HIDROMETRIA

DRENAJE Y DISEO HIDROLGICO

ING CRISTIAN COELLO MSc

Mar- Sep2015

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

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DRENAJE Y SISEO HIDROLOGICOHIDROLOGA APLICADA

Informacin HidrometeorolgicaUso y manipulacin de la informacin cruda

Elaboracin de las curvas IDF

Modelo Hidrolgico para calculo de avenidas

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DRENAJE Y SISEO HIDROLOGICODRENAJE

Drenaje vialDrenaje de sitios crticosDrenaje en zonas urbanasSubdrenaje

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TPICOSInformacin Hidrometeorolgica

PrecipitacinTemperaturaEvapotranspiracinNiveles y CaudalesBalance Hdrico

TPICOSUso y manipulacin de la informacin cruda

Estaciones PluviogrficasEstaciones meteorolgicasEstaciones LimnigrficaProcesamientoControl de calidad de la informacin Curvas de doble masaRelleno de informacin: Anlisis de correlacinInformacin a diferentes escalas temporalesndices requeridos en diseo hidrolgicoVariabilidad espacio temporal de la lluviaCaudales caractersticos

TPICOSElaboracin de las curvas IDF

Anlisis de intensidades mximasMtodos empricos y tericos (analticos) Construccin de las curvas IDFAplicacin de las curvas en obras de drenaje

TPICOSModelo Hidrolgico para calculo de avenidas

Requerimientos de InformacinUsos de sueloPrecipitacin efectivaHietograma de diseoHidrograma Unitario SCSTransito de avenidas: Mtodos conocidosModelo HEC HMS

TPICOSDrenaje vial

Consideraciones de diseoObtencin del caudal mximoAnlisis de precipitaciones intensasDeterminacin de la intensidad de lluviaPeriodo de retornoCurvas IDF y Zonificacin INAMHIEscurrimientoDiseo de Alcantarillas y obras de drenaje

TPICOSDrenaje de sitios crticos

AntecedentesConsideraciones de diseoHidrologa para el diseo del sistema de drenajeDrenaje superficialCunetas de coronacinCanales colectoresCanal rpido o con rugosidad artificial

TPICOSDrenaje en zonas urbanas

Clculo de caudales mximos esperadosCoeficiente de escorrentaTiempo de concentracin

Subdrenaje

Consideraciones de diseoMtodo de clculoObras especiales de subdrenaje

EvaluacinEXAMEN INTERCICLO 20 PuntosEXAMEN FIN DE CICLO 30 Puntos

TRABAJOS:

Evapotranspiracin y balance hdrico (5p) Procesamiento y anlisis de consistencia de informacin(5p) Obtencin de curvas IDF (5p) Modelo hidrolgico integral (10p) Diseo de drenaje vial (5p) Diseo de drenaje de sitios crticos (10p) Diseo de drenaje de zonas urbanas (5p) Trabajo de subdrenaje (5p)

Bibliografa SugeridaChow, V.T.; Maidment, D.;Mays L., Hidrologa Aplicada., McGraw-Hill Interamericana S. A., 1994.

Temez : Calculo hidrometeorolgico de caudales mximos en pequeas cuencas naturales

Bateman Allen :Hidrologa Bsica y Aplicada, 2007

INAMHI 1999.- Estudio de Lluvias Intensas. Departamento de Hidrometra. Quito Ecuador.

SoilConservationService(SCS),NationalEngineeringHandbook: Section4,Hydrology, (NEH-4), United States Departmentof Agriculture (USDA), 1985.

French, Richard H., Hidrulica de Canales Abiertos, McGraw-Hill, 1988.

U.S. Army Corps of Engineers, HEC-HMS Hydrologic Model Sistem Users Manual",Hydrologic Engineering Center, 1995.

Precipitacin Es la principal fuente de alimentacin del ciclo hidrolgico, incluye lluvia, llovizna, nieve, granizo, las formas de niebla, roco son formas de condensacin y no de precipitacin.

La precipitacin se mide en pluvimetros o pluvigrafos, estos ltimos se utilizan para determinar las precipitaciones de corta duracin y alta intensidad

Precipitacin Para realizar mediciones, se comprobara la altura del agua de lluvia que cubrira la superficie del suelo, en el rea de influencia de una estacin pluviomtrica, si pudiese mantenerse sobre la misma sin filtrarse ni evaporarse. Se expresa generalmente en mm.

Un correcto dimensionamiento del drenaje garantizar la vida util de una carretera. El conocimiento de las precipitaciones extremas de corta duracin, es muy importante para dimensionar el drenaje urbano, y disear obras hidrulicas.

PrecipitacinLa intensidad de la lluvia y duracin de la lluvia: estas dos caractersticas estn asociadas para un mismo periodo de retorno en lo que conocemos como las curvas IDF.

Para determinar la precipitacin media en la cuenca se elige un perodo de retorno determinado, se determina la lluvia en cada estacin para el periodo de retorno seleccionado y luego se calcula la lluvia media, para esto se utiliza alguno de los procedimientos siguientes: mtodo aritmtico, polgonos de Thiessen y el mtodo de las isoyetas

Anlisis espacial de la precipitacinEs el comportamiento en el espacio de la precipitacin dentro de un rea de drenaje determinada.

