Asignatura: Obras Hidráulicas 2 Cálculo de zonas inundables EJEMPLO CUENCA LOURO Calcular el...

Asignatura: Obras Hidráulicas 2

Cálculo de zonas inundables

EJEMPLO CUENCA LOURO

Calcular el caudal de avenida asociado a períodos de retorno de 100 y 500 años

A = 137.3 km2 (88% de la cuenca)

L = 25.9 Km

J = 0.164

i = 0.022 (Δz=592-22)

Hm=187m

Usos del suelo bosque mixto (53%) cultivos (32%) urbano / industrial (5%)

Tipos de suelo roca granitica (51%) esquistos (42%)

Cálculo hidrológico de avenidas



Métodos aproximados. Basados en propiedades de la cuenca

Altura media

Pendiente media cuenca

L = Longitudes curvas nivel (Km)

E = Equidistancia curvas nivel

(Km)

A = Area cuenca (Km2)Pendiente media cauce principal

Densidad de drenaje

max minz - zi

L

i iL EJ

A


0.76

c 0.25

LT 0.3

i

Tiempo de concentración

L = Longitud cauce (Km)

i = pendiente cauce

Tc = horas

0.773

cmax min

LT 0.0195

z - z

L, zmax, zmin en metros

Tc en minutos

Soil Service of California

Témez



Métodos empíricos Sencillos. Muy aproximados Necesitan muy pocos datos

años 1000T

años 100T

0.6(Km2)(m3/s)

0.6(Km2)(m3/s)

S28Q

S21Q

Fórmula de Zapata

10

media anual de caudales diarios

Q Q 1 0.8 log T

Q

Fórmula de Fuller

años 100T0.67(Km2)(m3/s) S17Q

Fórmula de G. Quijano

0.5(m3/s) (Km2)

0.5(m3/s) (Km2)

T 100 años

T 500 años

Q 35 S

Q 50 S

Fórmula de Santi

0.510 (Km2)Q 4 16 log T S

Fórmula de Gete-Oncins

0.75T (Km2) 10Q 0.03 P S log T

Fórmula de Témez




1 - 0.1 k

8 2 6 3co o

o o

AQ= A =10 Km Q =10 m /s

Q A

Diagramas de Francou y Rodier

Galicia T=100 años

60100 8515 .. AcQ

K=4

T = 100 años


Métodos empíricos Sencillos. Muy aproximados Necesitan muy pocos datos



Diagramas Confederación Hidrográfica Norte


Métodos empíricos



0.6 3100Q =15.85 A 304 m /s

Francou-Rodier

0.5 3100 (Km2)

0.5 3500 (Km2)

Q 35 S 410 m /s

Q 50 S 585 m /s

Fórmula de Santi

0.510 (Km2)Q 4 16 log T S

Fórmula de Gete-Oncins

3100

3500

Q 420 m /s

Q 550 m /s





0.75T (Km2) 10Q 0.03 P S log T

Fórmula de Témez

PT Máxima precipitación diaria asociada a un período de retorno TMáximas lluvias diarias en la España Peninsular (1997)

PT = KT P0

KT Factores de amplificación

P0 Media de la máxima precipitación diaria anual





Máximas lluvias diarias en la España Peninsular (1997)


Las precipitaciones máximas en 24 horas y sus períodos de retorno en España




P0 Media de la máxima precipitación diaria anual





Coeficientes de variación (Cv)




Factores de amplificación (KT)





0.75T (Km2) 10Q 0.03 P S log T

Fórmula de Témez

0

v

500

100

P = 80 mm (mm/dia)

C 0.36

2.89

2.25

K

K

500

100

P 232 mm/dia

P 168 mm/dia

3500

3100

Q 750 m /s

Q 400 m /s

PT Máximas lluvias diarias en la España Peninsular





3.6SIc

Qp

c Coeficiente de escorrentía

I Intensidad de precipitación en Tc (mm/h)

S Superficie (Km2)

Qp Caudal pico generado (m3/s)


Método racional Precipitación homogénea en espacio / tiempo Cuencas pequeñas / medianas (~1-10 Km2)




Método Racional

3.6SIc

Qp



S Superficie (Km2)


Cuencas de pocos Km2 y tiempos de concentración de pocas horas

Se asume hietograma rectangular y homogéneo en espacio

Corrección por precipitación no homogénea en espacio y tiempo Ferrer (1993)




