Aspectos Hidrologicos 693916

IRRIGACION

ASPECTO HIDROLOGICOS

CICLO HIDROLOGICO DEL AGUA

CUENCA HIDROGRAFICA Características Geométricas de una Cuenca Area (A) Perimetro (P) Longitud de curso principal

Variables Estáticas    

Geología Cobertura Vegetal Relieve Aspectos Socio-económicos

Variables Dinámicas . Precipitación . Caudal

Una cuenca produce dos tipos de caudales : Caudal Líquido y Caudal Sólido. Caudal líquido • El aporte líquido de una cuenca representa mediante el “hidrograma”

Hidrograma de tormenta

Caudal Sólido • El aporte sólido puede representarse también mediante el “sedimentograma”

Comparación entre un hidrograma “Q” y un sedimentograma “Qs”

Estudio de la Cuenca Definición.- Es el área de terreno donde todas las aguas provenientes de la precipitación se unen para formar un solo curso de agua. Delimitación.- La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel, siguiendo las líneas de las altas cumbres.

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Precipitación Media en la Cuenca

A partir de las lluvias medidas en los pluviómetros es posible calcular la precipitación media en la cuenca. Singularmente útil resulta la precipitación media anual en la cuenca. Para los cual se usan tres métodos que son: 1.- Promedio Aritmético.- Si: p1, p2,p3,…., pn son precipitaciones anuales observadas P = (p1+p2+p3+…+pn)/n Resulta buenos resultados cuando el número de pluviómetros es grande.

2.- Polígono de Thiessen.- El método consiste en: * Unir las estaciones formando triángulos * Trazar las mediatrices de los lados de los triángulos formando polígonos. Cada polígono es el área de influencia de una estación. * Hallar los áreas de influencia de c/estac. * Si: p1, p2, …, pn son las correspondientes precipitaciones anuales.



La precipitación anual media en la cuenca es: P = (p1a1 + p2a2 + ….+ pnan) a1 + a2 + …….+ an

3.- Curvas Isoyetas.- Está conformado por líneas de igual precipitación para lo cual se desarrolla de la siguiente manera: * Trazar las isoyetas, interpolando entre las diversas estaciones de modo similar a como se trazan las curvas de nivel

* Hallar las áreas a1, a2, a3,…an entre cada 2 isoyétas continuas. * Si po, p1, p2, ….., pn son las precipitaciones anuales representadas por las isoyetas respectivas, entonces: (po+p1)a1 + …..+ (pn-1 + pn)an P=

2 2 a1 + a2 + ……..+ an



a)

b)

c)

Características Principales de la Precipitación Intensidad: Es la altura de la lluvia expresada en milímetros en un periodo de tiempo seleccionado (mm/día, mm/hr) Frecuencia: Es el tiempo en años en que una lluvia de cierta intensidad y duración se repite con las mismas características. Duración: tiempo que dura la tormenta

Intensidad: La pendiente en un punto dado de la curva que registra la lluvia es la intensidad de la lluvia, en términos infinitesimales es: I = δh/ δt

Métodos de cálculo de Caudal * Método Racional: Si la lluvia se aplica a un ritmo constante en una superficie impermeable el escurrimiento tendría el mismo ritmo. Q = (c.i.A)/360 C : Coeficiente de escurrimiento I : Intensidad en mm/hr A : área en Has Q : gasto en m3/seg.

Determinación de máximas avenidas La determinación de la máxima avenida de acuerdo a un periodo de retorno establecido es de suma importancia para la seguridad de las obras hidráulicas ya que pueden ocasionar la falla de dichas obras o daños mayores.

Formulas empíricas de Máximas Avenidas Formula de SANTI: Se expresa: Qmáx. = C.(A)1/2 para A< 1000km2 Qmáx. = C.(A)2/3 para A> 1000km2 a)

