita sonaplicable a las cuencas con aacutereas menores que2500 Km2

83

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 84: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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ESTIMACIOacuteN DE CAUDAL PICO

66

Conocidas Desconocidas

-Duracioacuten de la precipitacioacuten

-Intensidad de la lluvia

-Aacuterea de la cuenca

Precisioacuten en laestimacioacuten delcaudal pico

Variables que intervienen en la estimacioacuten delcaudal

84

PLAN

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 85: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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PLAN

66

Paraacutemetro Meacutetodo Aplicacioacuten

Caudal pico

FoacutermulaRacional

Cuando se requieraobtener el caudal dedisentildeo en obras dedrenaje urbano y

ruralSoil

ConservationSevice

Requiere tiempo picoy la escorrentiacutea

AnaacutelisisHidroloacutegico

Regional

La informacioacutenhidromeacutetrica es muyescasa

85

MEacuteTODO RACIONAL

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66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 86: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 86115

66

360

CIAQ =

Q = Caudal maacuteximo en m3s

C = Coeficiente de escorrentiacutea (dado en tablas61 y 65 del texto de hidrologiacutea de Guevara yCartaya 1992)

A = Aacuterea de la cuenca en hectaacutereasI = Intensidad de la lluvia de disentildeo al tiempo deconcentracioacuten y de frecuencia en mmh

86

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 87115

66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 88115

66

b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 89115

66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 90115

66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 91115

66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 92115

bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 87: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Tiempo de concentracioacuten (tc)

tc= to + tv

to= Tiempo de concentracioacuten del flujo superficial

Expresiones para to

en minutos

a)

4670

o

ooo

S

Ln451t

=

no= Rugosidad de Manning

Lo= Longitud de recorrido (m)

So

= Pendiente del terreno (m m)87

Continuacioacuten

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b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

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MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 88: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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b) Expresioacuten en una cuenca unidimensional

( )30

o

40

e

60

ooo

SInL447t

times

= Ie = Intensidad de lluvia efectiva

En cuencas donde el almacenaje del cauce predomina

ante el del flujo sobre el terreno el tiempo deconcentracioacuten se obtiene con la siguiente expresioacuten

[ ]minH

L01950t

38503

c

times=

H = Diferencia de elevacioacuten (m)

L = Longitud del cauce en metros88

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

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MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 89: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

MEacuteTODO DEL NRCS (SCS)

( )P

PT

AQQ lowast= 210

QP = Caudal pico (m3 s)

Q = Escorrentiacutea (mm)A = Aacuterea de la cuenca Km2

TP = Tiempo pico en horas

Si el tiempo de duracioacuten de lluvia efectiva se toma igual altiempo de concentracioacuten

cP T11T lowast=89

DESARROLLO

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 90: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Ejemplo de caacutelculo

Determine el hidrograma unitario sinteacutetico de 6

horas para una cuenca con A = 2500 Km2 L = 100Km Lc = 50 Km CP = 056 Ct = 264

tP = 075times 264 (100 times 50)03 = 255h h64455

525t r ==

Para el HU de 6h tR = 6h entonces

h8254

6644512t PR =

minus+=

q P = 0275 times 056 255 = 00064 m3s-mm

q PR = 00064 times 255 258 = 0006 m3s-Km2-mm

El caudal pico es 0006 times 2500 = 1492 m3s-mm90

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 93115

bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 91: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

W75 = 0102 times q PR -108 = 256 h

W50 = 0179 times q PR -108 = 449 h

h93q

565t

PR b ==

91

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 94115

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 92: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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bull ESTIMACIOacuteN DE CAUDALES PICO

FOacuteRMULA RACIONALQ t = 0278 CIA

bull Qt = Caudal maacuteximo para un periodo de retorno Tr en

m3

segbull C = Coeficiente de escorrentiacuteabull A = Aacuterea de la cuenca en Km 2

bull ITrD = Intensidad de la lluvia de disentildeo en mm hr para Try D=Tc

Tc (min) = 00195 ( L 3 H ) 00385 (Kirpich)

TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DE

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 93: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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bull TABLA PERIODO DE RETORNO DEL GASTO DE PROYECTO (ANtildeOS) DEOBRAS DE DRENAJE TRANSVERSAL FUNCIOacuteN BAacuteSICA

