apuntes de hidrologia urbano
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Texto para el estudio HidrológicoTRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
APUNTES DE HIDROLOGIA URBANA
ING. RAUL CONDE RIVERA ING. JUAN FRANCISCO PAlACIOS B.
OCfUBRE DE 1995
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INlCE
CAPITULO I PROCESO DEL CICLO HIDROLOGICO : r. L..H
BOSQUEJO HISTORICO EL CICLO HIDROLOGICO
ECUACION DE BALANCE HIDROt .OGIC~
FU~CIONES u~L INGENIERO HI~RCLOGC LA HIDRDLOGI~ EN MEXICO
CAPITULO II GEOMORFOLOGIA DE LA CUENCA
GEOMORFOLOGIA DE LA CUENCA FINALIDAD DE LA GEOMORFOLCGIA AREA 8 MAGNITUD DE LA CUENCA FORMA DE LA CUENCA CURVA HIPSOMETRICA DE LA CUENCA RECTANGULO EQUIVALENTE ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA PENDIENTE DE L.A CUENCA
CARACTERIS~ICAS DE LA RED DE DRENAJE GEOLOGIAs SUELOS V COBERTURA VEGETAL DE LA CUENCA
MODELOS DEL CAUCE PRINCIPALES RELAClONES GENERALES ENTRE DIVERSOS INDICES
MORFOLOGICOS V EL REGIMEN HIDROLOG!CO
FAG.
1
.L
13
2C:
___' _/
44
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CAPITULO I I I CALCULO DE AVENT DAS: MAXI MA:.:;: DE DI S:ET~O
CU~NCAS 0E ANALIZA ~IDROLOGJCO
DE LAS VARIABL~S DE ENTRADA AL HEC-1 67 USC ~E SUE~C V PERiODO DE RETOR~O fJ
86
MET000 DE SESCHAPP-RAG~ ASSENZO v HARP DESLRIPCISN DE MODELO MATEMATICU HEC-1
CAPITULO IV C_)MPARAC.ION Y ANALISIS DE RESIJL T"ADOS
ANALISIS DE RESULTADOS l98
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CAPITULO
PROCESO DEL
Cl CLO Hl DROLOGI CO
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DEFINICIONES DE LA HIDROLOGIA GENERAL
Er: el transcurso de su dessarrollo. la Hidrologia na sido definida de d1versas for~as. una de ellas, quizs la mAs sencilla
rudimentaria es la que se basa en la interpretacin de su nomore, esto
es, Hidrologi2 es ~na palabra de erigen griego compuesta de dos
qL\e ~-e t!"-adL~ce por-
tratado o ciencia. Por 10 anterior~ la Hidrologia es
La definicin anterior, es demasiado simplista e incompleta y por e~~o se recurre a u,a definicin, cuando se requiere describir a la
rlicr-:::tl og d CCoT~-=! ,_;,: ~-=i Cle~;Cla, tal de f ini ci:Sn == l.:::::. '=-QLtieil te:;
H!DRDLCGIA ~S LA CIENCIA QUE TRA~A DE LAS AGUAS DE LA 1 1ERRA, OCURRENCIA. CIRCULAC!ON Y DISTRIBUC!QN, SUS PROPIEDADES FISICAS Y
2ELACION CON LOS SERES VIVlENTES. El domlnlo de la '"Hidrologia abarca la ~~~~Gr-- completa de la existencia del agua sobre ~a tierra.
Otra ~efi~ici~ m~s. es conveniente citar adems. La Hidrol og 2. es la ciencia que trata de los procesos que rlQen el recuperacin de los recursos de agua en ~as ~eas cont1nentales de la tierra y en 1as diversas fases del ciclo hidrolgico.
BOSQUEJO HISTORI CO
Se expone e1 desarrollo histrico de la hidrolog a = travs de
une pe~-l cJoo=:. ~ CL\ya en Ei. no debe
considerarse exacta . Tales perlados son:
1
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1.- PERIODO DE ESPECULACION (antiguedad a 1440). Durante e-::; te el de ciclo hidrolgico fue
especulado por mLtchos filsofos~ como Tales~ F'laton
Aristteles en Grecia; Sneca y Plinio en Roma. La de tales
conceptos fueron errneos,
Vitruvio, que estableci que el agL\a
infiltracin de la lluvla y de la nieve. A este perio~o pertenecen ~as
de la
requirieron ur conocimiento hidrolgico elle~::;: lo-::;
pozos de Arabia, los Kanats de Pers1a. los c~ cL~edLlcto-:::- de
canales y siszemas de lrrig~clon y obras de control de inundac~ones en China y las zaras de riego de Egipto, Mesopotami e India.
~ERIOJO DE OBSERVACIO~ ( l~~O a 16G0 ) . ~n el oeri o d o conoc~do
gradual ce les conceptos filosoficos
ciencia de tal poca. en
observaclones, Leonardo de --.. .. r ; r~. - .,_ .:. - - - . roJ...i.":::= '/ cc= r-rect.e~ del c i clo le
a la --" .--:. . --uc _,_,a a t r-a\rs de
rnanan t _i a le~- .
3.- FERIDDD DE MEDIDA ( ~600 a 1700
~Tc,oerna cienciC~. de 1a puede se:--
considerado en el Sigla XVII~ con las mediciones, por eJemplo: las oe
Plerre Perrau lt j Edme Mariotte en el Ha~1ey en el mar Med1terrneo, l es co~-r-e~=tas cel estLtdiado. A
co~responden tambin los primeros e~tudios de los pozos artesian os.
4.- PERIODO DE EXPERIMENTAC I ON (1700 d 1800 ) [iLtrante e ~t Siglc
c. - -:; : "':::1' -- . a.Lf.ge
\.- !! 7 "!" 7 ;.-,V l. i.. J.. !1
\.. _.!'- como
l o =- estL~dics. E ;-;per imer; tal e-=
de ello
hidrulicos f ueron obtenidos, pcr ejemp l o: 21 ~eor ema y piezmetro de Bernaulll, la frmula de Chzy y el prlncipio de D'Alembert, los tubos de Pitot y Borda. -OS desarro l los anterlcres aceleraron el ini.cio d ::?
2
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los trabaJos hidrolgicos de base cuantitativa.
5.- PERIODO DE MCDERNIZACIDN (1800 a 1900). El Siglo XIX fue una grar era de hidrclogia experimental que tuve
su inicio en el periodo precedente el
comienza de la ciencia de la hidrolJgia. Sin embargo~
de
Haqen-Poiseulle del flujo capilaF i. 2-. dei (1263; el a e
Ghyben-Herzberg (1889).
