estimaciÓn de caudales extraordinarios -...

ESTIMACIÓN DE CAUDALES EXTRAORDINARIOS

JOSÉ CARLOS ROBREDO SÁNCHEZPROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD

UNIDAD DOCENTE DE HIDRÁULICA E HIDROLOGÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL

E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTESUNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

385.0387.0

⋅=

HLtc

MÉTODOS DE CÁLCULO:

•FÓRMULAS EMPÍRICAS•ISOCRONAS•FÓRMULA RACIONAL•HIDROGRAMA UNITARIO•MÉTODOS DISTRIBUIDOS

FÓRMULAS EMPÍRICAS

GARCÍA NÁJERA:

)4.0()5.0()025.01()1(

)525.042( 2KmAAAA

AApaqp <+⋅⋅+⋅+⋅⋅+⋅⋅

=

)5.24.0()74.521.12( 2KmAApaqp <<+⋅⋅⋅=

)5.2()5.0()025.01()1(

)525.042( 22

KmAAAA

AApaqp >+⋅⋅+⋅+

⋅⋅+⋅⋅=

a, depende de la vegetaciónp, depende del relieve

FÓRMULA RACIONALEscorrentía = C⋅I constante durante toda la precipitación

IQ

ttc

IQ

ttc

tr

tr + tc

IQ

ttc 2·tc

tc

6.3AICqp⋅⋅

=

Coeficiente de escorrrentía C

Arenas Margas Arcillas y margas Arcillas impermeables

Bosque Llano 0.10 0.30 0.40

Ondulado 0.25 0.35 0.50

Accidentado 0.30 0.50 0.60

Pastos Llano 0.10 0.30 0.40

Ondulado 0.16 0.36 0.55


Cultivo Llano 0.30 0.50 0.60

Ondulado 0.40 0.60 0.70


Schwab, Frevert, Edminster y Barnes en 1971

J.R. TÉMEZ, "Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales"

( ) ( )( )224

2424

1123

o

oo

PPPPPPC

⋅+⋅+⋅−

=

6.3AICKqp⋅⋅

⋅=

2.1≈K P'o = Po ⋅ k

K=1k(Po)=1

K=1.2k(Po)=1

K=1k(Po)=3

K=1.2k(Po)=3

k(Po)=3

Area efectiva

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

tiempo (min)

Area

(Km

2) Sacum.Sacum.Km2

Caudal

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120

tiempo (min)

Caud

al (m

3/s)

k(Po)=3

Area efectiva

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200

tiempo (min)

Area

(Km

2) Sacum.Sacum.Km2

Caudal

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

0 50 100 150 200

tiempo (min)

Cau

dal (

m3/

s)

k(Po)=1

Caudal

0

50

100

150

200

250

300

0 20 40 60 80 100

tiempo (min)

caud

al (m

3/s)

Area efectiva

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100

tiempo (min)

area

(Km

2) Sacum.Sacum.Km2

Escorrentía = C·I·D = 0.55 · 1.8099 · 1 = 1 mm H.U.

Area efectiva

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150

tiempo (min)

Area

(Km

2) Sacum.Sacum.Km2

Caudal - Hidrograma Unitario

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0 50 100 150

tiempo (min)

caud

al (m

3/s)

K=1.2k(Po)=2

k(Po)=2

Area efectiva

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300

tiempo (min)

area

(Km

2) Sacum.Sacum.Km2

Caudal

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200 250 300

tiempo (min)

caud

al (m

3/s)

HIDROGRAMA UNITARIO

Proporcionalidad en la respuesta de la cuenca. Por ejemplo: una escorrentía de 4 mm. origina, en todo momento, un caudal dos veces superior que el que originaría una escorrentía de 2 mm.

Superposición de hidrogramas. El hidrograma resultante de una precipitación es la suma, ordenada a ordenada, de los hidrogramas producidos por partes de esta precipitación consideradas por separado.

Invariabilidad en el tiempo. El H.U. no depende de la escorrentía, sino sólo de las características morfológicas de la cuenca. Dos escorrentías iguales siempre darán dos hidrogramas iguales.

t(h) HU1 E1 HU2 E2 Q(t)0,5 2

0,00 0,00 0,00 0,000,17 0,49 0,24 0,240,33 0,77 0,38 0,380,50 3,14 1,57 0,00 0,00 1,570,67 3,75 1,88 0,49 0,97 2,850,83 1,76 0,88 0,77 1,53 2,421,00 0,09 0,05 3,14 6,28 6,331,17 0,00 0,00 3,75 7,50 7,501,33 1,76 3,53 3,531,50 0,09 0,19 0,191,67 0,00 0,00 0,00

x =

+ =(Intervalos de 10 minutos)

H.U. USDA SOIL CONSERVATION SERVICE (1955, 1971)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5 6

t/tp

Q/Q

p

- - 0 , 1 0 0 , 0 3 0 , 2 0 0 , 1 0 0 , 3 0 0 , 1 9 0 , 4 0 0 , 3 1 0 , 5 0 0 , 4 7 0 , 6 0 0 , 6 6 0 , 7 0 0 , 8 2 0 , 8 0 0 , 9 3 0 , 9 0 0 , 9 9 1 , 0 0 1 , 0 0 1 , 1 0 0 , 9 9 1 , 2 0 0 , 9 3 1 , 3 0 0 , 8 6 1 , 4 0 0 , 7 8 1 , 5 0 0 , 6 8 1 , 6 0 0 , 5 6 1 , 7 0 0 , 4 6 1 , 8 0 0 , 3 9 1 , 9 0 0 , 3 3 2 , 0 0 0 , 2 8 2 , 2 0 0 , 2 1 2 , 4 0 0 , 1 5 2 , 6 0 0 , 1 1 2 , 8 0 0 , 0 8 3 , 0 0 0 , 0 6 3 , 2 0 0 , 0 4 3 , 4 0 0 , 0 3 3 , 6 0 0 , 0 2 3 , 8 0 0 , 0 2 4 , 0 0 0 , 0 1 4 , 5 0 0 , 0 1 5 , 0 0 -

t/tp Q/Qp

tl = 0.6 · tc (utilizando la fórmula de California para tc)tp = D/2 + tltb = 2.67 · tp

qp = 0.208 ·Atp

UNIDADES:Tiempos, horasA, Km2q, m3/s

Obtención del hidrograma total

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

tiempo (horas)

caud

al (m

3/s) hu

i1i2i3total

Obtención del hidrograma total

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

tiempo (horas)

caud

al (m

3/s)

hui1i2i3i4total

HIDROGRAMA UNITARIOComparación de HU (D=1h)

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35

tiempo (horas)

caud

al (m

3/s)

HU(Q=1mm) de P=1mm HU(Q=1mm) de P=50mm HU(Q=1mm) de P=25mm HU adimen. SCS HUT TEMEZ HU P=50/D=0.2 (400)

estimaciÓn de caudales extraordinarios -...

Documents