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I. INTRODUCCIÓN
La determinación de caudal es fundamental en todo trabajo de
ingeniería, ya que muchos de los desastres ocasionados por los fenómenos
climáticos, en muchos casos se pueden prevenir o aminorar el impacto que
tiene sobre la población.
El presente trabajo nos proporciona la información y nos detalla
exhaustivamente una de las tantas metodologías que existen para determinar
caudal.
Para la determinación de caudales máximos se tiene diferentes
formulas y métodos y de esa manera obtener fácilmente el caudal buscado de
un determinado cause, siempre y cuando se tengan todos los datos
indispensables para dichos métodos.
En el presente informe, con la información recopilada de todos los
datos geográficos una cuenca, y como también de precipitación de esta ya
mencionada, se calculara mediante los métodos de Mac Math y Racional para
el caudal máximo.
Los métodos que se basan en la interrelación lluvia-cuenca-caudal
se pueden aplicar en todos los casos. Para su correcta utilización se necesita
suficiente información cartográfica, hidrometeorológica, geológica y geográfica
de la región donde se localiza la cuenca en estudio. La determinación de
caudales máximos y la importancia que adquiere en las construcciones de
obras de ingeniería, la construcción de la obra están supeditadas a la magnitud
del caudal de diseño, es función directa del período de retorno que se le
asigne, el que a su vez depende de la vida útil de ésta.
Objetivo:
Determinar los caudales máximos, con los diversos métodos
existentes.
II. REVISION LITERARIA
2.1. La Ciencia del Agua
La ciencia, en términos genéricos, trata desde diversos ángulos las
diferentes cuestiones relacionadas con el agua. El grupo de disciplinas
científicas hidráulica (que trata de su comportamiento como fluido) que la
(estudia sus componentes, calidades, comportamiento con otros elementos
naturales) y otros del entorno científico (como la termodinámica por ejemplo),
que estudian fenómenos específicos relacionados con el agua pero la ciencia
especial por excelencia del agua, es la hidrología que incorpora a su contexto
aportes y conclusiones de todas ellas (CHÁVEZ R., 1994).
2.1.1. Hidrología
Es la ciencia que investiga y estudia todo cuando se relaciona con
el agua en la naturaleza.
Esta definición, aunque en forma escueta, resume el concepto
envolvente conviene, sin embargo ampliar algunos conceptos:
analiza la ocurrencia, distribución y circulación del agua en la
tierra, es decir en la atmósfera (humedad, evaporación, condensación,
precipitación), en la superficie terrestre (es correntia, depósitos lacustre, etc.) y
en los estratos geológicos (aguas subterráneos).
Comprende desde luego, el estudio de la calidad de las aguas y
los aspectos relacionados con la polución. Este último es un problema derivado
de la actividad humana, cada vez más acusada y que exige tratamiento
urgente.
Los análisis y estudio sobre la ocurrencia, distribución,
circulación y calidad del agua se dirigen a establecer la
disponibilidad de los recursos de este, para satisfacer las
exigencias humanas de supervivencia y/o necesidades
fundamentales se relaciona, sustancialmente, con los campos
agrícola, sanitario y económico.
2.1.2. El ciclo hidrológico
La tierra, como astro, es un universo aislado, una unidad de allí se
concluye que el agua que hay en ella es un volumen constante. Sin aumento ni
disminución a lo largo del tiempo, cuyo total ha sido estimado en 1360 millones
de km3 la masa total de agua se presenta en varios estados, cambiando
continuamente las masas parciales, de uno a otro, respondiendo a la acción
variable de fenómenos meteorológicos y climáticos. Este continuo dinamismo,
sin principio ni fin, ha sido denominado el CICLO HIDROLOGICO gigantesco
sistema cuya descripción más adecuado es ‘’del océano al cielo, del cielo a la
tierra de la tierra del océano’’. Las cifras siguientes, estimadas expresan el
proceso es interesante observar que hay una transferencia (estimada en 85
km3) de masa evaporada que se desplaza desde los océanos hacia los
continentes, donde se precipita obteniéndose así el balance con respecto a la
masa evaporada desde los primeros.
2.1.3. Distribución del agua en el mundo
Se ha hecho una estimación, muy interesante de las masas
parciales de agua distribuidas en los tres estados (gaseoso, líquido y sólido) en
el mundo. Desde que se trata de un inacabable proceso dinámico, los
volúmenes indicados para cada ítem corresponden al problema promedio a lo
largo del tiempo. (CHAVEZ, 1994).
2.2 Cuenca Hidrográfica
Algunas definiciones:
Es una unidad del territorio que capta la precipitación, transita el
escurrimiento y la escorrentía hasta un punto de salida en el cauce principal
(HERNANDEZ, 1987).
Desde el punto de vista hidrológico, una cuenca es una superficie
de tierra donde las aguas de precipitación se unen para formar un solo curso
de agua. El área de la cuenca se calcula con el planímetro sobre planos
topográficos a escalas 1/10 000 o 1/25 000 dependiendo del tamaño de la
cuenca (ABSALON, 1997).
La cuenca hidrográfica de un rió (hasta un punto especifico de su
trayectoria), de un lago, de una laguna, etc. Es de territorio cuyas aguas
afluyen hacia el punto del rió, o la laguna, etc. Aunque las aguas producen
inicialmente de las lluvias esas aguas afluentes son tanto los que discurren
superficialmente como aquellos que después de una trayectoria subterránea,
emergen y se incorporan el flujo superficial antes del punto control (CHAVEZ,
1997).
La cuenca de drenaje de una corriente, es el área de terreno donde
las aguas asociadas por precipitación, se unen para formar un solo curso de
agua tiene una cuenca bien definida, por cada punto de su recorrido
(CHEREQUE, 1989).
Es toda área que genera escorrentía aguas arriba de un punto de
referencia en el causa principalmente (VILLON, 2002).
2.3. Divisorias
Son los límites entre cuencas. Generalmente, puesto que las aguas
discurren por gravedad, las cumbres de los….son las divisorias superficiales o
externas y son fácilmente inidentificables en forma directa o en los planos
(CHAVES, 1994).
2.4 Características de una Cuenca
La influencia de las características físicas del territorio en la
hidrología de una cuenca es fundamental tanto o más que aquellas del clima.
Fisiográficas
Se refiere a relieve, al conjunto de formas, quebradas, llanuras, etc.
La inclinación de laderas y pendientes de cauces, etc.
Geográficas y geométricas
Tanto la forma, el tamaño como la ubicación de la cuenca en
relación con los grandes accidentes, tienen una importancia relevante por su
incidencia en la magnitud y sobre todo en el régimen de los caudales.
2.5 Características del Relieve de una Cuenca
2.5.1 Pendiente Medias de las Cuencas
Tiene una relación importante y compleja con la infiltración, la
escorrentía superficial, la humedad del suelo y la contribución del agua
subterránea a la escorrentía. Es uno de los factores que controla el tiempo de
escurrimiento y concentración de la lluvia en los canales de drenaje y tiene una
importancia directa en la relación a la magnitud de las crecidas (VILLÓN,
2002).