En el campa de la hidrometria. en
superficiales, se ~uva un ~ran avance, ~ncluyerds: el de-::; 2 . r- ~-e~ l l ;:} de va~~as frmulas del f!uJO e instrumentos de medida y el
afo~o sistematice de corrient2. ~n~re ~=~
se tiene frmula de descarga de vertedores de
p;-o ;=eL~ E: ~- to pot--
Kuttcr (1869) y por Manning (1889) y e~ el campo ce 12 evaporacion la de las
Miller (l849 ) correlacion la lluv1a con la al~i~ud;
6.- PEPIODD DE EMPIRISMO (1900 a 1930). Auncue muchos trabajos de hid~ologia fueren iniciados en el Siglo XIX~ el desarrollo en h~drologia cuantitativa fue tcdavia entonces .:.a ciencia je la hidrologia tLe enormemente emplrlca, e.. que .:.a. base fsica \a~-la.~- ' ' . . ce t=e r-fnl,-1 a C:lo;r~s
estaban bien conocidas~ o b~en porque se dispcnia de mucha infornaci6n final del
Siglo XIX y los siguientes 3(! ao~ . ..: El fLie
eJemplo o de f 6r:T~Lt las
propuestas, seleccionando sus coeficientes y base
3
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, __ PERIODO DE RAC I ONALIZACION (1930 a 1950). En este periodo se inician los grandes hidrol6gos que utilizan el an~lisis racional para resolver los problemas hidrolgicos planteados~
ejemplo se tienen: Sher-man (1932) con el concepto del h1d ograme un~ta rio . Harten (1953) con la teori a de l a infiltracin de l a i luv1a~ The 1~ (153) qu0 introduce el concepto del noequilibrio en
;-, ,.....,. "':"-" r-- e: r-''--" ~- ..__ . - ~ f.i:_{!l1 bel
de la estacistica en la Midrologia~
la
Bernard (1944}
disb-ibL.ci6n de el uso
q ;;c:; ...... ...._ discute e l
p a o e l c e la me~ec rologia ). marca e l iniC.l.O Oe hldrometeorologia \/ / Ens Len 11 9~0 ) q uien introd~ce el an~lis1s terico en lo~ es~udios de
se.:i 1 mer. ta c~ r .. el
el 11undo.
a .- FERIJ~ O DE TEDRllACION ( 1950 a la fec~a). tec.1r- ice, s L~SO
prIJCl~tl.OS
rarlonales pro pue stos a~terior~en te, pueden S2r SUJe~OS a un verdadero
pueder; ~:c~ma .. r
e -=LtaC10CES
teorias E_] e~np l C:S los hici r-ol g 1 ces.
teor~ cas, e l a nlisis 11nea1 y no lireal de Slstemas hidrclgicbs, la
c.oo:tcion de le ~ E:; tad i s- t ~L ce:::.
En2rgt~co la
se =Jenci~l de datos hidrol~icos ~ oe1 use
'.f !
de
s~_te 1 o ! 1 -. ..t. e~
en
la
in\tes ::.ige.ci_;
cper ac ' ones en el disefio de s1stemas de recursos ~idrulicos.
4
la
Ut;."
de.
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EL CICLO HIDROLOGICO
El ciclo hidrolgico es un concepto acadmico til~ desde el cual se e ..... estudio ce la hidrologia, ver Fig. No.l.
hidrolgico, ES trtnin8 desct- ipti vo ap l icable a la circul acin general del agua en la El CLial ;;::.e define COH1C};
Sucesin de e~apas que atraviesa el agua al pasar de la atmsfera ct ~a tierra y volver a la atmsfera: evaporacin desde el suelo, mar o
2n e _ suelo o masas de agua y reevaporacin.
i .n .. ~,.e~ l L~ e;- c .. de
reclrcJlatorlo e indefi~ido 8 permanente, este mov~m~ento permanertte
de~ ci c lo se debe f u ndamentalmente a dos causas: la el sol . . ' Que p~cporclona ta energ1a elev.~r-- el agua la
segunda, la gravedad tt? rre~- t. re, que nace qu.e el a. gua condensada
descienda (precipitaci~ y escurrimiento).
S e puede suponer que C.lClO s.e con
evapora cin de] agua en los ocanos, el vapor de agua del proceso anterior es tra~~parta~o por las mass de aire movimier;tc:
haci-.:::. .lc~s ccndl~=l..one~- ~TI e te e -o lg i e a.'=
acecu adas el vapor oe agua se condensa para formar nubes, las cuales a s~ vez d~n erigen _
su
- . - . las preclp~taclones.
cai da_
- 1 ..i
es
'I a una part-e s-e
vegetacin Cintercepcl6n) por la vegetacion. a los edificios~ carreteras, etc. y pocc tiempo despws, es retornada a la atmosfera en de Del agua que alcanza .la :=-Ltpt.-~rf icie del t::=-rr-erc ~ Lif12. qLteda
retenida en los nueces e irregularidades del ( almacenamien -~:o en depresiones) y en su mayorla vu2lve a la atmosfera po r evaporacin .
5
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REPRESENTACION DESCRIPTIVA DEL CICLO HIDROLOGICO. ( W. C. Ackermann, E. A. Coleman y H. O. Ogrosky, 1955 ).
1 PREC/PITACION
FIG. No. .
6
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del qLte llege, al SLtelo ci:--cuj_a la superficie (lluvia en exceso) y se concentra en pequeos que luego integran arroyos, los cuales posteriormente des-embocan en les
rios (escur~imientos superficiales) los que concuden el agLta a los
Por ltimo~ nay una tercera parte de la precipitacin que penetra
bc:uo Vct r-e ll enan.dc~ SLtper-f i cie del . -i.ti 1 --.LW:=-
pcrcs y fisuras de iiH?C io Si el agua es abunaante~ una parte desciende hasta recargar el agua subterrnea~ en cambio, cuando el volumen infiltrado es escaso el agua queda en la zona no saturada (humedad del de donde '/Ltel -..te atmsfera por evaporacin e principalmente por transp1racin de
plantas; come en la prc~1ca no es ~acil separar ~mbos
tanto el el
'i -.i~.
subterrnea se mueve hacia las zonas baJas y con ei tlemoo integran el escu~rimiento total de un ric para fluir hacia los oceanos.
SISTEMAS HIDROLOGICOS Y SU SIMULACION
SISTEMAS HIDROLOGICOS.- Los co~~s-.:Laer--an el Pste concepte< 2:::.
pL~e:=. es ::3. u.n.a
cualitativa del cic:o h1droiogico. s1no en conocer las car-~ ti da des
agua involucradas en cada face de l.
Un sistema hidrologlcc se puede defini;- ce m o cc.:n j L~n to elementos o procesos fisicos L~nidC;S de de
lnterdependencia, que a~toa so8re un grupo ce variables de ~ara convertirlas en las de salida. En estos s~stemas cada uno de los
el e~-nent.os e el de COT;pl ica~cas
1n~errelacicnes de muchos factores de \iT 1.abi l ide,d
7
-
temporal, cuyas caracteristicas fisicas prcticamente no son medibles. y po ~ el l o no son ca l culables.
Los sistmas hidrolgicos son tan complejos que an no se han dessar-r-ollado leyes exactas que puedan ., . ,. . exp1~car comp1eta y e;-~actamen te
lo los
modeles matemticos de si~ulac16~ de tales sistemas para reproducir o predecir su funcionamiento.
criterlDS o enfoques bs1cos para simular hich-::::11 gicos; el
primero, a travs del uso de un ModElo Deterrninistico y el segundo~ en base a un Modelo Estocstico.
Cn modelo es deterministicc cuando cualquiera que sea el valor de la variable de tiempo, !a respues~a a una en t rada dada es siemp--e
m1sma, para un mismo estado inicia ! ae J sistema. En estcs modelos. e l
pro b lemas se ~educe princi~almen te a la dete~~inacin y ajuste de los parmet~os q u e desc~i ben el s i-s::. tema., tales llamados tambin Paramtriccs.