Anlisis temporal de la precipitacinEs el comportamiento en el tiempo de la precipitacin dentro de un rea de drenaje determinada.

Informacin de PrecipitacionesPrecipitacin Instantnea (resolucin del pluvigrafos).Precipitacin al minuto (intensidad mxima horaria).Precipitacin sub horaria (mltiplos de 5min - IDF)Precipitacin horaria (IDF)Precipitacin diaria (Precipitaciones mximas en 24h) (resolucin de los pluvimetros en general)Precipitacin mensualPrecipitacin total anualDas con precipitacin y das de precipitacin mxima

TemperaturaEs el estado referido al calor o ausencia del calor del medio ambiente, la unidad de medida son Centgrados, Kelvin, Fahrenheit, entre otros

Informacin de TemperaturaMxima AbsolutaMnima AbsolutaTemperatura mximaTemperatura mnimaTemperatura media

EvapotranspiracinLa evapotranspiracin se define como la prdida de humedad de una superficie por evaporacin directa junto con la prdida de agua por transpiracin de la vegetacin. Se expresa en milmetros por unidad de tiempo.

La evapotranspiracin constituye un importante componente del ciclo y balance del agua. Se estima que en condiciones normales un 70% del total de agua recibida por una zona (precipitacin) es devuelta a la atmsfera a travs del proceso, mientras que el 30% restante constituye la escorrenta superficial y subterrnea

EvapotranspiracinEvapotranspiracin Potencial (ETP)

Mxima cantidad de agua que puede evaporarse desde un suelo completamente cubierto de vegetacin, que se desarrolla en ptimas condiciones, y en el supuesto caso de no existir limitaciones en la disponibilidad de agua

Evapotranspiracin de Referencia (Eto)

La ETo es aplicada a un cultivo especfico, estndar o de referencia, habitualmente alfalfa, de 8 a 15cm de altura uniforme, de crecimiento activo, que cubre totalmente el suelo y que no se ve sometido a dficit hdrico

Calculo de la EvapotranspiracinLa frmula de Hargreaves

ET0= 0,0135 (tmed+ 17,78) Rs

ET0 = evapotranspiracin potencial diaria, mm/da tmed= temperatura media, C Rs= radiacin solar incidente, convertida en mm/da

Calculo de la EvapotranspiracinMtodo de Penman Monteith

Mtodo de Thornthwaite f(T)

EjercicioDeterminar a partir de la informacin entregada la Eto aplicando las diferentes metodologas.

Adems calcule: La precipitacin total anual, precipitacin mxima diaria, lluvia mxima 5 das consecutivos, periodo seco mas largo, intensidad media diaria para el periodo de retorno anual. Temperaturas mxima y mnima anual, humedad mxima y mnima, velocidad del viento mxima, radiacin solar mxima y media

Niveles y CaudalesLos niveles de agua superficiales estn ntimamente ligados con los caudales circulantes en un ro y se determina a partir de la curva de descarga general.

Cuando se conoce una seccin geomtrica por donde pasa el agua es posible el calculo del caudal con precisin.

La velocidad del agua determinara la cantidad de caudal que pasa por una seccin conocida

Niveles y CaudalesEl rgimen de caudales de una corriente de agua durante un perodo determinado, es el nico trmino del balance hidrolgico de una cuenca que puede ser medido directamente con una buena precisin

El rgimen de caudales es un dato bsico, indispensable, para los todos los diseo hidrulicos y para muchas obras civiles en los que ellos son parte importante como las carreteras, puentes, acueductos, presas, etc

Niveles y CaudalesLa informacin instantnea que pueden generar los equipos de medicin son las alturas o niveles de agua en determinado punto, la determinacin de caudal es misin del tcnico encargado en la caracterizacin de la curva de descarga o el diseo de las obras hidrulicas.

De la precisin en la determinacin de los caudales depender la calidad de los estudios e investigaciones en hidrologa

Rgimen de CaudalesComportamiento temporal de caudales de una fuente superficial, ntimamente ligado a la ocurrencia de las precipitaciones

Ejercicio Determine los caudales a partir de la siguiente informacin disponible instantnea.

Grafique: Caudales medios diarios y caudales medios mensuales y el rgimen de caudales

Adems calcule: Caudal mximo instantneo, caudal mximo diario, caudal especifico medio y caudal especfico mximo

Balance HdricoConcepto

Es el equilibrio entre todos los recursos hdricos que ingresan al sistema y los que salen del mismo, en un intervalo de tiempo determinado

Ecuacin simplificada: P= Q+ETo

Balance Hdrico

Balance Hdrico

Ao Hidrolgico

Perodo continuo de doce meses seleccionados de manera que los cambios globales en el almacenamiento sean mnimos, por lo que la cantidad sobrante de un ao al siguiente, se reduce al mnimo.Ecuacin general

Modelando el balance hdrico

Modelando el balance hdrico

EjercicioDetermine el balance hdrico general para la informacin proporcionada para los ejercicios anteriores.

Grafique el balance y concluya sobre los resultados