OBRAS DE

DRENAJES

TRANSVERS

AL

TIPO DE VIA

VIAS

FERREAS

VIAS

EXPRESAS

CARRETERAS

MAS

DE 2

CANALES

2

CANALES CAMINOS

VIADUCTOS 100 100 100 -- --PUENTES 100 50 50 25 25PONTONES 50 50 50 25 10

ALCANTARIL

LAS

Q gt 20 m 3 s 50 25 25 25 10 ALCANTARIL

LAS

Q lt 20 m 3 s 25 25 25 10 5

CANALES

INTERVIALES25 -- -- ---- -- -- --

TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteA

C O E F I C I E N T E D E E S C O R R E N T I A

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 94: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA COEFICIENTE DE ESCORRENTIacuteAPARA LA FORMULA RACIONALC O B E R T U R A

V E G E T A L

T I P O D E

S U E L O

P E N D I E N T E D E T E R R E N O

PRONUNCIADA ALTA MEDIA SUAVE DESPRECIABLE

50 20 5 1 Menos que 1

VEGETACIONImpermeable

semi

permeable

080

070

050

075

065

045

007

060

040

065

055

035

060

060

030

CULTIVOSImpermeable

semi

permeable

070

060

040

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

PASTOS

VEGETACION LIGERA

Impermeable

semi

permeable

065

055

035

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

HIERBA GRAMAImpermeable

semi

permeable

060

050

030

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

BOSQUE

DENSA VEGETACION

Impermeable

semi

permeable

055

045

025

050

040

020

045

035

015

040

030

010

035

025

005

Nota Para zonas que se espera puedan ser quemadas deben aumentarse los coeficientes comosigue Cultivos multiplicar por 11 Hierba pastos vegetacioacuten ligera bosques y densa vegetacioacutenmultiplicar por 13

Aacute

AREA DE

DRENAJE

COBERTURA

VEGETALTIPO DE SUELO PENDIENTE

EXTENCION COEFICIENTE C

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

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66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

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Continuacioacuten

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10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 95: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 95115

TABLA CAacuteLCULO DEL COEFICIENTE DEESCORRENTIA

Has Total Parcial Total

I BosquesSemi

permeableAlta 40 20 04 008

I I BosquesSemi

permeableMedia 555 275 035 00097

I I I PastosSemi

permeable

Alta 205 1025 05 0051

I V PastosSemi

permeableSuave 60 30 04 012

V Pastos

Semi

permeable Desp 145 725 035 0025

V I Sin veget Permeable Desp 95 475 03 0014

TOTAL ---------- ---------- ---------- 200 100 ---------- 039

MEacuteTODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE ( SCSMEacuteTODO DEL NRCS

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 96115

=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 96: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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=MEacuteTODO DEL NRCSQ P = (012 Q A ) T P

Q P = Pico de la crecida en m3 segQ = Escorrentiacutea en mmA = Aacuterea de la cuenca en Km 2

T P = Tiempo al pico en horasT P = 11 T C

Q P = (0191 Q A) T C

Q = ( P - 025 ) 3 ( P + 085 )

Q = Escorrentiacutea superficial en pulgadasP = Lluvia de disentildeo en pulgadasS = Infiltracioacuten potencial en pulgadas a la hora que comienza la tormenta

S = (1000 CN) - 10

CN = Nuacutemero de curva tiacutepica tabulado en funcioacuten de

Condiciones de Humedad (I II III)Ti o de Suelo A B C D

P(Q)

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A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 97: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 97115

A B C D

Hidroloacutegica I Suelo

II Medio

III Huacutemedo

Suelo A Muy PermeableB Permeable -A

C Impermeable -D

D Muy Impermeable

Cobertura Desnudo

Praderas

Cultivos

Bosques

Urbano

CONDICIONES

CN

1

2

3

4

CONDICIOacuteN II1

23

4

ANAacuteLISIS HIDROLOacuteGICO REGIONAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 98115

66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 98: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

En caso de no existir informacioacuten hidromeacutetrica suficiente tal que no permitaestablecer las caracteriacutesticas de la curva de frecuencia se usa el anaacutelisis de

frecuencia de creciente a nivel regional Mediante el cual se caacutelcula en formaindirecta la crecida de disentildeo de un proyecto en particular ubicado dentro de laregioacuten