Debe hacerse notar, que en realida~ es pc::~i b le fc.r-rnu 1 a~- y simular un sistema tr-minos estrictamente
deterministiccs, debido a l a en de \f2_~- iabi l ~~-dad los ca~bios introducidos
el hombre diractamente e lndirectamente 1 a los procesos naturales de ;_ ,.- otr- o:=. que consti tu~/ en
evolucin geomcrfolgica de 1a ~lerra; adems~ de las dificultades en lB matemtica de lc~s cc~ :Tiplf?JOS pr-ocesos in-.../ol L~cradcJs.
En los ce se parme~ros estacisticcs que describen la respLesta del SlS't2i11C-.
en la ge::erc~ci6n ce series. de
.ir-~ci s ti ngLti b les
8
f i S,l COS
10~-
\-" ,
dates ser :Les
-
obser--vadas.
Con los modelos deterministicos se de manera
con ti r~L~a en el tiempo una sucesi:::Jn de eventos hidrolgicos a inte-valos cortos (horas a dias) y la comprobacin de la \la l idez del
ccHn i=a r- 2~ e i n con .id de eventos
observados; e~ cambia con ]os modelos estocsticos nc se bL!SC2 ;:::.i;T:u 1-=:
-
........ __________ __
1
posteriormente abord a r su s imu l acin. Esto constitu ; e e l enfoau e de 1 2
ingenieria de sistemas, aplicada a la hidro ~ cgla~ dentro de_
define como sistema abierto el que oper independientemente de 1 a.s
salidas producidas y como sistema cerrado aquel cuya o~eraclOn dr.:=pence
~n sist2ma ceFrado del cic ' o h ~ cro:~gico globa~ se muestra en
DIVISION DE LA HIDROLOGIA GENERAL Y CONEXlON CON OTRAS CIENCIAS
desarrollo c~mo c1encia le ha tenido en e ~ s1glo actual,
na reque~idc su ci~i~iOn en
cua~es es~ud1an al agua Cl.ClC= de -- '.--:: . ...-.; --.;:::._; SL'.;,:..::;.
hidrolgico, stas son:
4 . - Hi[ROMETEOFQLOG~A
se di -iide e~1
lo ::_~- c
-
--
REPRESENTACION INGENIERIL DEL CICLO H/DROLOG/CO P S foqleson, 1970 ).
FIG. No. 2
A T fJ O S F C R A
. 1 l -r . Evopotr'onat>iroCion -r------ 1 . . ' 1 1 1 1 Swbtunoc ,on l l l
FWcip i toc in Evaporacin 1
~ 1
Goteo 1
NlfVt HlfLD ~
Fus in
E-.
-
i e.- Hidrologia de Lonas pantanosas. r.- Hidrologia de Control de Avenidad o Crecientes.
La nidrologia, como cualquier c~encia qGe t i e ne po r el
COi; otras
E:St~tdJ.. C. de qL~e E~{ .l. SLE
id
entre ~u~ dlversos elementos natu r ales i n tegran los
t-el aciCClE
-
ECUACION DE BALANCE HIDROLOGICO
t .o=jc, sistema o subsistema del hidt-ol6gico, el principio que indica que 21 se crea se destrLt>-'e se
la denominada ECUACICN DE BALENCE HIDF:OLOGICO !l la cual permlte relacionar ' --
.i =-~ c.e..n tidB.Ce-:;:. el e agLt.a que
CAMBIO u~ ALMACENAMIENTO
La Slmpllcldad oe la ecuacin ant2ricr es irecuenteme~te enganosa~
ya que 2n la mayoria de los cases ~u~ ae ella pLI.eden . .
a,jec:u.::;.c;,:; fa e i l c. e : te.., Siendo \iar ia tle
' ;. . ) .
Evaporacin (El. T ranspiracin ll ).
Escurrim~entc Superficial (R) . InflltraciOn (lJ. Escurrimiento Subterrneo (G).
OBJETIVO DE LA H!DROLOGIA SUPERFICIAL
Geograf~3 y la Ecologia. Todos estos especlalistas en partlculas el
Ingeniero Civil tiene n que diseKar, corstruir o preten ca aprovechar
brindar proteccin contra l as d\;en idas e : c;--ecien tes de ,--io o
:="llc del G2 .i a
superficial para da~ solucin a los var1a01si~os prcblemas de carctr
CD:TC
durante s0 pr8ceso constructivo ~-L\ e~
-
fF:GYECTOS DE APF:OBECHAMIENTO del
hidt-olgico es comn observar que~ la
parece trabajar demasiado, generando lluvias ter- ;-en cia le~. ocacior-i2S:- del
ciclo parece oetenerse completamente y con 211~ 12 precipitacin y el
esc urr1m1en t o . Estas dos condiciones extremas de crecientes y sequias~
presenta dos pocas:
Epccas ce escurrimiento
dispone del a g ua suficlente para su use e n e1
; enera cin de e n ergia elctrlc2
e::; c. : ce -=:. l "/ C~ ~ j e:=.bcr-C8ndo::=.e =a: __ tc~
(em t a.lses; 2. f .1.r de -:Je l
modi~icar el Clclo hidrolgico y pcoer
:--1 O o""'! ~ ' ........ ,__ -=- ,__.. ~
del
- a=::. no
potable
;-, a l- ,-,, ~ -:- .:::::::;, .-. r' '-- r , . , .&.. - ..__
agLta en
est-~~;
CU.~/!:::; ,---:.!-- l cf ~ -~.--.-. .__. ...... _.~ - ............. ~ e:=.
po~- e:-:-:ba l ses,
rec~lTlcac lcnes de rlos, cauces de alivl o ~ etc. Por ltimo , dent r o de
>' rLtt-ale~-:
'l ene aclarar, que la descripc i n anter ~ or es qLte
f .a c i.l1 . tc~ de-=:. cr i bi~- el C;bje::i-..../c de l a hicr-c:logla ~ :_tper- f lc:l .3.l perr::i los ca~. c-::; p ~- e_ b l e ;-na s.
14
-
aprovechamiento y control se superponen y sen diticiles de separar en un estudio hidrolgico.
En resumen, es el de t-,idt-o lag a el proporcionar las bases cientficas y metodolgicas para la elaboracin o e le~- estudio:=. hidrolgicos necesarlcs ...J . -~ ulset!O de proyectos de aprovechamiento, control de paso a las avenicas.
LOS estudios hidrolgicos para. el dise"o de un t:woyectc de aprovechamiento estn generalmente basc::.dos en los vCJlmenes de escurrimiento medios o estimados en el sitio de inters, en intervalos de tiempo re l ativamente grandes, por ejemplo de un mes. En camb i o, 1os p t:-oyecLCtS de contro l sern dise~ados po r medio
f#.~WVJ; fenmenos de avenida que ocurren
el tamaGo de la cuenca.
E~ la Fig. No.3 se muestra la secuencia 021 oe un pro>2cto de aprovechamiento
oe ~o~~rol de avenidas.
q L\e se
;./ q :_te
estLtdio
ENFOQUE Y SOLUCION DE LOS PROBLEMAS HIDROLOGICOS
LCtS PROBLEfiAS H I DFOLOG I COS. --DE ' --L ct=. co~Ti p lej 2 .. s caracteristicas d e l os proc esos naturales q ue tiene~ r el a c i n c o n 1cs
fenmen o s h i d ro l g i c o s h a c e n d l t i c i i y i na b ot-da. b l e c l anl l s is oe sto s raz o namien t o d eductivo r- igLt t- ~SO; e nto n c es. casi nunca es posible partlr de una ley bsica y con base a ella el resultado hidrolgico necesario. Debido a esto ltimo, es necesario partir de u~ conjunto de datos obse~vados de l fenmeno hidrolgico ana l izarlos estadsticamente probabilisticamente para establecer las normas que rigen tal fenmeno.