2.6. Estimaciones del Caudal de Agua
Existen diversas maneras convenientes de medir la cantidad de agua en
un arroyo o canal. El método que se emplee dependerá de varios factores:
la exactitud del resultado que se necesite;
la cantidad de agua existente en el arroyo o canal que va a medir;
el material que puede usar.
2.6.1. Estimación rápida aproximada
Este es un método muy sencillo para medir aproximadamente el
caudal de agua en arroyos muy pequeños. Para ello no necesita emplear
ningún equipo especial.
Eche una hoja en el agua del arroyo cuyo caudal quiere medir.
Vaya en la dirección en que flota la hoja al paso normal, unos 30 metros o 35
pasos.
Observe lo que ha avanzado la hoja mientras usted anda y estime
el caudal de agua como se indica en los ejemplos.
2.6.2. Método del cubo
Es un método sencillo para medir caudales muy pequeños de
menos de 5 l/s con gran precisión.
Se comienza construyendo una presa pequeña de tierra a través
del arroyo para detener el agua. Se pueden emplear postes de madera, bambú
o ramás de árboles para retener la tierra en su lugar mientras se construye la
presa.
Cuando la presa está a medio construir, se pone un tubo de 5 a 7
cm de diámetro y de 1 a 1,5 m de longitud, que puede ser de bambú.
Termine de construir la presa a través del arroyo para que toda el
agua pase por el tubo.
Busque por lo menos dos cubos u otros recipientes similares que
empleará para Ilenarlos del agua que pasa por el tubo. También necesitará una
botella u otro recipiente pequeño de 1 litro.
2.6.3. Método del flotador
Con este método se miden caudales de pequeños a grandes con
mediana exactitud. Conviene emplearlo más en arroyos de agua tranquila y
durante períodos de buen tiempo, porque si hay mucho viento y se altera la
superficie del agua, el flotador puede no moverse a la velocidad normal.
2.6.4. Preparación de un flotador
Un buen flotador puede ser un trozo de madera o la rama lisa de un
árbol de unos 30 cm de longitud y 5 cm de anchura, o una botella pequeña bien
cerrada de 10 cm de altura, que contenga suficientes materias (tales como
agua, tierra o piedras) para que flote con su parte superior justo encima de la
superficie.
2.6.5. Dónde medír
Encuentre un tramo de longitud AA a BB a lo largo del arroyo, que
sea recto por una distancia de por lo menos 10 m. Trate de encontrar un lugar
donde el agua esté tranquila y exenta. de plantas acuáticas, de manera que el
flotador se mueva con facilidad y suavidad.
2.7. Los Caudales de los Ríos y Arroyos
2.7.1 Caudal Instantáneo
Como su nombre lo dice, es el caudal que se determina en un
instante determinado. Su determinación se hace en forma indirecta,
determinado el nivel del agua en el río (N0), e interpolando el caudal en la curva
calibrada de la sección determinada precedentemente. Se expresa en m3/s.
2.8.2 Caudal medio diario
Es la media de los caudales instantáneos medidos a lo largo del
día. Si la sección de control es del tipo limnimétrico, normalmente se hacen dos
lecturas diarias de nivel, cada 12 horas.
Si la sección es del tipo limnigráfico convencional, es decir que está
equipada con un registrador sobre cinta de papel, el hidrólogo decide, en base
a la velocidad de variación del nivel del agua, el número de observaciones que
considerará en el día. Siendo M, el número de puntos considerado, la fórmula
anterior se transformará en la siguiente:
Se expresa en m3/s.
Si la sección es del tipo telemétrico, donde el registro del nivel del
agua se hace a intervalos de tiempo determinado dt (en segundos), el número
diario de registros será de
, aplicándose la fórmula anterior.
2.7.3. Caudal medio mensual
El caudal medio mensual es la media de los caudales medios
diarios del mes en examen (M = número de días del mes, 28; 30; o, 31, según
corresponda):
Se expresa en m3/s.
2.7.4. Caudal medio anual
El caudal medio anual es la media de los caudales medios
mensuales.
Se expresa en m3/s.
2.7.5. Relación caudal pico/caudal diario
Generalmente, se admite un valor promedio de 1.6 para esta
relación, sabiendo que los resultados de numerosos estudios de crecidas
extremas en el mundo dan valores de dicho coeficiente variando entre 1,2 y 2,2
(con valor promedio 1,6) con una probabilidad de 90%. Sin embargo, los
valores pueden alcanzar valores mucho más elevados para cuencas pequeñas.
A título de ejemplo, en la costa norte del Perú, la relación entre caudales
medios diarios y caudal máximo instantáneo varía en función del tamaño de la
cuenca hidrográfica. Se pueden considerar los siguientes valores:
Relación caudal pico/caudal diario, en la vertiente del Pacífico, en
el norte del Perú:
Superficie mayor a 3000 km2 1,2
Superficie comprendida entre 1000 y 3000 km2 1,3
Superficie comprendida entre 800 y 1000 km2 1,4
Superficie comprendida entre 600 y 800 km2 1,6
Superficie comprendida entre 400 y 600 km2 2,0
Superficie comprendida entre 200 y 400 km2 2,5
Superficie menor a 200 km2 de 3,0 hasta 5,0 ó 6,0
2.8. Hidrograma
El Hidrograma es un gráfico que muestra la variación en el tiempo
de alguna información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de
sedimentos, etc. para un río, arroyo o canal, si bien típicamente representa el
caudal frente al tiempo; esto es equivalente a decir que es el gráfico de la
descarga (L3/T) de un flujo en función del tiempo. Éstos pueden ser
hidrogramas de tormenta e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen
en perennes y en intermitentes.
Permite observar:
las variaciones en la descarga a través de una tormenta, o a
través del año hidrológico:
el pico de escorrentía (caudal máximo de la avenida);
el flujo de base o aporte de las aguas subterráneas al flujo; o,
las variaciones estacionales de los caudales si se grafica un
periodo de tiempo de uno o varios años.
Los hidrogramas son útiles, entre otras cosas, para comparar los tiempos
de descarga y caudales pico de varias corrientes o cuencas hidrográficas, para así
conocer las diferencias entre sus capacidades de respuesta ante avenidas.
(SCHNEIDER CLARK, 2005)
2.8.1. Determinación del hidrograma de descarga de una
cuenca
En algunos casos es necesario determinar el volumen total del
escurrimiento superficial generado por una lluvia en un tiempo determinado. Sin
embargo es más frecuente el caso en que se requiere conocer el caudal
máximo instantáneo de una determinada avenida. Otras veces se requiere un
conocimiento completo del hidrograma, es decir la variación en el tiempo del
caudal en una determinada sección en la cual se pretende construir una obra
hidráulica o proteger un bien existente.
Los métodos que se utilizan para estos cálculos son:
El racional;
Modelos matemáticos de cuencas hidrográficas.
