Manuel Gómez

Información de lluvia a Información de lluvia a utilizar en SWMM 5.0utilizar en SWMM 5.0

Introducción

SWMM es un modelo hidrológico e hidráulico

Para que funcione como modelo hidrológico es necesario introducir datos de lluvia– Saber cómo introducir datos de lluvia a

SWMM 5.0.– Saber cómo obtener estos datos de lluvia.

Herramientas de cálculo

Cómo obtener datos de lluvia

Información de lluvia, requisito de base para el estudio

0

5

10

15

20

25

30

35

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Duración (minutos)

Pre

cipi

taci

ón (m

m)

Lluvia histórica registrada

Diseño con serie temporal de lluvias

Lluvia de Proyecto

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Duración (minutos)

Pre

cip

itac

ión

(m

m)

Lluvia histórica

Elección de un suceso de lluvia histórica, que está vivo en la memoria de la población.

Muchas veces no es fácil porque cuando hay fuertes lluvias se malogran los medidores.

Dificultad a veces de asignar un periodo de retorno claro.

Serie temporal de lluvia

Trabajo con la información histórica del observatorio, de todos los años que se disponga.

Analizar los procesos de transformación lluvia/caudal y cálculo hidráulico.

Para el diseño propuesto, verificar cuántas veces se supera la capacidad de desagüe.

Series temporales de lluvia

Obtener frecuencia de inundación de un diseño de la red.

Es un procedimiento ideal e idóneo Se necesita disponer la serie temporal,

con un número de años suficientemente largo (50 o más años)

Lluvia de proyecto

Seleccionar una lluvia (en ocasiones no real, sino elaborada) a la que se asigna un período de retorno.

Se trabaja con una sola lluvia más sencilla y menor coste.

Para su obtención se necesita como mínimo la curva IDF

Nivel de información habitual

Datos de precipitación en 24 horas24 horas Nivel de detalle insuficiente (problemas en

zonas urbanas de pocas horas o de minutos) Dificultad de desagregar datos

– Proponer relaciones entre lluvias de duración D y las de duración 24 horas

– Problemas debidos a que el dato de lluvia en 24 horas puede ser fruto de 2 ó mas sucesos de lluvia

Obtención de curvas IDF

Disponibles en algunos observatorios Obtenidas a partir del análisis de una serie

histórica de sucesos de lluvia (20/30 años) Si no se dispone:

– Opción de establecer una IDF sintética

(procedimiento de la Instrucción de Carreteras 5.2-IC)

Expresión de la IDF sintética

Expresión propuesta por la DGC

» Relación entre duración e intensidad media máxima

128

2824 1.0

1.01.0

.24

)(),(

D

h FRTP

TDI

D

I

24

1

I

I FR

Hietograma de Proyecto

Conocida la cantidad de precipitación para un periodo de retorno, se debe repartir temporalmente dicha lluvia

Lluvias de proyecto, obtenidas a partir de: Patrones de Intensidad de Lluvia o Curva Intensidad - Duración - Frecuencia.

Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitación en cada región

Los patrones de distribución más conocidos son:– Distribución de Huff– Distribución del Soil Conservation Service

Patrones de intensidad de lluvia

Patrones de intensidad de lluvia

Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitación en cada región

Los patrones de distribución más conocidos son:– Distribución de Huff– Distribución del Soil Conservation Service

Patrones de intensidad de lluvia

Distribución de HuffP

reci

pita

ción

Tiempo

1º 2º 3º 4º

Pre

cipi

taci

ón

Tiempo

1º 2º 3º 4º

Pre

cipi

taci

ón

Tiempo

1º 2º 3º 4º

Pre

cipi

taci

ón

Tiempo

1º 2º 3º 4º

Distribución de precipitación acumulada en función del tiempo que corresponde al primer cuartil, y para diferentes patrones de probabilidad

Patrones de distribución temporal de Huff

10% de Probabilidad

0

10

20

30

40

50

60

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo de Duración de la tormenta en %

Llu

via

tota

l en

%

90% de Probabilidad

0

10

20

30

40

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo de Duración de la tormenta en %

Llu

via

tota

l en

%

50% de Probabilidad

0

10

20

30

40

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo de Duración de la tormenta en %

Llu

via

tota

l en

%

Distribución del S.C.S.