15
-
-0\
. -- --
RECOPH..ACIOf'tDEINFORMACION !f CLIMATOL06/CA E H/DROIJE TRI t. O <
CA DE LA ZONA
EXISTE l!fFORMACION
HIDROMETRICA? !.!..........J OfJTENC/Of't DE LOS K>LUWENES
~
ESTUDIO DE LAS CARACTE-RISTICAS FISIOGRAFICAS
DC LA CUENCA
..
APLICA CION DE TECNICA S DE ESTIIAACION DE
ESCURRIMIENTOS
GENERACION DE. REGISTROS SINTETICOS POR TCCNICAS
ES-ADISTICAS
1
ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DEL EMBALSE POR METODOS
SIMPLIFICADOS
7
ESCURRIDOS lrf[ N S UA L C S
CORRELAC IONES L LUYIA-ES-CURRIMICN TO PARA AlU USI S /--DE CONSISTENC IA Y AMPLIA -
CION DE REGISTRO
POUTICA O LE'Y DE EXTRACCIONCS (DEMANDA}
DETERMINACION DE LA CAPACIDAD ,__ ____ ___, DEL EMBALSE POR TECNICAS DE.
SIMULACION ( FUNCtONAJ.liENTO OE VASO)
1 -
..
TAMA l'iO DEL E M 8 ALSE l"POLITICAS DE UTILIZACION
DfL AGUA
POUTICAS DE. EXTRACCIO!V Y
CRITERIOS DE DEFICIENCIAS
SECUENCIA DEL ESTUDIO HIDROLOGICO DE UN PROYECTO DE APROVECHAMINETO
FIG. No. )'
-
r - -- -- - ~~ 1 . - ---
--...l
CONSTRUCCION DE LAS CURVAS
I- O- Tr
OBTEIVCIO!tt Cll LA TORiH N TA. CJ E
DI SE ,;o
S I EXISTE
II>IFORIJACION PLUYIOGRAFICA ?
NO
RECOPILAC/ ON DE 1 N F OR tiA. Cl ON
Pl UVIO 1.1 [ TR 1 CA T t
ESTIIIACIOIV DE LAS CURVAS P - O - Tr
NO E X 1 S TE
INFORIJACION
HIDROAJETRICA ?
SI
RECOPILACION DE HIDROGRAMAS
SI ANALIS IS ESTADISTICO DE ') 1 L.OS 6AS TOS INSTANTANEOS 1--------
-----,
IJAX IUOS ANUALES
SELECCION DEL PERIO DO DE RETORNO DE
DISE~O
APLICACIOIV DE LA 4 1 TEORIA DEL HIDROGRAMA UNITARIO
ESTIIIACION DE LA llUVIA fA/ E.XCESO
APL/CAC JON DE LOS llfTOOOS DE
EST IIJACION DE AVENIDAS IJAXIIJAS
SECUENCIA DEL ESTUDIO HIDROLOGICO DE UN PROYECTO DE CONTROL DE AVENIDAS
-
AVENIDA DE OISE~O
t
REGVLARIZACION DE LA AVENIDA EN EL EIJBALSE
ESTIA.IACION DE LA
1--APLICACION DE LOS WOO~ LOS A.IATEIIATICOS DE
LLVVIA-ESCURRIIriiENTO l ' A LA CUHJCA Y fS TABL ECIAJIENTO
DE REDE S TELELIETRI CA S
CAPACIDAD PARA CONTROL PRONOSTICO DE AVENIDAS DEL EI.IBALSE
F 1 G. No. 41 POLITICAS DE OPERACION
DE LAS OBRAS DE CONTROL
-
Este sistema de trabajo en la hidro l o g ia cons t ituy e que se da a les problemas hidrolg i c o s y por ello, basicamente una ciencia inter-pr-etativa. (f~
SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS HI DROLOGICOS .- La fld i \.-' =-".! i..n tere-::.an te!' ya que l (J. S
a la r~o sor~ de
el e n. foqL\e es
qL~e
an.l isi .. :=-
riguroso. nay por 10 tanto, una gran variedad de mtodos~ cas1 slempre
empiricos, ms campo de JLilClO para el calculista y una aparente falta
ae precisin 2n las soluciones ~ los proolemas planteados.
Sin emba r go, la precisin de 1as soluciones h i dr-co l g .i e as pueden compara rse favoFablemente con les c l culos ingenier1l e s, en l a.s q u e
SL~S in ce ~-tiduinbr-e se cc:n e l de
Ge ~-2QL\r-loac !' pr-ocedimientos de disefio rgidamente
tipi~icados y con las hipCtesis. con se~-\ ... a:j !:). r-as. en 2. l i3. ~-propiedades de los materiales.
En general, las soluciones a los problemas que se plantean en ~a
obtienen 2 10~- anal i:=-is estdistic::os \1 / probab1listicos de la informac10n aisponible, cono ej em::l o cie
--: .-.,-.. - . .-. -..LC; ,:::;-~ S
r
e-~-clf{~ 2.ClC.:Ori ce 2>~ tr-ETQS t.cdavi a nc:
10 tanto, no 1Gclu1dcs e~
co~ta d~rac i On, la deter~inaciOn je las di~-pc)ne de r-ec:.ae;acc
ca ractE~i ~ ticas n=crol;icas de una zona e cuenca.
y sus con c lusion e s cuantitativas de su an l isis no ==-or: aplicables
cltr !:JS p r-ob l efn -~=- .,
LIMITAC I ONES DE LA HIDROLOG I A. - Con respecte
ella se plantean, sta.=- son de ....2--UL':::. tipos;
A. - Limita c i n deb i da e e n l 8s
18
-
procesos naturales con les cuales se trabaja . -:::>B.- Limitacin debida a la cantid.?.d de
disponible.
informacin
FUNCIONES DEL INGENIERO HIDROLOGO
lo=:;. estudios necesarios para. los pr-ay .. ectos de apr-ovecr~a~T1i:?n to y /o control, ~-E debe
establecer un adecu ado progra ma de invest1gaciones hidrolgicas, que
comprendern la recopilacin e interpretacin de datos
( precipitacin~ 1 hid romtricos ( volmenes escu rr1dos y avenidas ), s1endo
h~ d r6log8 el ms indicado par3 raal2zar t ales trabajos.
lnc: lca. ~- "~u.e el COITlD ~os demas
permiten obtener respLestas cuantitat1vas que resuelven
pet-e ;-, ~- ,-:. ,-o-= .---:- e r- .. _. ~- __, ,__ - pr-c: ba_r.. -=-u.::::
el i;natol giccls
E
es convenien-ce
el
pe.ra
~ :"'!;. t-. =- ... - -: ,-. ,__ ~._..._._, -~ ....... ~ las tcnicas analiticas es slo une
~e lo-::; p2~so=. CfL~e ::;cn de
o se si.gLten 8 pasos . . .
Sl:;;u.J..ef1 -ce~-~
con las estructuras en proyecto.
Seleccin de alte~nativas (opciones factibles) 4.- An l isis de las alte~nativas ap l icando mtodos 2 .. nali ticos y
algunas veces exper1mentales . c.:
~' . Evaluac~6n cuantitativa de ~es resLltados.