2.8.2. Método racional
El método racional se utiliza en hidrología para determinar el
hidrograma de descarga de una cuenca hidrográfica.
La fórmula básica del método racional es:
Donde: = Caudal máximo expresado en m3/s
= Coeficiente de escurrimiento (o coeficiente de escorrentía) ver
tabla con valores numéricos en ese artículo principal
= Intensidad de la precipitación en m/s en un período igual al
tiempo de concentración tc
= Área de la cuenca hidrográfica en m2.
Esta fórmula empírica, por su simplicidad, es aun utilizada para el
cálculo de alcantarillas, galerías de aguas pluviales, estructuras de drenaje de
pequeñas áreas, a pesar de presentar algunos inconvenientes, superados por
procedimientos de cálculo más complejos. También se usa en ingeniería de
carreteras para el cálculo de caudales vertientes de la cuenca a la carretera, y
así poder dimensionar las obras de drenaje necesarias, siempre que la cuenca
vertiente tenga un tiempo de concentración no superior a 6 horas.
2.9 Precipitación
Algunas definiciones:
La precipitación, es toda forma de humedad que originándose en
las nubes, llega hasta la superficie del suelo; de acuerdo a esta definición
precipitación puede ser: lluvias, granizadas, garúas, nevadas (VILLON, 2002).
En meteorología, la precipitación es cualquier forma de agua que
cae del cielo. Esto incluye lluvia, nieve, neblina y rocío. La precipitación es una
parte importante del ciclo hidrológico y es responsable por depositar agua
fresca en el planeta. La precipitación es generada por las nubes, cuando
alcanzan un punto de saturación; en este punto las gotas de agua creciente (o
pedazos de hielo) se forman, que caen a la Tierra por gravedad. Es posible
inseminar nubes para inducir la precipitación rociando un polvo fino o un
químico apropiado (como el nitrato de plata) dentro de la nube, generando las
gotas de agua e incrementando la probabilidad de precipitación.
Cualquier y todas las formas del agua, en estado líquido o sólido,
que cae de las nubes hasta llegar a la tierra. Esto incluye la lluvia, llovizna,
llovizna helada, lluvia helada, granizo, hielo granulado, nieve, granizo menudo y
bolillas de nieve. La cantidad de precipitación se expresa generalmente en
pulgadas midiendo la profundidad del agua en estado líquido en la sustancia
que ha caído en un punto determinado durante un período específico de
tiempo.
2.10. Tipos de Precipitación
Según el mecanismo por el cual dichas masas de aire son
obligadas a ascender se pueden clasificar las precipitaciones según sean:
frontales, convectivas, orográficas y ciclónicas.
Precipitación Frontal; Ocurre cuando 2 masas de aire de
distintas presiones, tales como la fría (más pesado) y la cálida (más liviana)
chocan una con la otra.
Precipitación Convectiva; Se produce generalmente en regiones
cálidas y húmedas, cuando masas de aire cálidas, al ascender en altura, se
enfrían, generándose de esta manera la precipitación.
Precipitación Orográfica; Efecto Foëhn: cuando una masa de
aire húmedo circula hacia una masa montañosa, se eleva hasta llegar a la cima
de la montaña. Al ascender se enfría y el agua que contiene se condensa por lo
que se producen las precipitaciones y la masa de aire pierde humedad. Al
pasar a la otra ladera de la montaña, el aire seco desciende y se calienta. Se
genera un viento seco y cálido que puede producir deshielo. Los accidentes
orográficos, montañas y cordilleras, actúan a manera de pantallas fijas y
obstáculos que obligan a los vientos, masas de aire húmedo y caliente, a
ascender y, en consecuencia, se producirá en las alturas un proceso adiabático
que culminara en condensación y precipitación. (CHAVEZ, 1994).
Precipitación Ciclónica; un ciclo es una enorme masa de aire
que gira, a velocidades muy grandes, alrededor de un vértice, se forma por
fuertes diferencias de temperatura entre estratos atmosféricos, diferencias que
originan violentos cambios de posición de las masas de aire. (CHAVEZ, 1994).
Una nube está constituida por pequeñísimas gotas de agua, que se
mantienen estables gracias a su pequeño tamaño, algunas características de
las gotitas son:
- Diámetro aproximado de las gotitas 0.02 mm
- Espaciamiento entre gotitas 1 mm
- Masa 0.5 a 1 g/cm3
Por el contrario, las gotas de lluvias, tienen un diámetro de 0.5 a 2
mm, es decir, un aumento en el volumen de las gotitas de las nubes, de
100.000a 1.000.000 de veces.
En este sorprendente aumento, esta el origen de las
precipitaciones y se asume principalmente gracias a dos fenómenos:
-unión entre sí de numerosas gotitas.
-engrosamiento de una gota por la fusión y condensación de otras
(VILLON, 2002).
2.11 Formas de Precipitación
Existen varias formas:
-Llovizna: pequeñas gotas de agua, cuyo diámetro varía entre 0.1 y
0.5 mm, las cuales tienen velocidades de caídas muy bajas.
-Lluvia: gotas de agua con diámetro mayor a 0.5 mm.
-Escarcha: capa de hielo por lo general transparente y suave, pero
que usualmente contiene bolsas de aire.
-Nieve: compuesta de cristales de hielo blanco translucido,
principalmente de forma compleja.
-Granizo: precipitación en forma de bolas o formas irregulares de
hielo, que se producen por nubes convectivas, pueden ser esféricos, cónicos o
de forma irregular, su diámetro varía entre 5 y 125 mm (VILLON, 2002).
2.12. La Medición de la Precipitación
La determinación de los valores precipitados para cada una de las
modalidades mencionadas se efectúa con instrumentos especiales
estandarizados y registrándose los valores en horarios preestablecidos, con la
finalidad de que los valores indicados para localidades diferentes sean
científicamente comparables.
Los instrumentos más frecuentemente utilizados para la medición
de la lluvia y el granizo son los pluviómetros y pluviógrafos, estos últimos se
utilizar para determinar las precipitaciones pluviales de corta duración y alta
intensidad. Estos instrumentos deben ser instalados en locales apropiados
donde no se produzcan interferencias de edificaciones, árboles, o elementos
orográficos como rocas elevadas.
La Precipitación pluvial se mide en mm, que equivale al espesor de
la lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación sobre una
superficie plana e impermeable.
A partir de 1980 se está popularizando cada vez más la medición
de la lluvia por medio de un radar meteorológico, los que generalmente están
conectados directamente con modelos matemáticos, que permiten así
determinar la lluvia y los caudales en tiempo real, en una determinada sección
de un río.
2.12.1. Pluviómetro
La cantidad de agua que desciende de la tierra durante la lluvia se
mide por medio del Pluviómetro. El pluviómetro se emplea en las estaciones
meteorológicas para la recogida y medición de la precipitación. Este aparato
consiste en un tubo cilíndrico, ordinariamente de latón, que en la parte superior
tiene forma de embudo. Este embudo recoge el agua de lluvia y la deposita en
la parte inferior en una cubeta graduada en milímetros cúbicos.