Tiempo

IC·I

Qmax

tc tc

Hietograma

Hidrograma

Tiempo

C·I

Qmax

tc tc

Hietograma

Hidrograma

Tiempo

C·I

Qmax

tc

tc

Hidrograma



0.1 0.1

0.1

28 t

28 1t 1

d d

I I

I I

Curvas IDF

Cálculo de I (mm/h)

MOPU, 1990Instrucción de Carreteras 5.2-IC "Drenaje superficial"





Método Racional

3.6SIc

Qp

0.76

c 0.25

Lt =T 0.3 7.3 horas

i

Témez (1978)

0.1 0.1

0.1

28 t

28 1t 1

d d

I I

I I

t

d,500

I2.5

I

d,500

232I 9.7 mm/ h

24

t,500I 24.1mm/ h

d,100

168I 7 mm/ h

24 t,100I 17.5mm/ h

A

logK 1 0.86

15

A No uniformidad espacial

t,500I 20.7 mm/ h

t,100I 15.0mm/ h



Cálculo de I (mm/h)



Método Racional Cálculo del coeficiente de escorrentía C

Tabla 5.1. Tabla de Prevert (1986).

Textura del suelo Uso del suelo

Pendiente (%)

Arenoso – limoso Limoso - arenoso

Limoso Limoso - arenoso

Arcilloso

Bosque 0 – 5 5 – 10 10 – 30

>30

0.10 0.25 0.30 0.32

0.30 0.35 0.40 0.42

0.40 0.50 0.60 0.63

Pastizal 0 – 5 5 – 10 10 – 30

>30

0.15 0.30 0.35 0.37

0.35 0.40 0.45 0.47

0.45 0.55 0.65 0.68

Cultivo agrícola

0 – 5 5 – 10 10 – 30

>30

0.30 0.40 0.50 0.53

0.50 0.66 0.70 0.74

0.60 0.70 0.80 0.84

Prevert (1986)





Método Racional

Nadal (1986)

Tabla 5.2. Factores para la fórmula de Nadal (1986).

Extensión Lluvia media anual Características Km2 K1 mm K2 Cuenca K3

10 2.60 200 0.25 Llana y permeable 0.5 – 0.7 20 2.45 300 0.50 Ondulada 0.5 – 1.2 40 2.15 400 0.75 Montañosa e impermeable 1.2 – 1.5

100 1.80 500 1.0 200 1.70 600 1.1 500 1.40 700 1.17 1000 1.30 800 1.25 5000 1.0 900 1.32

10000 0.90 1000 1.40 20000 0.87 1200 1.50

321 KKK25.0C

Cálculo del coeficiente de escorrentía C





Método Racional

MOPU (1990)

Cálculo del coeficiente de escorrentía C





Método Racional

3.6SIc

Qp



S Superficie (Km2)


t,500I 20.7 mm/ h

500C 0.572S 137.3 Km

3500 t

c I SQ K 650m s

3.6

t,100I 15.0mm/ h

500C 0.462S 137.3 Km

3100 t

c I SQ K 385m s

3.6

tK 1.46

tK 1.46





Q100 Q500Francou-Rodier 304 -Santi 410 585Gete-Oncins 420 550Témez 400 750Racional 385 650HMS 337 665





Modelos hidrológicos de sucesos (HMS, modelos distribuidos)

Escala temporal reducida (días)

Necesario parámetros hidrológicos (infiltración, pérdidas)

Dividen la cuenca en elementos (subcuencas) y cauces

Necesitan hietograma de cálculo (distribución espacio-temporal)

patrones conocidos (necesita muchos datos reales)

hietograma sintético (método de los bloques alternados)


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

10 20 30 40 50 60

Tiempo (min)

Pre

cipitac

ión (m

m/h

)

T=100 años




Calculan la transformación lluvia-escorrentía en cada elemento Simplifican evapotransporación y flujo subterráneo en avenidas Calculan las pérdidas de precipitación (lluvia neta)

Detracción inicial Infiltración

Lineal Horton SCS (número de curva)

Hidrograma unitario de la propia cuenca Sintético (SCS, Snyder, otros)


Es importante calibrar los modelos con campañas de aforos



Modelos hidrológicos de sucesos (HMS, modelos distribuidos) Propagan la escorrentía en los cauces (métodos simplificados)

Onda cinemática Muskingum Cada subcuenca propaga en un tiempo distinto. No se suman los

picos Proporcionan el hidrograma de avenida (no sólo el caudal pico)





Modelos distribuidos

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