Evaluac16n de los factores no tcnicos.
Formulacin je los estudios definitivos.
19
-
8.- Elaboracin de recomendaciones para la construccin mantenimiento de las obras.
En nuestro pais~ la informacin climatolgica e hidromtrica e s concentrada y publicada bsicamente por la C.N.A.
LA HIDROLOGIA EN MEXICO
P~-.act.lcamen te en -codo e l ffi Ltn o 3 pero prin .:: .:.pa l me nt:-e en l o s pai ses en des a. rollo y M&>;ico no es l a e x cep c 1.or; . el aumen -'::o o creci mien~o de
ace que el a g u a ccn :--c-soect.o a ::.oll Lea
los al ma;:ena ni en tos :::iisocnib e y nac.1a . ma r .11; L n:>sa futL.r .
per cc~anarr,i ;:::;nto e! 2 ~:: s r..e- :ocas tocn.1.c
c~r.
-
Las tcnicas hid~alqicas modernas han abierto e~crmes
perpectivas de anlisis, ya que por ejemplo, los mtodos de simulacin permiten estudiar sistemas complejos que anteriormente no eran abordables~ permitiendo ademas realizar los estudios econmicos de factibilidad y jerarquiza=ion de las obras en proyecto.
1 Sin embargo, la hidrologia deber evolucionar ms y tender hacia
la formulacin de modelos que permitan prever las consecuencias de una 1 determlnada colitica hiaruli=a en una cuenca ~ regin del pais~ pero tomando en cuenta l os problemas de =ar~cter emine~temente social, la
1 con taminacln y la r eutllizacl6n dE contaminadas poco o tra~adas.
1
1
21
-
CAPITULO 11
GEOMORFOLOGI A DE LA CUENCA
CFI SI OGRAFI A DE LA CUENCA)
-
GEOMORFOLOGIA DE LA CUENCA
CUENCA HIDROGRAFICA.- Es la totalidad del rea dr-er:ada corr1ente o sistema de CC~L~ce -=:., ta].es qL~E todo el escurrimiento originado en tal rea es descargado atravs de una nica
salida=
O simplemente cuenca. es el ~rea que contribuye a~ y que proporciona parte o todo el flujo de Ja y
La defi~ici6n aGterior pone de manifiesto 2 i qLte la
cuenca de aguas subterr~n~as (divisoria deben de coincidir. va que sta ltima es de Let-.in.l r-: a de~
por las estrccturas geolgicas~ aunque tambin es influenciada por La
Conviene seRalar adems, que cuenca topog t-a f i ca po~j~-
menos extensa que la cuenca de aguas Sl C~3.LtCe es pr-ocedentes de cLtencas
vecinas y en sentido inverso, la topogr-fica. podr ..
cauces elementales cerrados, en le.:=. qLte los escurrimiento en
lagos ; sumideros que no estn unidos a la red de cauces,
c2pas treticas correspondientes estn a veces en . . . CC!::l":L{fl .l C 2-.ClC.J:i.
DIVISORIA O PARTEAGUAS.- Linea imaglnaria 021 de un. a cuenca hidrogrfica, GUE la sepa~a de las adyacentes y di s tr-i bLt---e el
escurrimiento originado por la precipifaci6n, en el sistema de cauces C~Lte hacia la salida de tal cuenc2 ..
A continuacin se citan 4 reglas f.::n-acticas E'.i del parteaguas topogrfico:
. _.i E1 parteaguas corta ortogonalmente a las curvas de
22
-
parteaguas"va aumentando 2-.ltitu.C~
CL~ r- .... / 2 -=::. Ce por la parte convexa. 3 ., la altitud del pa~teaguas va
de ' . ' pa:---ce cc:r~c. a'./2=." ~--G:JC:
FINALIDAD DE LA GEOiv!ORFOLOGIA
~a mortclogia ccm~rende 2! estuci8 de 12s 7ormas superticiale~ y ;::;en::l.oo
. . . p~-ecipi t.acicres es. e: t.~ r ;- 1 ;T~ 1.. E r:. L8 =
transferencias realizada
clina y la ccnfiguracln
.::- 1 e ~- t a.::;
~ i'TI pc:J --t. a_ t~=
con t::=:::-
s -l TD l es
_,:"' _ _: "!. ~ d. L.. J . .i es-:.ablece~- la
CL~enca. so:=.r- 2
intuiti~a, 12 dificultad estriba 2n
bastante
qLt2 e1
fi:;;ic~as de
;T:ec 1. o-.=.
papel
a. ccir~~n de
d e l a
p::;-
se ha =cmprobado la influencia cue determinados indices tienen en las
respuesta s hidrolgicas de
pendiente y elevacin Gedia~ la=-
cuenca ,.,, :--~-- . . ..
CLt-2..F'-;: l t .C:~ t l \.: ct'.=j::
cie 1-2
~ar 2 c te;-- s t icas
crenaJe y las del cauce e colector princ1pal.
23
de
te .. les
su.
r-edes
-
el
hid~olgico de una cuenca tiende a fo~mar sus caracteristicas fisicas.
Aceptando tal interrelacin~ se podrla pensar en predecir la respuesta hidrolgica de una cuenca, a cier-tos
apl~caciones ms importantes de la geomo~fologia.
,-; ~ i':::< "-)'-""-
fsicos
de 12-.~-
. .. . -
una cuenca t1enoe a Tormar sus C2~-a.cter- i =-ti cas fisic.=
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
AREA O MAGNITUD DE LA CUENCA
El t-ea de cLtenca 1 .1\ \ \ H} es el plana ' . ' "' ro; ~ zc;n -ca J.. , su p.:u-teaguas.
con un planimetro
las cuencas peque~as las cuales se
en proyeccin
el rea es
cuadrados~
hectr-eas.
Como ejemplo se muestra la Fig. Nc.S que es u n a c u e n ca con de 81. e~ ~(-~1) 2 ..
Le~~- i;"/E':: ; ti~; a ciones hi:::irc~lgicas r-~an p:_te-=.ta que
e x iste una diferencia significativa entre una cuencc:.
Er~ u. na ~~eqLte2~ c .3ntidad y del
in i: lLtenciados principa ~tfne ~ tte
f isicas del scelo y cobertura, sabre las cuales 21 :--.ombre tler,e algn
ce~; t re: l . tn cambio, para grandes cuencas 21 2TeC1:D del al macenamien te
llega a s er pronunciado y habr~ qL:.:2 :dar-le ns
Lt!"la
b .3.sr~::Jose er SLt pues
frecue ntemente des ~uencas del :-nismo . --t2. iT~ano pueden COiT~portar-se de
(nanera di fer- ~:?n te dt?sde el punto CJ2 de L~na. CLtenca pecueRa puede ser definid e, ccmc
se i c ~ ble a llLvias de a lta ~ntensidad y corta duracin y en cu.al
las c aractE r l sticas fis i cas del su2lo co~ las
o~= l cuac;~.,
25
-
!., 1 '
DATOS :
_ de nivel : t 00 metrs.
A = 8 LO Km2
P = 42.8 Km
le; 12.1 Km
ESCALA
Srtio del proyecto ' ~ /
' o / , , , .... .l ,
--
1 ,, ,
. , , ,
[ .. 26
1, 1 1'' CUENCA DEL PROYECTO
"EL PEAJE: S. L. P.