La cantidad de agua caída se expresa en milímetros de altura. El
diseño básico de un pluviómetro consiste en un recipiente de entrada llamado
balancín por donde el agua ingresa a través de un embudo hacia un colector
donde el agua se recoge y puede medirse visualmente con una regla graduada
o mediante el peso del agua depositada. Así mismo, el balancín oscila a
volumen constante de agua caída, permitiendo el registro mecánico o eléctrico
de la intensidad de lluvia caída. El pluviómetro ha sido diseñado para también
estar soportado sobre la superficie de la tierra.
Normalmente la lectura se realiza cada 22 horas. Un litro caído en
un metro cuadrado alcanzaría una altura de un milímetro. Para la medida de
nieve se considera que el espesor de nieve equivale aproximadamente a diez
veces el equivalente de agua.
2.12.2. Fluviógrafos
Son pluviómetros equipados con aparatos, generalmente de
relojería, que permiten registrar continua y automáticamente las profundidades
de agua. El registro se grafica, en fajas de papel sistemática y continuamente
obteniéndose información a lo largo del tiempo. (CHAVEZ, 1994).
2.13 Estudio de las Tormentas
Definiciones
Se entiende por tormenta al conjunto de lluvias que obedecen a
una misma perturbación meteorológica y de características bien definidas. De
acuerdo a esta definición una tormenta puede durar desde unos pocos minutos
hasta varias horas y aun días, y puede abarcar extensiones de terreno muy
variable, desde pequeñas zonas hasta vastas regiones. (CHAVEZ, 2002).
2.13.1 Importancia Del Análisis De Las Tormentas
El análisis de las tormentas está íntimamente relacionado con los
cálculos o estudios previos al diseño de obras de ingeniería hidráulica; como
son:
-Estudio de drenaje
-determinación de caudales máximo, que deben pasar por el
aliviadero de una represa, o que deben encausarse, para impedir las
inundaciones, (CHAVEZ, 2002).
-Conservación de suelos
En efecto, las dimensiones de estas obras dependen
principalmente de la magnitud que las tormentas tengan y de la frecuencia con
ella se presenten en el lugar para el que se está diseñando la obra. Quiere
decir entonces, que debemos averiguar de las tormentas, su magnitud, o sea
su intensidad por unidad de tiempo y el tiempo de duración se presenta
determinada tormenta. (MOLINA, 1984).
2.13.2 Elementos Fundamentales Del Análisis De Las
Tormentas
a). Intensidad; es la cantidad de agua caída por unidad de tiempo.
Lo que a nosotros nos interesa particularmente de cada tormenta, es la
intensidad máxima que haya presentado en su curso. De acuerdo a esto la
intensidad se expresa así, (MOLINA, 1984).
I = imáx = P/t
Donde:
I max = intensidad máxima en mm/hr
P= precipitación máxima en mm/hr
T= tiempo en horas
b). Duración; corresponde al tiempo que transcurre entre el
comienzo y el fin de la tormenta. Aquí conviene definir el periodo de duración,
que es un determinado periodo de tiempo formado en minutos u horas, dentro
del total que dura la tormenta. (MOLINA, 1984).
C). Frecuencia; es el número de veces que se repite una tormenta
de características de intensidad y duración definidas en un periodo de tiempo
más o menos largo, tomando generalmente en años. (MOLINA, 1984).
2.13.3. Proceso Para El Análisis De Una Tormenta, Registrada
Por Un Pluviograma
1. Conseguir el registro de un pluviograma.
2. Realizar una tabulación con la información obtenida del
pluviograma, donde sus columnas son:
Hora; se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce
por el cambio de la pendiente, de la línea que marca la precipitación
Intervalo de tiempo; es el intervalo de tiempo entre las horas.
Tiempo acumulado; es la suma excesiva de los intervalos de
tiempo.
Lluvia parcial; es la lluvia caída en cada intervalo de tiempo.
Lluvia acumulada; es la suma de las lluvias parciales.
Intensidad; es la altura de precipitación referida a una hora de
duración, para cada intervalo de tiempo. Su cálculo se realiza mediante la
multiplicación de la lluvia parcial por 60, y luego dividirlo entre el intervalo de
tiempo.
3. Dibujar el histograma y, este grafico se consigue ploteando
la columna del intervalo de tiempo con la columna de intensidad.
4. Dibujar la curva masa de precipitaciones, y esto se
consigue ploteando la columna del intervalo de tiempo con la columna de la
lluvia acumulada.
5. Calcular la intensidad máxima para diferentes periodos de
duración. Los periodos de duración más utilizados son: 10 min, 30 min, 60 min,
90 min, 120 min y 240 min.
2.14. Análisis de Frecuencia de las Tormentas
1. Analizar todas las tormentas caídas en el lugar, siguiendo
el proceso ya indicado, es decir, para cada tormenta hallar la intensidad
máxima, para diferentes duraciones.
2. Tabular los datos en orden cronológico, tomando la
intensidad mayor de cada año para cada periodo de duración (10 min, 30 min,
60 min, 90 min, 120 min, 240 min).
3. Ordenar en forma decreciente e independiente del tiempo,
los valores de las intensidades máximas correspondientes a cada uno de los
periodos de duración. Para cada valor, calcular su periodo de retorno
utilizando la formula de weibull:
T=N+1M
Dónde:
T= periodo de retorno
M= numero de orden
N= número total de observaciones, en este caso número de años
III. MATERIALES Y METODOS
3.1 Aspectos Generales
3.1.1. Ubicación:
El presente trabajo fue realizado en el puente Pérez, sector
de Santa Carmen ubicado en las Palmas, distrito de Mariano Dámaso
Beraun, Provincia de Leoncio Prado, Departamento de Huánuco, a 10
minutos de la ciudad de Tingo maría.
Ubicación Política:
Localidad : Las Palmas
Sector : Santa Carmen”
Región : Huánuco
Departamento : Huánuco
Província : Leôncio Prado
Distrito : Mariano Damaso Beraun
Ubicación Geográfica:
Está ubicada en la ceja de selva entre la paralela 09°08’05”
latitud sur y el meridiano 75°57’ 07” longitud oeste, a una altura de 640
msnm.
La microcuenca Quebrada Santa Carmen está ubicada en
la Región Huanuco, Provincia de Leoncio Prado; distrito Rupa Rupa es
afluente del Río Huallaga. El cauce de la microcuenca Quebrada Santa
Carmen se inicia a los 1425 m.s.n.m. hasta los 640 m.s.n.m.
Correspondiendo a que esta microcuenca se encuentra dentro
de los límites de la provincia de Leoncio prado la altitud en la cual esta
íntimamente relacionada es de 664 m.s.n.m para tener como referencia.