0.0

0.5

1.0

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Tiempo (horas)

Frac

ción

de

la L

luvi

a en

24

hora

s

IA

I

IIIII

Patrones de Distribución de Lluvia SCS

HIETOGRAMA TIPO I

0.0

0.1

0.2

0.3

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tiempo de tormenta (horas)

Frac

cio

n d

e la

lluv

ia c

aida

e

n 24

hor

asHIETOGRAMA TIPO IA

0.0

0.1

0.2

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tiempo de tormenta (horas)

Frac

cion

de

la ll

uvia

cai

da

en 2

4 ho

ras

HIETOGRAMA TIPO II

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tiempo de tormenta (horas)

Frac

cion

de

la ll

uvia

cai

da

en 2

4 ho

ras

HIETOGRAMA TIPO III

0.0

0.1

0.2

0.3

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Tiempo de tormenta (horas)

Frac

cio

n d

e la

llu

via

caid

a e

n 2

4 h

ora

s

Patrones de precipitación: resumen

Planteamiento recomendable, pero con patrones propios extraídos en el observatorio

No utilizar patrones derivados de observatorios diferentes: reflejo de situaciones meteorológicas que no tienen nada que ver con nuestra zona de estudio

Obtención de patrones locales a partir de registro de tormentas de algunos años (5-8)

Tormentas de proyecto apartir de curvas I.D.F.

Lluvia constante o en bloque

Tormenta Triangular

Tormenta tipo Sifalda

Lluvias doble Triángulo

Método de los Bloques Alternados

Lluvia Constante o en Bloque

Inte

nsi

dad

DuraciónT

Curva I.D.F

V = IT * T

IT

Lluvia Triangular

maxIh 2

Tdrta .

Tdrtb ).1(

2Tdh

TdIV max

Lluvias tipo Sifalda

0.25 D0.25 D D

I

0.5 D

2.3 Im

1.0 Im

0.15 Im 0.20 Im

B

AC

VOLUMEN DE LLUVIA

A = 14.11 %B = 56.44 %C = 29.45 %

Lluvias doble triángulo

4 h.3 h.

P2 (3 años P.R.)

P1 (10 años P.R.)

D

I

30 mint

Método de los bloques alternados

I5’

I10’

I15’

Proceso de cálculo

Lluvia del bloque 1– Pbloque1 = I5’ x 5’

Lluvia del bloque 2:– Pbloque2 = I10’ x 10’ – I5’ x 5’

Lluvia del bloque 3– Pbloque3 = I15’ x 15’ - I10’ x 10’

Pbloque1

Pbloque2

Ejemplo: Cálculo con Modelo Bloques Alternados

031.19)(44.477,4

)/(

mintI hramm

Duración Intensidad Lluvia Acum Incre. Lluvia Int. Bloque Int. Bloquemin mm/hra mm. mm. mm/hra ordenado

5.00 186.32 15.53 15.53 186.32 16.6710.00 154.23 25.70 10.18 122.14 22.5415.00 131.57 32.89 7.19 86.25 32.1620.00 114.71 38.24 5.35 64.15 49.5825.00 101.69 42.37 4.13 49.58 86.2530.00 91.32 45.66 3.29 39.47 186.3235.00 82.87 48.34 2.68 32.16 122.1440.00 75.85 50.57 2.23 26.72 64.1545.00 69.93 52.44 1.88 22.54 39.4750.00 64.86 54.05 1.61 19.28 26.7255.00 60.48 55.44 1.39 16.67 19.2860.00 56.65 56.65 1.21 14.56 14.56

Hietograma de Intensidades

16.67 22.5432.16

49.58

86.25

186.32

122.14

64.15

39.4726.72

19.28 14.56

0

50

100

150

200

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

Bloques de 5 minutos

Inte

nsi

dad

(m

m/h

)

Herramientas de calculo

Calculo de Periodo de retorno, usando modelo de distribución de Gumbel, LogPearson III y SQRT-ET

Distribución de la lluvia por el método de Bloques Alternados y exportación de archivos capaces de leer SWMM