CURSO DE HIDROLOGIA GENERAL IC441

HIDROLOGIA GENERAL (IC-441)ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGAIng. Angel Y. Urbano MartinezPRACTICA N05AYACUCHO PERU 2015

Ing. ngel Y. Urbano MartnezDESCARGAS MAXIMAS

5.1. OBJETIVOS E IMPORTANCIA:Los proyectos hidrulicos son de dos tipos: los proyectos que se refieren al uso del agua y los que se refieren a la defensa contra los daos que ocasiona el agua. Los proyectos tpicos de uso del agua son los de abastecimiento de agua potable, los de irrigacin y los de aprovechamiento hidroelctrico; comprenden, adems, los de navegacin, recreacin y otros. Los proyectos tpicos de defensa son los de drenaje urbano, drenaje vial y drenaje agrcola; comprenden, adems, los de encausamiento de ros, los de defensa contra las inundaciones y otros.5.1.1 Generalidades:Ing. ngel Y. Urbano Martnez

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El rio Rmac en poca de estiajeEl rio Rmac en su mxima avenida

Ing. ngel Y. Urbano Martnez

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.1.2 Importancia 5.1. OBJETIVOS E IMPORTANCIA:Importancia del anlisis de caudales mximos:Muros de encauzamientoAlcantarillasVertedores de excesosLuz en puentesEtc.b) Magnitud del Caudal de diseo depende de:Importancia y costo de la obraVida til de la obraConsecuencias de falla de obra (daos infraest., vidas humana)Estos factores determinarn el TR que se asuma para el diseo. a) Diseo:Sistemas de drenajeAgrcolasAeropuertosCiudadesCarreteras

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.3.1 Periodo o Tiempo de Retorno (TR)5.3. ANALISIS DE FRECUENCIAPerodo de retorno (TR) para un caudal de diseo:Se define, como el intervalo de tiempo dentro del cual un evento de magnitud Q, puede ser igualado o excedido por lo menos una vez en promedio.Si un evento igual o mayor a Q, ocurre una vez en T aos, su probabilidad de ocurrencia P, es igual a 1 en T casos, es decir:

Donde:P = Probabilidad de ocurrencia de un caudal QTR =Periodo de retorno

Ing. ngel Y. Urbano MartnezLa probabilidad de que el evento, ocurra al menos una vez en n aos sucesivos, es conocida como riesgo o falla R:5.3.1 Periodo o Tiempo de Retorno (TR)5.3. ANALISIS DE FRECUENCIA

Con el parmetro riesgo, es posible determinar cules son las implicaciones, de seleccionar un TR dado de una obra, que tiene una vida til de n aos.Ejemplo: Determinar el riesgo o falla de una obra que tiene una vida til de 15 aos, si se disea para un TR de 10 aos.

Tiene una probabilidad del 79.41% de que la obra falle durante su vida til

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.3.2 Tiempo de concentracin (TC)5.3. ANALISIS DE FRECUENCIASe atribuye muy comnmente el TC al tiempo que tarda una partcula de agua cada en el punto de la cuenca ms alejado (segn el recorrido de drenaje) del desage en llegar a ste.Los autores han obtenido formulaciones del TC, a partir de caractersticas morfolgicas y geomtricas de la cuenca. Se muestran algunas de esas frmulas empricas:Mtodo de KirpichMtodo de CaliforniaMtodo de TemezMtodo de U.S. Corp. Ing. (Para Quebradas y microcuencas)

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.3.3 Precipitacin de diseo (Pmax24)5.3. ANALISIS DE FRECUENCIAEl conocimiento de las tormentas mximas observadas y probables para el periodo de 24 horas en el pas, regin o cuenca hidrolgica, es importante en la elaboracin de los estudios bsicos para la planeacin, diseo, construccin y operacin de obras hidrulicas necesarias en el aprovechamiento del recurso agua, as como tambin para la proteccin contra sus excesos en el drenaje pluvial de poblaciones, zonas agrcolas y vas de comunicacin.5.3.4 Anlisis de frecuenciaSe basa en las diferentes distribuciones de frecuencia utilizadas en el anlisis de eventos hidrolgicos mximos.