FIG. ~o. 5
1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FORMA DE LA CUENCA
La forma de la cuenca definiti v amente afecta las c .=-.racteri sticas
de la descarga de la corriente, principalmente en l os eventos de flujo mximo. En genera!, los escurrimientos ce una C:Lienca de
circular sern diferentes a los de otra. estrecha y
misma area . Co~c se mues~ra en la ~~g. No.6.
COEFICIENTE DE COMPACIDAD coc1en~E ad~me~sicnal entre el
(Ce).- f! ~. CL~ar;ca
forma
de
C:C-IT~O
ci rcusferenci~ (Pe) de un circJlo con rea 1gua! 21 tamaRo (Al de 2
cuenca en ~~ es decir:
=c==F' ./ F'c
El coeficiente de c:CE1pacidad l ;n i te
unidad. indicno entonces que la cuenca es c irul ar y con~orme
casi
la
2!.
la
la
su
se
REL ACION D~ ELONGACIDN (ReJ. - S.A. Schumm oefine como el cociente a dimencional entre el dimetro tD) de un circulo que tlene lgual rf?ct
{ ~) que 1a cuenca , la longitud ~Le) de l a m1sma. La lon:;i tu.d L .C se
la mas ~rande dimens~n de l a cu e n c a , d e L\nc ..
aesce la salida hasta e l -:= a tJ ce
Re=D!Lc
C1 :::o.eficiente
variedad de climas l geolctgas. correl a cionado con el rel1eve de la
ti pico:::. de cambi o d on d e Re v a r i a 02 O. 6 0 a O. 8 () e s t a~oc .I.
-
CUENCAS HIPOTETICAS DE RELACIONES DE BIFVRCACION EXTREMA Y MODERADAS, CON SUS HIDROGRAMAS ESQUEMATICOS DE AVENIDA.
A B
Rb : 4
e .. -
1 ' , ' C' \
1 ' 1 \
Q J ' ' 1 '
A J
"' / .,,"'
T lempo Rb~ 2 . 2~
CLASIFICACION PROPUESTA PARA LAS CUENCAS
TAUANO DE LA CUENCA (K m 2)
< 2 5
2~ o 2~0
z~o o 5oo
500 o 2,500
2,5 00 o 5,000
;.:.. 5,000
DESCRIPCION
MUY PEOUENA
PEQUEN A
HTF:RMfDIAPEOUENA
INTERMEDIA-GRANDE
GRANDE
MUY GRANDE
FIG. No. 6
28
' '
' ,, .. ,
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
/'
T H 1 1 _L
Cuno
Ar~ O
ANALI515 HIPSOMETRICO
ro -----
-- ........ :z:: -- -1 '-~
~ :> :: '"' ..,j l6j IX
-........._ Plano oou ~ IX :;) ....
..,j
'"'
o AREA RELATIVA (o/A}
(cue nco total 1 Curvo ~ nivel
1
\cuR"'S HIP501rfETRICAS CARACTERf5TICAS DEL CICLO EROSIVO Y DEl TIPO Df
CUENCA :
1.- ETAPA Df DfSfOUILI8RIO.
Cuenco oeoioicomente joven. cuenco de me1eto .
2.- ETAPA DE EQUILIBRIO. ,
Cunco oolooicomnt maduro.
cunco de pi d monto/lo.
3.- CUENCA EROSIONADA.
Cunco de vo 1 le .
FIG. No. 7
29
-
CURVA HIPSOMETRICA DE LA CUENCA
UTILIDAD.- La topografia o relieve de una cuenca puede tener ms i~fluencia sobre su respuesta hidrolgica que la forma de la misma. For ctra parte, es frecuente definir el r-e l i 2\/2 de CLte n ca
llamada l a CLt2. l
grficamente las elevaciones del correspondientes. De lo anterior se ded~~ce l2~ o e -'.c. curva
hipsomtrica, adem~s, de permitir calcular la elevacin media de J. a cuenca.
altura relativa, como se ilustra en la Fig.No.7
CONSTRUCCION .- La curva hipsomtri c a o curva de c o ns t ruy e determinando el rea entre curvas de ~i vel
por t>nc1.me, o ocr
e l e._,,.. a e i r, ~ ta l cota.
La curva hipsomtrica tamb~n
aproximacin, utilizando una malla de cuadrados sobre
manera que del orden de
2 .L E\,/-3.C..l.One-:::;.
Al aplicar- e=. te
1(1(1 inter-secclc[ne::; ~ qLt2Ci2r: intersacciones qGe cae~
:ji-:=. tri bL~ e i c~n de
c~- l te;-- J.. o, acep t2~ - ~ '-1_ .. _
ccrrespcndlente a caca i nterseccin
c: ::~n\!en i 2r1 te
la
rea-elevacin s e
y representando
de~ajo de una
cc~n -- - ( ~-L~TlC.l.Er1L2
' -. ~ = a e
\f2_i- ios .- . T -e CL~ 2\1 el a de
i ;::_
de
un ~~ea 1guaJ a un c;,_Jz:tdt-c~ de ella, l'L?-. fr-ec -~er~ cla er:
pc:r-cen t2.j e -~e con a-e2~ de cuenca. Si se calcula la frecuencia acumulada de elevaciones menares o
mayores, se podr~ indicar el porcentaje del rea cu.enc
-
~------------- -----2,900
Q: i 2,800 ~ d 2,700 > d 2,600 \, Q: cg o 2,~0 11) Cl) o Q: 2,400
l ;,: 2,300 \,
..
~ ! 2,200 -
-
RECTANGULO EQUIVALENTE
CONCEPTO.- M. Ra c he h a concepto de equivalen t e para p o der c om p a r ar f~cilmen te las c uen cas hid rog :--~f i cas~ d esde el punte de vista de la influen c i a de sus c arac teristicas sobre el esc~rrimiento . R2che supone que el escurr1mientc de una CLtenca es
aprox 1 madamente el m1 smc, en condic1ones climatolgicas id~nticas, que
sobre un rectangulo de igLal area, ~yual coeficiente de ccsmpaciCad m1sma repa~ticin hipsomtrica y suponiendo adem~s que la distr1buciOn
de suelo, vegetacion y densidad respetadas en las diferentes reas comprend1das entre curvas de n1ve1.
r-t?ctngLtlo es lgicamente
transferenciapuramente gecmetrica de la CLler~c~~ e: :.....,u. rectr~gL{ lo de
igual f3et-ifnet;o~ con\: .. ir-tir:,~ose curvas de n1vel 2''"'
paralelas al lado menor, slenda stas la primera y la l~ima curva ae
nlvel.
Si l e~ de S:- del
rect~ngulo euqivalente y 0 parixetro y el tameRo ~e la cuenca. -- ,-._ -: / H ~ t:.' i
L -. C\
las definlclones precedentes que:
( la do mayor-}
1 ::::c c....{"A [ "- 1('-f 1 1 ~'8/lc> 2 ) ..... .1 _ :1 2 a ....... " - . ........ '"' - ....... ' J
rectaPqu lo equivalente.
32
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
o o lo.l
-
Cl'l o
~ o Q.
Cl'l -::;)
~
2
e ...
"O ...
o ,. ....
:> ...
...
o
...
"O ...
...
e o ...
o > ...
...
...
3
o -:z
(!) ......
.....