Aspectos Climáticos
El clima es predominante cálido y húmedo, la irregular
fisiografía de la Región da como resultado un clima heterogéneo, que
varía principalmente con la altitud y época del año.
a. Temperatura
Las temperaturas de esta región donde se encuentra la
cuenca del Río ají son:
Máxima 30 º C
Mínima 18º C
Media 24 º C
La precipitación promedio anual es de 3,200 mm. la
humedad esta entre los 68% De acuerdo a la frecuencia, existen dos
períodos, las épocas húmedas y lluviosas (octubre a marzo) y épocas de
estiaje o secas (mayo a setiembre). (http://www.regionhuanuco.gob.pe)
b. Hidrografía
La microcuenca de la Quebrada Santa Carmen es afluente
del Río Huallaga, que este nace en la provincia Leoncio Prado de la
región Huánuco.
La Red Hidrográfica de esta región pertenece a la vertiente
del Atlántico, predominando el río Huallaga (curso medio), que cruza de
sur a norte, a donde vierten las aguas de las diferentes cuencas y
microcuencas.
Los ríos de mayor caudal son: el Huallaga,el Huayabamba,
el Mayo y el Abiseo, (http://inade.gob.pe/peah.recursos.shtml).
Aspectos Geológicos
La roca formadora de suelos que predominas en este
ámbito geográfico son: las Lutitas, Calizas, Areniscas, y Pizarras. Que
pertenecen a las Sedimentarias que se formaron en la era Terciaria es
decir hace 60 millones de años; debido al Batolito Andino.
El suelo; su relieve es accidentado, con valles aluviales
estrechos y de cortos recorridos. Son de suelos arcillosos y en las
partes bajas suelos aluviales.
Aspectos Socioeconómicos
La Actividad económica es extractiva. La región de la
cuenca posee un medio desarrollo económico, que se sustenta en la
actividad del procesamiento de la materia prima del cacao para su
comercio local, nacional e internacional. Se realiza el cultivo de papayo.
Así también el negocio de los atractivos turística como es la Catarata de
Santa Carmen en la venta de diferentes gastronomías de la Región.
El proceso de asentamiento rural en la región de la
microcuenca, ha dado lugar al establecimiento de pequeñas áreas de
cultivo, tanto alimenticios de consumo familiar y local como el yuca,
maíz, plátano, y frutas. (http://ciudadtingomaria.com.pe/recursos.shtml)
Cobertura Vegetal y Uso del Suelo
La región posee suelos en su mayoría de Protección (X Con
abundantes fuentes hídricas) aunque en una proporción mínima se
encuentran áreas de cultivo.así como de especies forestales.
Los cursos fluviales de los ríos forman acantilados de rocas
areniscas y calcáreas que presentan una abundante cobertura vegetal
arbórea.
La capacidad de uso mayor de los suelos de la región de la
microcuenca Quebrada Santa Carmen son en su mayoría Áreas de
Protección, y producción forestal. (http//www.congreso.gob.pe)
Presión y Estado de los Recursos Naturales
La Selva Alta, con suelos aluviales de pendientes elevadas,
bajas y onduladas dependiendo de su ubicación. En la zona de montaña
y selva alta predominan áreas accidentadas donde abundan los cerros
de naturaleza calcárea, relieve ondulados escarpados con suelos
aluviales desde ligeramente ácidos a ácidos, con limitado contenido de
materia orgánica y con problemas de fertilidad de suelos, aunándose
problemas de clima, en época de seca y lluvias indefinidas.
El Aprovechamiento de los recursos hídricos de las Cuencas
Hidrográficas en el Perú adolece de una planificación integral, el cual
provoca el deterioro de la calidad y cantidad.
El recurso agua que se aprovecha para múltiples actividades
tiene características globales de contaminación, la cual se origina por el
esfuerzo que el país hace por superar su estado de desarrollo.
Las actividades antrópicas están impactando negativamente sobre el recurso hídrico y los otros factores ambientales directos como son las aguas subterráneas, aspectos sociales, económicos, culturales y estéticos de las diferentes cuencas hidrográficas. (http://www. portalagrario/hidrometeorologia.gob.pe).
3.2 Materiales
3.2.1 Materiales de campo
- Machete
- Cinta métrica o Wincha de 30 m
- Botella plástica
- GPS
- Libreta de notas
- Rafia
- correntómetro
- cronometro
- cámara digital
3.3. Metodología de Estudio
- La investigación se realizo de acuerdo a los siguientes
periodos
3.3.1 Periodo de campo
Consistió en identificar las características necesarias de la
microcuenca mediante un reconocimiento in situ.
La metodología del presente trabajo se realizo con lo
descrito en lo anterior de la revisión bibliográfica, y fue netamente
práctico además de programas como el Hidroesta, Excel y Word.
3.4. Métodos
Para la determinación de caudales máximos se utilizara los
siguientes métodos:
3.4.1. Métodos empíricos
Existe una gran variedad de métodos empíricos, en general todos
se derivan del método racional. Debido a su sencillez, los métodos empíricos
tiene gran difusión, pero pueden involucrar grandes errores, ya que el proceso
de escurrimiento, es muy complejo como para resumirlo en una fórmula tipo
directo, en la que solo interviene el área de la cuenca y un coeficiente de
escurrimiento.
3.4.3. Método racional
El uso de este método, tienen una antigüedad de más de 100 años,
se ha generalizado en todo el mundo. En mayo de 1989, la universidad de
Virginia, realizó una Conferencia Internacional, en conmemoración del
centenario de la fórmula racional. El método puede ser aplicado a pequeñas
cuencas de drenaje agrícola, aproximadamente si no exceden a 1300 has ò 13
Km2. En el método racional, se supone que la máxima escorrentía ocasionada
por una lluvia, se produce cuando la duración de ésta es igual al tiempo de
concentración (tc). Cuando así ocurre, toda la cuenca contribuye con el caudal
en el punto de salida. Si la duración es mayor que el tc, contribuye asimismo
toda la cuenca, pero en ese caso la intensidad de la lluvia es menor, por ser
mayor su duración y, por tanto, también es menor el caudal.
Si la duración de la lluvia es menor que el tc la intensidad de la
lluvia es mayor, pero en el momento en el que acaba la lluvia, el agua caída en
los puntos más alejados aún no ha llegado a la salida; sólo contribuye una
parte de la cuenca a la escorrentía, por lo que el caudal será menor. Aceptando
este planteamiento, el caudal máximo se calcula por medio de la siguiente
expresión, que representa la fórmula racional:
Q=CIA360
Donde: Q= caudal máximo, en m3/s
C=coeficiente de escorrentía, que depende de la cobertura vegetal,
la pendiente y le tiempo del suelo, sin dimensiones.
I= intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo
de concentración, y para un periodo de retorno dado, en mm/hr.
A= área de la cuenca, en has
El coeficiente 1/360 corresponde a la transformación de unidades.
Para el caso en que el área de la cuenca esté expresado en km2 la
formula es:
Q= CIA/3.6
Siendo los demás parámetros con las mínimas unidades.