98

Continuacioacuten

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidad

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 99115

66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 115115

Page 99: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Para aplicar el anaacutelisis hidroloacutegico se debe realizar la prueba de homogeneidadhidroloacutegica

Resumen del procedimiento

1 Se analizan las estaciones disponibles en la regioacutenexcluyendo las que tengan periacuteodo de registros

menor que 5 antildeos y las sometidas a efectos deregulacioacuten del caudal aguas arriba

2 Se selecciona un periacuteodo base el cual estaacute

representado por aqueacutel que incluye la maacuteximainformacioacuten posible

3 Se tabulan los datos adecuados disponibles dentrode la regioacuten

99

Contiinuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 100115

66

4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 101115

66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 102115

66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 100: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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4 Se caacutelcula el periacuteodo de retorno T para cadaregistro en cada estacioacuten mediante la relacioacuten deWeibull

m

1nT

+=

n = tamantildeo de la muestra

m = orden asignado a cada valor de la serie ordenada en forma decreciente

5 Se construye la curva de frecuencia empiacuterica paracada estacioacuten y se extrae de ella el caudal medioanual (Q233) y el caudal para un periacuteodo deretorno de 10 antildeos (Q10)

100

Continuacioacuten

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegica

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

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Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 101: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

6 Comprobar la homogeneidad hidroloacutegicamediante la prueba de Dalrymple basada en el

error estaacutendar de los estimados de la variablereducida y en la distribucioacuten de valores extremosTipo I de Gumbel dado como sigue

( )

minus=σ 1T1n

ey

y

Si se asume que σy se distribuye normalmente el 95 de los estimados debeestar entre plusmn 2σy del valor maacutes probable Para T = 10 antildeos se tiene

n

e6702

y

y

minus

=σ101

Continuacioacuten

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 104115

66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 102: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

como para T = 10 la variable reducida es y = 225 los liacutemites de confianza al 95seraacuten

n

36252 plusmn

Utilizando esta ecuacioacuten se construye una tabla yo graacutefico que muestre los liacutemitesde confianza para la prueba de homogeneidad

102

Continuacioacuten

Liacute it d fi l aacuteli i d h id d hid loacute i

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 103115

66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 105115

66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 103: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Tamantildeo demuestra (n)

Liacutemite inferior Liacutemite superior

Y - 2σy Ti Y + 2σy Ts

5 -059 12 509 160

10 025 18 425 70

20 083 28 367 40

50 135 44 315 24

100 162 56 288 18

Liacutemites de confianza para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica

103

Continuacioacuten

7 S l l l l ioacute Q Q d t ioacute

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

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Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 104: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

7 Se calcula la relacioacuten Q10Q233 para cada estacioacuten yse obtiene la relacioacuten promedio para la regioacuten Se

determina el Q10 teoacuterico modificado multiplicandola relacioacuten media por Q233 de cada estacioacuten luegousando la curva de frecuencia individual (TE) seobtiene el periacuteodo de retorno del Q10 modificado

8 Se determina el periacuteodo de registro efectivo (Ne) decada estacioacuten como el nuacutemero de antildeos de registromaacutes la mitad del registro rellenado por correlacioacuten

9 Se graacutefica TE vs Ne luego los puntos que caenfuera de los liacutemites de confidencia indican falta dehomogeneidad y las estaciones correspondientedebe ser excluida de la regioacuten

104

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

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pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

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Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

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MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 105: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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10 La regionalizacioacuten se resume en elestablecimiento de dos tipos de relaciones La

primera muestra la dependencia del caudal Q233

con el aacuterea y la segunda la denominada curva defrecuencia compuesta o regional (Q10 Q233 vs T)

Con estas relaciones se caacutelcula la curva defrecuencia para una cuenca que se encuentra en laregioacuten

105

DESARROLLOEn la ilustracioacuten del meacutetodo se uso la informacioacuten baacutesica proveniente de cuatro

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 106115

66

pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

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66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

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66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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pcuencas para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la regioacuten andinadonde se ubica la cuenca del riacuteo Capaz y siete cuencas para la regionalizacioacuten dela crecida maacutexima anual

Periacuteodo de registro Paraacutemetro

Ndeg Riacuteo Estacioacuten Observado Comuacuten Relleno

(antildeos)Aacuterea

(Km2)Q233

(m3s)Q10

(m3s)