-
ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA
La altura media de la cuenca tiene influencia f undamental en el r gimen hidrolgico, puesto que la tiene sobre las precipitacio~es que
alimentan el ciclo hidrolgico de la cuenca; ~eneralmente se e~cuentra una buena correlacin entre este par~metro cuencas de una regin o rea especificE.
ESTIMACION.- Q~izs el criterio ms elevaci~n media de la cuenca , consiste en
~- r , otros indices ce
simple para estimar
de cuadros, de manera que del orden de 100 queden ccmprentidas dentro de la cueGca~ la elevaci6n media se caLCUla co~o
el pro8edio arLtmtico de I2s elevaciones de todas l 2s intersecciones que estn dentro de la cuenca.
A partir de la curva hipsomtrica, se puede determinar fcilmente
la denominada elevacin meciana de la cuenca, la cua~ equivale a la correspondiente 50% del rea de cuenca.
Otra estimacin de la elevac~On media de cuenca, basada en la curva hip~~mtr1ca, cons1ste en cuantificar el volumen bajo sta y dividirle entre la magnitud ce cuenca.
PENDIENTE DE LA CUENCA
La pendinte de la cuenca tiene una ~mpcrtante pero compleja relacin con la infiltracin, el escurrimentc superficial. la humedad del suelo y la contribucin del agua subterrnea al flujo en los cauces. Es uno de los factores fjsicos que controlan el tiempo del flujo sobre el terreno y tiene influencia directa en la magnitud de las avenida o crecidas.
34
~------------------------------------------------------------------------------ ----- ----
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Para la estimacin de ~a pe~diente de ~-e
tres criterios que son a~pliamente utilizados:
CRITERIO DE J.W. ALVORD. - Establece que es igua l a !a longitud total den tr-c~ de
multiplicada por el desnivel di vi_dida
e1 tam2~o de .2 cuanca. =
-
INTERVALOS ENTRE CURVAS DE NIVEL
FIG. No. 10
36
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
y S y.
Donce~
Sx, Sy= Pendiente ad i mensional de la cuenca en cada una de las direcciones de la malla de cuadros.
nx, ny= Nmero total de intersecciones y tangencias de la :C.neas CLt ;.r-\/2..5 de
Lx,Ly= Lo~gitud total de las 1 i r1es de ' -l.d direccin x e y, dentro de la cuenca,
CO f"> le?.. S
~ ~~\CC{ , malla en la
D = De:sr1 i \/el cons te.r~ te entre las curvas de nivel o e
en t= . m. I)et:iendose l2.s r-ecomendaciDnes e-:::. te r--especto en el
criterio de Alvord , anteriormente descrito.
Cor~ fin e-=.. pr-actico=:., la pend.::.ente de la cuenca . ' . , .
-?..F'.l.::.iTIE?-"C.lCC; O
!~DICE DE PEND I ENTE DE M. ROCHE . -M. Rcche tambin ha propuesto e'
rectngulo equivale~te 1 .., ~e:-.
r .
r p= / .[[ J ~[pi.( at- 4-~)] \N ( L u tLt).\ 1 uc:;nae:
Ip= Indica de pendiente, adimensio,a
DEl
n i \/El el .,: __ ..., ____ _< __ _
..i..: i L .i. Lt...i...Uci=. L2S extremas (lados ~i= Fraccin de la suoerficie la
e~tre las cotas at )l a.i..-1..
a.L== C:ot2,s Ce 1..2.3 ce rJlve:.. cor~~-ide:--adas "i
elevacin de 1a salida dE cue~ca y a~ ser la pun~o ms alta, en metros o k i l6~T~etr-os.
37
n'?ctngu. ..
ccnpt--end.ida
__ .J...-LU L.ci.
en
.-t.-. wc
J.. d.
- - - - - - - - -----------~-........................... - ............. ===--=!!!
-
CARACTERISTICAS DE LA RED DE DRENAJE
Se llama red de drenaJe de una cuenca ~ al sistema de c a uces los
~: E ~- nla;; er~ te ..
;-n.:?t.n i f ie:=:- t.a por- sLs efectos en la fo~maclOn
extracrdinarios,
fisica3 del sJelo y de _,_ 2. C Ltef C--~
Las pr1nc1pales c aracterist1cas d e la red d e drenaje d e c o r r i en tes. modelos de drenaje~ o r d en d e r e l ac ir_:,n
bi f u r c a cin, densi d ad de d~cn a je y frec~encia de cor r ientes .
T IPOS DE CORRI ENTES.- La s c o r r i en t e s comnmen t e se clas i ~ican
r\:-; ~,..,._.,
,, ;
lo-~
en base a la constancia . . '
esc: .. J.r-r l iTilen :.:e: ; :...UJ e, con .i2S-
~aracteristicas fisicas C!l~a~~cas
oerenes conoucen agua ~~do e ! t i e mpo,
Lna c o rrien t e interm~ten te lleva a gua ~a ma yor parte del t ~empo,
~vinclpalmente en po cas 1 - . 4C' cor-;-ir-~ete
efimera s lo con d u c e a g ua du rante l a s l luvi a s o iMmediatamente despus
G E st:a s .
MODELOS DE DRENAJE Y ENDCRREI SMO.- ~a ccmbi~ac~on de . los =::12 -
Eros~ona1 el cua1 ' . 1.a r-ec Ge modelo que forman
ter-~-e:-c.
~ os escu ~ r i m ien ~cs n o
s~ n c cue con cent~an en
En c m- t-e i c a.__ -~~;-~' ~~a=~ci ~~~s ~e \ol2-~~'"s
E-f~ cto-=:
_,:_ "- -- ---;-'.U / i=' l
G~ca. t)"--'H'-tCO: \\eV\.e 01/\. f0~'\io ec 4.-CA \\o e \a ~ e\ SL\' ev\ ~\ (A-h"-~'{) ~e W\\Q,W.\ o f0V\. \o k 0-a\l ~ J.e. lt1 c~a
1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
~-----------------~
w \0
RECTANGULAR
MODELOS DE DRENAJE MAS~UNES
SUB PARALELO
-,,'-,~'0:- . "' ( lj J2 '~~-->':,'~ ~ ~:~.
-
semiridas. En general se distinguen dos tipos de endorreismo:
a).- Endorreismo con escurrimientos.- Cuando la aguas concentradas en las depresiones de la cuenca~ pueden fluir hacia otras cuencas vecinas por escurrimiento subterrAneo.
b) .- Endot-reismo total.- Cuando el hacia otras cuencas es prcticamente nulo o forma de lago en la parte baja de la evaporacin.
escurrimiento subterrneo el agua concentrada en
cuenca, se pierde por
Lr:DEN DE CORF.IEJTE { c ..... LECTCF: F'F:IN P " L. - E~ m-dEr de c:Jn"iente ES ~n~ clasiiicac~n CUE:! refleja E gt--ado de ram1f1.cacl.n o b.::. u-ca.:::..c'r1 dentro ae un2 cuenca. R .E. Horton clasific el orden de corriente asignando el orden 1 a las ms peque"as, es decir, aqullas que nc estn ramificadas; el orden 2 a las corrientes que slo tienen ramificaciones o tributarios de primer o~den; de orden 3 aqullas con dos o m~s tributarios de orden 2 e menor, etc. Ver fig. No.12.