3.4.4. Método de Mac Math
La fórmula de mac math, para el sistema métrico, es la siguiente:
Q= 0.0091 CIA4/5S1/5
Donde:
Q= caudal máximo con un periodo de retorno de T años, en m3/s.
C= factor de escorrentía de mac math, representa las
características de la cuenca.
I=intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo
de concentración y un periodo de retorno de T años, mm/hr.
A= área de la cuenca, en has
S= pendiente promedio del cauce principal, en %
De los parámetros que intervienen en esta fórmula, sobre el que se
tiene que incidir, es sobre el factor C, el cual se compone de tres componentes,
es decir:
C=C1+C2+C3
Donde: C1= está en función de la cobertura vegetal
C2= está en función de la textura del suelo
C3= está en función de la topografía del terreno
Estos valores se muestran en la tabla
Tabla1. Factor de escorrentía de Mac Math
Vegetación Suelo Topografía
Cobertura % C1 textura C2 Pendiente % C3
100 0.08 Arenoso 0.08 0.0 – 0.2 0.04
80 – 100 0.12 Ligera 0.12 0.2 – 0.5 0.06
50 – 80 0.16 Media 0.16 0.5 – 2.0 0.06
20 – 50 0.22 Fina 0.22 2.0 – 5.0 0.10
0 - 20 0.30 Rocosa 0.30 5.0 – 10.0 0.15
3.4.5. Tiempo de concentración (tc)
Se denomina tiempo de concentración, al tiempo transcurrido,
desde que una gota de agua cae, en el punto más alejado de la cuenca hasta
que llega a la salida de ésta (estación de aforo). Este tiempo es función de
ciertas características geográficas y topográficas de la cuenca. El tiempo de
concentración debe incluir los escurrimientos sobre terrenos, canales, cunetas
y los recorridos sobre la misma estructura que se diseña.
3.4.6. Kirpich
Según Kirpich, la fórmula para el cálculo del tiempo de
concentración es:
t c=0.0195(L3/H )0.77
Donde:
tc= tiempo de concentración, en min
L= máxima longitud del recorrido, en m
H= diferencia de elevación entre los puntos extremos del cauce
principal, en m
3.4.7. Método de la Curva Número
La cantidad de escorrentía es la cantidad de precipitaciones
menos las pérdidas, es decir:
Q (escorrentía) = P (lluvias) - L (pérdidas)
Un método más exacto consiste en reconocer que las
pérdidas van a variar en función de la precipitación durante la tormenta y
según la cantidad de humedad que pueda absorber el suelo. Esta es la
base de la fórmula del servicio de conservación de suelos de los
Estados Unidos:
donde:
Q es la escorrentía en mm
I es la lluvia de la tormenta en mm
S es la cantidad de lluvia, en mm, que puede absorber el suelo durante la
tormenta.
El método para calcular el efecto de las condiciones en la
cuenca, utilizando algunas variables diferentes, es conocido como el
Método de Curvas de Escorrentía del Servicio de Conservación de
Suelos. Se toman en consideración cuatro variables y en cada caso se
tiene que hacer una selección a partir de una lista de alternativas. Hay
diez categorías de uso o cobertura de la tierra, como se indica en la
primera columna de la tabla 2, con una opción entre dos o tres prácticas
de conservación del suelo adecuadas como el cultivo en curvas de nivel
y la construcción de terrazas. El estado hidrológico de la cuenca se
califica de bueno, regular o malo, y dentro de estas categorías se
pueden efectuar evaluaciones subjetivas. En lo que respecta a las tierras
arables, el estado hidrológico indicará si la rotación facilitará las
infiltraciones y dará lugar a una buena capacidad de laboreo. Para los
pastizales, la evaluación tiene en cuenta la densidad de la cubierta
vegetal, clasificándose de "buena" una cubierta de más del 75% y de
"mala" una cubierta de menos del 50%. En lo que respecta a los
bosques, los criterios son la profundidad de los restos vegetales y del
humus, y la compacidad del humus. Por último, al suelo se le encuadra
dentro de uno de los cuatro grupos de suelo hidrológicos descritos en el
tabla 3.
Una desventaja de este método es que se funda en
evaluaciones subjetivas (es decir, no mensurables) así como en criterios
sobre hechos reales. Las variables se agrupan como en el tabla 2 para
dar un número de curva que puede oscilar entre 25 y 100. Cuando las
condiciones dentro de la cuenca hidrográfica son variables es posible
calcular una media ponderada. El procedimiento consistirá primeramente
en definir el área según el grupo de suelo y luego según el uso de la
tierra, para obtener el número de la curva correspondiente a cada
tratamiento y condición.
Tabla 2. Estimación de los números de las curvas de escorrentía
Uso cobertura de la Tierra Tratamiento o Práctica Agrícola Estado Hidrológico
Grupo hidrológico de suelo
Barbecho En surcos rectos
-
Cultivos en surcos En surcos rectos
Ma
lo
En surcos rectos
Bueno
En curvas de nivel
Malo
En curvas de nivel
Bueno
En terrazas
Malo
En terrazas
Bueno
Cereales secundariosEn surcos
rectos
Malo
En surcos rectos
Bueno
En curvas de nivel
Malo
En curvas de nivel
Bueno
En terrazas
Malo
En terrazas Bue
no
Leguminosas sembradas densas o pradera en rotación
En surcos rectos
Malo
En surcos rectos
Bueno
En curvas de nivel
Malo
En curvas de nivel
Bueno
En terrazas
Malo
En terrazas
Bueno
Praderas naturales o artificiales MaloRegularBueno
En curvas de nivel
Malo
En curvas de R
nivel
egular
En curvas de nivel
Bueno
Pradera (permanente)
Bueno
Bosques (explotación de parcelas)
MaloRegularBueno
Granjas -
Caminos -
Tabla 3. Grupos hidrológico de suelo
Grupo
hidrológico del
suelo
Potencial de
escorrentía
Infiltración cuando
la tierra está
húmeda
Suelos típicos
A Escaso AltaArenas y grava excesivamente
drenadas
B Moderado Moderada Texturas medias
C Medio Lenta Textura fina o suelos con una capa que
impide el drenaje hacia abajo
D Elevado Muy lenta
Suelos de arcillas hinchadas o
compactas o suelos poco profundos
sobre capas impermeables
El método de la curva de escorrentía puede aplicarse para
calcular escorrentías de una tormenta individual, o precipitaciones
semanales, mensuales o anuales. Es igualmente posible utilizarlo para
obtener estimaciones de los caudales de escorrentía máximos, siendo
un ejemplo de esto lo comunicado por FAO (1976), aunque los autores
insisten en que es un ejemplo de los casos en que la extrapolación sólo
es permisible a un área de condiciones climáticas similares cuando se
han efectuado comparaciones exactas ya que, de lo contrario, debe
procederse con suma cautela.
El Servicio de Conservación de Suelos después de estudiar
un gran número de pequeñas cuencas estableció una relación para
estimar S a partir del Número de Curva N, mediante la siguiente
ecuación:
N=100010+S ó
S=1000N
−10
En ésta última ecuación S está expresada en pulgadas, para
expresarlo en centímetros hay que realizar la transformación de
unidades.