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (1)5.4.1 Mtodo de Niveles Mximos

Donde:Qmax= Caudal mximo por huellas (m3/s).R = Radio hidrulico promedio=A/P (m) A = rea hidrulica promedio (m2)P = Permetro mojado (m)n = Coeficiente de rugosidad S = Pendiente (m/m)ymax = Tirante mximo hasta el nivel de la huella observada (m).

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (2)5.4.2 Mtodo Racional

Donde:Qmax = Caudal mximo o de diseo en la seccin en estudio (m3/s).C = Coeficiente de escorrenta (adimencional) (Tablas).I = Intensidad de la precipitacin pluvial mxima, previsible, correspondiente a una duracin igual al tiempo de concentracin y a un periodo de retorno (mm/hr).A = rea de la cuenca (Km2).Para pequeas cuencas (rea de 2.5 a 10 Km2). Aplicado mayormente para diseo de alcantarillas y obras de drenaje vial.

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (3)5.4.3 Mtodo Racional Modificado de Temez

Para cuencas (rea < 770 Km2) y Tc entre 0.25 y 24 horas.Coeficiente de uniformidad (K)

Intensidad de Precipitacin (I)

Coeficiente de Escorrenta (C)

A : rea de la cuenca (Km2)Pd : Precipitacin mxima diaria (mm)Po : Umbral de escorrenta:Po = (5000/CN)-50CN : Nmero de curvaP : Precipitacin mx. corregida (mm)P = kA*PdkA : Factor reductorkA = 1 log(A/15)Tc : Tiempo de concentracin (horas)

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (4)5.4.4 Mtodo de Mac MathDonde:Qmax = mxima avenida o caudal de diseo para un periodo de retorno (m3/s).C = coeficiente de escorrenta (adimensional)-TABLAS.P24,TR= Precipitacin mxima para TR.TR = Periodo de retorno (aos).A = rea de la cuenca (Km2).S = Pendiente del cauce principal (m/Km).

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (5)5.4.5 Mtodo de Curva Nmero o SCSEs otro mtodo para calcular el caudal mximo o de diseo mediante datos de precipitacin mxima en 24 horas, utiliza distribuciones normales, de Gamma, Gumbel, Pearson o de 3 parmetros. (2.5 < A< 20 km2).

Donde:Qmax = Caudal mximo o caudal de diseo para un tiempo de retorno (m3/s).Q = Escurrimiento acum. para diferentes periodos de retorno (mm).S = Infiltracin potencial mxima (mm).P24,TR= Precipitacin mxima en 24 horas de la serie histrica para TR CN = Coeficiente curva nmero (adimensional)

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (6)5.4.6 Mtodo de Hidrogramas Sintticosa) Hidrograma Triangular de SCSb) Hidrograma Unitario de SnyderSnyder defini el hidrograma unitario estndar como aquel cuya duracin de lluvia tr est relacionada con el retardo de cuenca tp.Con base en la revisin de un gran nmero de HU, el SCS sugiere este hidrograma donde el tiempo est dado en horas y el caudal en m3/s.cm.tr = 1.67 TQp = 2.08A/tptp = 0.6 Tctr = Tiempo de retardoQp = Caudal picotp = tiempo pico

Ing. ngel Y. Urbano Martnez5.4. PREDICCION DE DESCARGAS MAXIMAS (7)5.4.7 Sistema de Modelamiento Hidrolgico HMSEl Sistema de Modelado Hidrolgico es una aplicacin desarrollado por el Centro de Ingeniera Hidrolgica (HEC-Hydrologic Engineering Center) del Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito de los Estados Unidos (US Army Corps of Engineers).

Con el modelo HEC-HMS, se puede simular la respuesta que tendr la cuenca de un ro en su escurrimiento superficial, como producto de la precipitacin, mediante la representacin de la cuenca como unsistema interconectado de componentes hidrolgicos e hidrulicos.