1 Chama Mucuruba 969 - 75 1969 - 75 2 365 32 60

2 Motataacuten Agua Viva 1963 - 70 1969 - 75 5 4200 406 702

3 Chama Ejido 1964 - 75 1969 - 75 0 1130 223 409

4 Escalante La Ferreira 1963 - 75 1969 - 75 0 3920 332 465

Datos baacutesicos para el anaacutelisis de homogeneidad hidroloacutegica de la

regioacuten occidental de los Andes de Venezuela106

Continuacioacuten

El caacutelculo de la curva de frecuencia regional se presenta en forma tabular

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g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 113115

GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 114115

MENSAJE FINAL

GIGO

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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Page 107: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 107115

66

g p

Caudales Maacuteximos para periacuteodos de retorno T dados

Est Aacuterea T = 5 T = 10 T = 20 T = 50 T = 100

Km2 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233 QT QTQ233

1 365 48 150 60 188 71 222 85 266 96 300

2 4200 574 141 702 173 823 203 982 242 1100 271

3 1130 329 148 409 183 486 218 596 267 660 296

4 3920 408 123 465 140 520 157 592 178 645 194

Media 141 171 200 238 240

Deduccioacuten de la curva de frecuencia regional para la regioacuten y de las relacionesQ TQ 233

107

ContinuacioacutenCurva de frecuencia compuesta para la regioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 108: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 108115

66

Periacuteodo de retorno en antildeos

Probabilidades

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

0

10

20

30

Q Q 2 3 3

108

Continuacioacuten

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httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 109115

66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 109: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Los caacutelculos del periacuteodo de retorno teoacuterico (TE) y el periacuteodo de registr efectivo (Ne) para la prueba de hogeneidad se presentan en forma tabular y graacutefica

Est QTQ233 Q233Q10

TE

K

TE

TE

(antildeos)

NE

(antildeos)

Prueba dehomoge-neidad

Observa-ciones

1 171 32 55 144 7 13 Dentro delrango de losliacutemites deconfidenciaal 95

La regioacuten eshidroloacutegi-camente

homogeacutenea

2 171 406 694 166 9 15

3 171 233 381 145 8 12

4 171 332 568 303 24 12

109

Continuacioacuten

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidental

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 110115

66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 110: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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66

Resultados de la prueba de homogeneidad hidroloacutegica para la zona occidentalde los andes venezolanos

1000

100

105

1

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Liacutemite de confidencia inferior (Ti)

Liacutemite de confidencia superior (Ts)

Longitud efectiva de registro en antildeos NE

110

ContinuacioacutenLa relacioacuten entre Q 233 y el aacuterea se ajusta a la siguente expresioacuten

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 111115

66

A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 111: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

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A34087Q 332 +=(r = 0931)

Q 233 sedaenm3 s y A e n K m2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

250

500

750

1000

1500

C a u d a l ( m 3 s )

Aacuterea (Km2

)

Q 233 = 8736 + 036A

r2 = 093

111

ContinuacioacutenPor medio de la ecuacioacuten anterior se estima el valor de Q 233 combinando estevalor con la curva de frecuencias compuesta se determina la curva de frecuencia

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

66113

MENSAJE FINAL

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

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MENSAJE FINAL

GIGO

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Page 112: 1. Hidrología Conceptual P(Q)

7162019 1 Hidrologiacutea Conceptual P(Q)

httpslidepdfcomreaderfull1-hidrologia-conceptual-pq 112115

66

1 5 10 5 10 30 40 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99 995 997 998 999

2 5 10 20 50 100

200

500

700

1000

100

300

600

800

200

C a u d a l m aacute x i m o ( m 3 s )

Probabilidades

Periacuteodo de retorno

pde la cuenca problema

112

GENERALIZACIOacuteN

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

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MENSAJE FINAL

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MENSAJE FINAL

GIGO

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GENERALIZACIOacuteN

bull La foacutermula Racional es aplicable a todas lascuencas que tengan superficie hasta 500

hectaacutereasbull El anaacutelisis hidroloacutegico regional es usadopara calcular la curva de frecuencia encualquier cuenca que esteacute dentro de laregioacuten en estudio y que carezca deregistros

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MENSAJE FINAL

GIGO

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