S=2540N
−25 . 4
Condición Hidrológica
La condición Hidrológica se refiere a la capacidad de la
superficie de la cuenca para favorecer o dificultar el escurrimiento
directo, esto se encuentra en función de la cobertura vegetal.
Tabla 4. Condición Hidrológica de la Cuenca
Cobertura vegetal Condición hidrológica
>75% del área Buena
Entre 50% y 75% del área Regular
< 50% del área Pobre
3.8.1. Resultados obtenidos de la delimitación de una cuenca
y de precipitación:
o Área de la cuenca
o Longitud y ancho de la cuenca
o Longitud del cauce principal
o Pendiente del cauce principal
o Cuaderno de Apuntes
o Cronometro
o Flotador
o Programa Hidroesta
o Hoja de Calculo
IV. RESULTADOS
“Mini Cuenca Santa Carmen”
Área de la cuenca : 8.54 Km2
Perímetro de la cuenca : 51.88 Km
Longitud del cauce principal : 4.88 Km
Longitud máxima del cauce principal : 5.007 Km
Cota más alta Cauce Principal : 1560 m.s.n.m
Cota de desfogue : 640 m.s.n.m
Pendiente del cauce : 18.37%
4.1. Calculo del caudal y velocidad del cauce por el método del flotador.
Cuadro 1. Toma de datos de la sección A
N° Medic.m profundidad area x c/dist.(m2) velocidad media m/s1 0.00 0.00 - 02 0.01 0.23 0.12 0.0103 0.02 0.35 0.29 0.0024 0.02 0.48 0.42 0.0025 0.04 0.54 0.51 0.0046 0.05 0.52 0.53 0.0047 0.06 0.48 0.50 0.0058 0.07 0.37 0.43 0.0069 0.75 0.30 0.34 0.067
Area secc. A m2 3.12 0.01
seccion A
N° Medic.cm profundidad area x c/dist.
(cm2)velocidad media m/s
1 0.00 0.00 - 02 50.00 13.00 325 0.33 100.00 35.00 1200 0.34 150.00 36.00 1775 0.35 200.00 28.00 1600 0.36 250.00 29.00 1425 0.77 300.00 19.50 1212.5 0.38 350.00 22.00 1037.5 0.39 400.00 11.00 825 0.3
10 450.00 18.70 742.5 0.311 500.00 0.00 467.5 0
Area secc. A cm2 10610 0.28
Cuadro 2. Toma de datos de la sección B
seccion BN° Medic.cm profundidad area x c/dist.(cm2) velocidad media m/s1 0.00 0.00 - 02 60.00 11.50 345 0.33 120.00 12.80 729 0.34 180.00 16.00 864 0.35 240.00 16.50 975 0.7
6 300.00 17.00 1005 0.77 360.00 20.00 1110 0.78 420.00 13.00 990 19 480.00 8.00 630 0.7
10 540.00 12.00 600 0.711 600.00 0.00 360 0
Area secc. A cm2 7608 0.49
ancho de la seccion A = 5 m VEL. MEDIA m/s 0.39ancho de la seccion B = 6 m AREA TOTAL m2 1.8218longitud del cauce tomado = 11 m
Figura1. Perfil de la sección A
Figura 2. Perfil de sección B
Cuadro 3. Calculo de la velocidad
V=L/t
velocidad de la superficie (l/t)
velc.x dia L(m)T(seg
) velc.(m/seg)x diav1 11 41.79 0.263v2 11 41.56 0.265v3 11 41.93 0.262v4 11 41.41 0.266v5 11 41.94 0.262v6 11 41.65 0.264v7 11 36.15 0.304v8 11 42.40 0.259v9 11 41.89 0.263
PROMEDIO 41.19 0.268
4.2. Cálculo del Caudal máximo de la minicuenca Santa Carmen
4.2.1. Calculo del Caudal por el Método Racional
a). coeficiente de escorrentía
El cálculo de los coeficientes de escorrentía se realizó con el programa hidroesta se estimó para 5 áreas que abarca toda la minicuenca un C ponderado.
Cuadro 5. Calculo de 5 áreas de la cuenca
poligono area_ha
163.99071
6
2157.3470
2
3284.6999
1
4315.1526
6
532.80970
6854.0000
0
Cálculo del caudal máximo utilizando el método Racional
Serie de datos de área, cobertura y de C parciales:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- N° Área Cobertura Textura Pendiente C
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 63.99 áreas semi-urbanas 18.37 0.4 2 157.34 áreas semi-urbanas 18.37 0.4 3 284.69 Forestal Arcillosa 18.37 0.6 4 315.15 Forestal Arcillosa 18.37 0.6 5 32.8 Forestal Franco arcillolimosa 18.37 0.5 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
C ponderado: 0.54Area total: 853.97 has
Cálculo del I máxima:
Resultados de los cálculos:----------------------------------------------------------------------------------------------------Coeficiente C: 0.54Área de la cuenca: 853.97 has
b). Calculo tiempo de concentración
Tc= 0.0195 (L3/H)0.385
Tc= 0.0195 (50073/920)0.385
Tc= 26.42 26 min
c). calculo de Intensidad para d=15 min y T= 10 años
Asumiendo la Imax= 39 mm/hr
d). Calculo del caudal máximo Q:
Q = CIA = (0.54)(39)(853.97) = 49.95 m3/s
360 360
4.3. Hidrograma triangular y el Hidrograma Adimensional de la cuenca Asunción Saldaña.
4.3.1 Ecuación de kirpish
Tc = 0.000325 L0.77/ S0.385
Tc= 0.000325 (5007) 0.77/ (0.1837) 0.385
Tc= 0.47 hrs.
Tr = 0.6 tc
Tr= 0.6 (0.47) = 0.28 hrs
de = 2√tc
de = 2√ 0.47 = 1.37hrs
tp= (de/2)+tr
tp= (1/2)+ 0.28 = 0.78 hrs
tb = 2.67tp
tb = 2.67(0.78) = 2.08 hrs
Qp= 0.5555*A/tb (suponiendo un hpe=39 mm)
Qp= 0.5555*(39*8.54)/ 2.08
Qp= 88.87 m3/s
Figura 4. Hidrograma triangular de la minicuenca Santa Carmen
Cuadro 6. Datos para realizar el Hidrograma Adimensional
t / tp Q / Qp t Q0 0 0.00 0.00
0.1 0.015 0.08 1.360.2 0.075 0.15 6.810.3 0.16 0.23 14.520.4 0.28 0.31 25.410.5 0.43 0.38 39.020.6 0.6 0.46 54.440.7 0.77 0.53 69.870.8 0.89 0.61 80.760.9 0.97 0.69 88.021 1 0.76 90.74
1.1 0.98 0.84 88.921.2 0.92 0.92 83.481.3 0.84 0.99 76.221.4 0.75 1.07 68.051.5 0.65 1.15 58.981.6 0.57 1.22 51.721.8 0.43 1.37 39.022 0.32 1.53 29.04
2.2 0.24 1.68 21.782.4 0.18 1.83 16.332.6 0.13 1.99 11.802.8 0.098 2.14 8.893 0.075 2.29 6.81
3.5 0.036 2.67 3.27
4 0.018 3.05 1.634.5 0.009 3.44 0.825 0.004 3.82 0.36
Figura 5. Hidrograma Adimensional de la minicuenca Santa Carmen
4.5. Realización del cálculo del caudal máximo de la cuenca Asunción Saldaña con ayuda del programa Hidroesta para los Métodos: Racional, Curva Número y MacMath.