Los valores de C son: C = 33 para T = 100años C = 50 T = 500 años C = 66 T = 1000años

b) Formula de FORTI Para precipitaciones máximas de 400 mm/día Qmax(m3/seg) = 3.25*500/(A+125) + 1 Para precipitaciones máximas de 200mm/dia Qmax(m3/seg) = 2.25*500/(A+125) + 0.5 Donde: A = área en km2

c) Fórmula de POSETI Qmax(m3/seg) = (k*Hm)(Sm+Sp/3)/L Donde: Hm = lámina de máxima precipitación de 24hrs. En mm L= Longitud máxima del cauce principal en km. Sm = Area de la parte montañosa de la cuenca en km2 Sp = Area de la parte plana de la cuenca en km2 K = Coeficiente que varía entre 700 <800

d) Formula de KUICHLING Para crecidas ocasionales Qmax = 44000/(A+170) +20 Para crecidas excepcionales Qmax = 127000/(A+370) +7.4 Donde: A = área de la cuenca en millas cuadradas Q = en pies3/seg/milla cuadrada

e) Fórmula de MEYER Qmax = 1.75*C*A1/2

Donde: A = área en km2 C = varía entre 30 ≤ C ≤ 100

 -

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Estudios de Hidrología e Hidráulica El estudio de hidrología e hidráulica es necesario a fin de obtenerse los datos para el diseño de las estructuras hidráulicas Objetivos Generación de caudales de máxima avenida para el estudio y los efectos de los caudales. Conocer los caudales mínimos en época de estiaje, y tener presente estos caudales a fin hacer un uso racional del agua.

Descargas Máximas Es conveniente recabar la información de todas las descargas máximas de las estaciones de aforos confiables, que corresponden a cada año. El periodo de máximas descargas se da por lo general en los meses de Enero a Marzo y excepcionalmente en Abril y es debido a las precipitaciones en la parte media y alta de la cuenca, que definen el periodo de avenida.

Los meses de Setiembre a Noviembre, se caracterizan por presentarse en dicho periodo las descargas mínimas que dan en el periodo de estiaje. Son estos valores extremos que permiten efectuar el análisis hidrológico para el diseño de obras hidráulicas de control, almacenamiento, regulación y balance de recurso hídrico.

Métodos de determinación de Máximas Avenidas 1.- Métodos Empíricos Constituye las formulas empíricas, las cuales en la actualidad son pocas usadas por la existencia de otros procedimientos y la aplicación de la informática. Ante la escasez de datos se opta por estas fórmulas, para conocer en forma rápida la magnitud del máximo caudal, que puede ser comparado con datos reales de cuencas vecinas o similares.

2.- Métodos Históricos Permiten conocer la máxima avenida registrada para un periodo determinado, en base a la recopilación de datos sobre las avenidas ocurridas. Así mismo permiten conocer o estimar una probable avenida mayor a la máxima conocida. Las dificultades son: - Carencia e insuficiencia de datos. - Calidad de información. - El cálculo de la avenida en base a los datos recabados, es referido a niveles y no a gastos.

3.- Método de correlación hidrológica. Se aplica cuando no se cuenta con datos hidrológicos y pluviométricos; en este caso se aplica la correlación con datos de máximos caudales de una cuenca vecina o próxima, cuyas características en sus aspectos topográficos, geológicas, suelos, y tipos de cobertura, sean similares a la cuenca en estudio. Esto permite un adecuado manejo de la información y estimación racional de las avenidas.

4.- Métodos Directos La aplicación de estos métodos no deben obviarse aunque no cuentan con metología hidrológica, mayormente permiten obtener información bastante útil, sobre todo para fijar con precisión la altura de niveles alcanzados por el agua en tiempos pasados y permite conocer el gasto máximo instantáneo. Para determinar la máxima descarga, la altura de esta se determina por las huellas o rastros dejados en las paredes de la caja del río. Para el cálculo se aplica generalmente la fórmula de MANNINGSTRICKER, con los valores Ks.

5.- Métodos Hidrológicos Tiene como objetivo la representación matemática del proceso o fenómeno de la formación de la avenida. Se estima precipitaciones pluviométricas de duración y periodo de retorno determinado, se calcula el escurrimiento que se genera en un punto de la corriente estudiada, hasta establecer o dibujar el probable hidrograma.

Reproducen en forma aceptable el fenómeno, en base a parámetros como precipitaciones máximas y característica físicas de la cuenca. Existen desventajas al extrapolar algunas de sus variables, por la irregularidad de las lluvias en la cuenca, y determinar las perdidas por infiltración, que pueden distorsionar al estimar las avenidas a partir de las lluvias. Entre los métodos hidrológicos son. - Método de Hidrograma unitario. - Método de Isócromas (racional) - Métodos de Isoyetas.