4.5.1. Método racional
Haciendo uso del Hidroesta:
Calculo del C:
C ponderado: 0.54
Calculo del I:
Tomamos la Imax : 39 mm/hr
Calculo del Q máx.:
Qmáx. =49.957 m3/s.
4.5.2. Método MacMath
a). Calculo con ayuda del programa Hidroesta
Qmáx. = 47.915 m3/s.
4.5.3. Curva número
Para la obtención del caudal por médio de este método se tienen los
siguientes datos de precipitacion diárias correspondientes la mes de
junio desde el 1 – 20 del año 2012, de la estacion meteorológica Joge
Abelardo Quiñonez.
Cuadro 7. Datos de Pp diaria
fecha Pp total mm
1 82 03 04 05 336 87 31.48 4.19 0
10 011 012 013 014 015 016 017 818 2.519 0.320 0.3
Pp máxima = 33 mm
Para un tc=0.47 h se tiene un q=0.226
Áreas con presencia de arcillas y com alto potencial de escurriemiento esta ubicado em el grupo D
Con área vegetal, mas de 75 % condicion hidrológica Buena Muy poca precipitacion considerando un CHA-I estacion seca
Para poder hallar CHA-I prinero convertir
N(II)=77
P=33 mm
N(I)=4.2*77/10-0.058*77
N(I)= 58.4 = 58
Q= [58(33+50.8)-5080]2 / 58[58(33-203.2)+20320]
Q= 0.079 mm
Qmax = 0.079*0.226*8.54
Qmax = 0.152 m3/s
4.6. Con los datos de otros ríos (Río Ica– Ica años 1922 - 1998) se realizó
los cálculos haciendo uso de la metodología estadística
4.6.1. Método de Nash (Rió Ica – Ica)
Caudal de diseño 637.8927 m3/s
4.6.2. Método de Gumbel (Rió Ica- Ica)
Caudal de diseño = 743.2841 m3/s
IV. DISCUSIONES
Según (VILLON, 2002) el método racional solo puede ser aplicable
a cuencas que no excedan los 1300 has o 13 km2. La cuenca analizada posee
8.54 km2, es decir si podemos determinar el caudal máximo mediante este
método, por fines didácticos y para la comparación se realizó este método.
Debido a los escases de datos hidrométricos, se supuso algunos
datos, para determinar el caudal máximo se empleó el Hidrograma unitario
triangular el cual nos proporciona datos como tiempo base, tiempo pico, tiempo
de retraso y caudal pico, pero no nos proporciona mas información con sumo
detalle. El caudal máximo por el método de hidrograma unitario triangular será
tomado en cuenta, ya que se ajusta más a la realidad, mencionada en el
anterior párrafo.
VI. CONCLUSIONES
Se pudo determinar la velocidad media en las dos secciones por
medio del correntómetro dando como resultado 0.39 m/s.
El caudal Máximo determinado por el método del flotador para los 9
días de análisis de datos del mes de junio del 2012 fue 0.55443 m3/s el caudal
Mínimo determinado 0.47269 m3/s.
Se utilizaron dos métodos, el de Mac Math y el método Racional; se logro obtener resultados pero con ciertas diferencias. Método de Mac Math el Qmax=47.915 m3/s, y con el método racional Qmax= 49.957 m3/s.
Se pudo determinar el caudal máximo por el método de la curva
numero con los datos de precipitación del mes de junio del 2012 del 1 – 20 de
dicho mes, obteniéndose como resultado un Qmax=0.152 m3/s.
VII. RECOMENDACIONES
Dar charlas de orientación de los pobladores sobre la
contaminación de la minicuenca Santa Carmen, ya que en toda su cauce hay
atractivos turísticos como la catarata Santa Carmen y la Alcantarilla y
representa un recurso paisajisto para toda la provincia.
Implementar equipos Publiográficos y pluviométricos ya que se
necesitan estos registros para poder interpretar los parámetros meteorológicos.
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
CHAVEZ, R. (1994). Hidrologìa para ingenieros.1ed. Edit. Fondo Editorial De
La Pontifica Universidad Católica Del Perú. Lima-Perú.
MOLINA, M. (1984). Hidrologìa. 1ed. Publicaciones del departamento de
recursos de agua y tierra. Lima-Perú.
MONSALVE S. 2001. Hidrológica en la ingeniería. 2da. Edición. Ed.
Alfoamericana. Colombia.
VASQUEZ, A. 2000 Manejo de Cuencas Hidrográficas. Tomo 1. Escuela
Superior de Administración de Agua Charles Sutton. 1ed.
Universidad Nacional Agraria de La Selva.
VILLON M. 2000. Hidráulica de canales. 4ta. Edición. Ed. Villon. Lima. Perú
MEDICION DE CAUDALES. [En Línea ] . http://www.
Cepis.ops-oms.org/bvsatr/fulltext/operación/cap5.pdf. Documento 15
de Febrero del 2006.
TECNICAS PARA MEDICION DE FLUJOS. [En Línea ] http://www.64.233.179.104/search?
q=cache:vzHwNYa5wsI:p2uted.edu/espanol/manual8/
Appdvi.cfm+aforo+con+vertedero&hl=es&gl=pe&ct=clnk&cd=1&lr=la
ng. Documento 26 de Febrero 2006.
ANEXOS
MEDICION DE LOS TIEMPOS POR CADA DIA
03 noviembre 2012 Hora: 12:10 Pm
02 noviembre 2012 Hora: 11:50am
01 noviembre2012 Hora: 12.25 Pm
31 octubre 2012 Hora: 12:55 Pm
t1 41.23 t1 40.56 t1 40.31 t1 40.9
t2 41.35 t2 40.65 t2 41.23 t2 41.3
t3 42.2 t3 42.36 t3 42.65 t3 42.4
t4 40.63 t4 42.62 t4 40.35 t442.1
1
t5 40.25 t5 41.95 t5 41.56 t5 42.3
t6 41.56 t6 41.86 t6 42.36 t6 40.6
t7 40.62 t7 42.87 t7 42.85 t742.9
4
t8 41.26 t8 41.45 t8 41.96 t8 42.5
t9 42.01 t9 42.85 t9 41.87 t942.6
3
t10 42.95 t10 42.14 t10 40.45 t1040.2
6
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