Entonces e~ orden de corriente r1.ncipal ser un 1nd1.cador de a magnitud de la ra.:nl fl..::c:>.c_ n y ce la 2~- -:.ensl.r de dentro de la cuenca .
la
A este respecto. p incipa ~. se lle a a
la determ~racl n del .lama~o cabo de l ~un~o ce sl~c2 He
red de o r enaJe
C-?.'-.lce o Co ectot-la cuencc s~gw~endo .::\ . a o~to o-den
hac1.a !-.asta
!~ ra~a e cauce ~~e t~nga
partir de tal punto el proceso se tr1butaric de orden 1.
repite hasta
Ci""O-er ,
selaccionad:::l.; terminar en un
Pat-a valuar el orden de cot-riente se requ_ere lgicamente, un olano de la cuenca que incluya tanto las corrientes perenes como las intermitentes.
40
~--------------------------------------------------~--------------- ----- - ---
1. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
\ \
\ \ \ 1
1 1
1 \
....
\ \ \ \
Proy "[1 Peoj e
SIMBOLOGIA
COT .. ntet de orden 3
CtwT-..,, de Ot'den 4 CorTiente ~ orden ~
\ l,.---_!..--
\. ....
\
'"' \ \ \ l
ESCAlA 1:50000
FIG. No. 12
/ ..... _ ... /
--
1 /
ORDEN DE CORRIENTES
" / 0 ....
- 1 ' fJ' :
' ' -' '
' \ \ \
r-"" \ ' J
1 1 l \ \.
'
,. c. \
'
~ \ ~"' \
) 1 1
1 1
1 l \ 1 1
' / 1 1
_..,
-
RELACIDN DE BIFURCACION Y LEYES DE HORTON.- R.E. Hor-ton tatTibi~r; introdLjo el concepto de relacin de bifurcacin (Rd) para definir el cociente entre el nmero de cauces de cualquier orden y el
corriente del siguiente orden superior~ es decir:
Rb=Nu/Nu+t
Las relaciones de bifurcacin varian entre 3.0 y 5. 0 para c u en cas
en las cuales las estructuras geol6gicas no distorsionan el modele del
crenaj2. El vale~ minimo tericamente ~asible 2.0 dificilmente se alcanza en condiciones naturales y en genera~ el valor promedio es del
D.R.Coates encontr que de de
4.0 a corrientes de primero a segundo . . \/3t-la..n oe de 12.-::.
! -l.c.i. de los cauces dentro de di"--....-idida
entre el rea total de drenaje (A). Es un concepto F:. E ... Ho~-tc
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
FRECUENCIA DE CORRIENTES.- R.E. Horton introdujo el concepto de de segH1en tos eJe
corrientes por unidad de rea, o sea:
F -
de - 2 L ._. E\ ~-~ = H"' anallZD en detalle la relacin entre la densidad de drenaje (Dd) y trecuencia de corrientes (F) y encon~ro que ambas son ;T~2Gl02~ de
.id
cada. L~r-12-. as.pectcs
en la Fiq. No.lL adicional~ente.
cLe~cas cbtuvo la relacin:
r - .--, _. ,-, .-"! . :-. _.! -_ 2. r ->._.o: C-7"'"t 'e L!L .:.
-. - . d~menslonalmen~e cot- :--ect:a / es nmero adimensional que tiende a un -alar constante del orden de 0.70.
GEOLOGIAr SUELOS Y COBERTURA VEGETAL DE LA CUENCA
GEOLOGIA Y SUELOS.- El estudie de la geologia (rocas) y suelo de ]a cuenca debe estar encaminado a c!as1ficar en trminos qenerales su mayor o menor permeabilidad v en ciertos casos ( regiones ~ridas, zonas
~rstic~s o volcanicas, etc.} debe ser mucho m~s detallado, .. -. . J..:-10 l Caf-:;CQ la localizacin de las aguas subterrneas. de resu~gencia o descarga.
El suelo influye especialmente sobre el rgimen hidrolgico de la SLt trar~-=-port_:e de fnater-ial slido,
caracteristicas fisicas determinan cesar-rollo vegetacin y por lo ev2potranspiraci6n la arrastre de slidos del t1po de suelo o e
44
de
SLt
~ -. .;..o
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
CONTRASTf fNTRf FRfCUfNCIA Df CORRICNTES ( f) Y DfNSIDAD Df ORfNAJf (Dd)
( o ) ( b )
CUENCAS HIPOTETICAS o y b CUENCAS HIPOTETICAS e y d
( e ) ( d )
IGUAL Od PERO DIFERENTE F. IGUAL F PERO DIFERENTE Dd .
FIG. No. 14
45
-
Concretamente en relacin a los suelos conveniente SLt capacidad de infiltracin, su capacidad de retencin { texturas) y ' -..ld. magnitud de las prdidas iniciales de una tormenta.
COVERTURA VEGETAL.- En particular~ bosqL'e'= los Cl.i.l ti \lOS a:aden SL\ influencia a la naturaleza de la cuenca~
la evaporacin y el con"C:--o.! a la accin el mo\l:::.mien to
evapotra~sp~raci6n y erosin.
En general~ ser conveniente obtener los porcentajes de cuenca cubierta por cada tipo de suelo y \iegetacin ~ par-a. SLt L\.3o
pos te;~ i or.
LONGITUD~ PERFIL Y PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL
L.Ot'-lGI1 UD CAUCE PRINCIPAL.- L2 o (L ) DEl cauce e~- ta .. i-nbi~n mag nitud
efecto l;ll ~--espLiEsta
h~drolgi ca, ya que en un rio ccrtc los efectos de 1a precipitacin en
la cuenca se h acen sentir m~s -~pldamente qu~ en un iio largo.
La longitud total del cauce principal (L y qu2 toma en cuenta le forma de la cuenca. se han
si y con e l a r ea de cuenc 2 (A ) . :::.E de f ine p rlncipal hasta un
cercano al certrc de gravedaj cuenca, C(JiTIO
~n todas las ecuaciones sigu ientes , L y Lea estn
'/ el .. 2 en ~< -.Hl : _ =1 ., 312 .i:i o- !;OQ
Lea = () . ~:!5(1
-()-55 A . O. 96 L
con f~nes practicas se puede aceptar:
L ca=(l. !:tOO L
46
(Lea)
como .iC
en
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
---- ..
CSQUCMATIZACION DEL PARAMCTRO Lea -
Leo C.G.
1 r 1 o
C.G. = C.ntro de OtOYdod d lo CUMCO FIG. No. 15
-
1 PERFIL DEL CAUCE PR INCI PAL.- El t- o se obtiene 1
llevando a u n a grf i ca l os valores de SLt S hot-izontale::o-(abscisas ) con tra s u s camb i os de e l evaciones r espect i vas (ordenadas). 1
EVALUACION DE LA PENDIENTE 1 DEL CAUCE PRINCIPAL. - La pendiente del co l ector principa l se relaciona las cara.ctet-i s .ticas. cor-: del 1 ~ ~currimien to. en particular con la velocidad de las la de onoas ce avenida capacidad el can sedimentos. Con fines pr~cticos l a pendi e nte del puede
es~~mar ccn alguno de los c r iterio s siouien tes .
CRIT~RID S IMPLIFICADO. - Este c:::::.nsi :::te Ei; 1 . . . .. !J]."./lGl. ~- del
!:>H/ L 1 ~e acuerco ctl valor antsrior ce la pend1ente. se puede clasificar 1
el relieve e topografia del terreno. segn les valores pro pues tos
1 1 a t2 .. b~ a. _,; ____ ,; __ .....__ :=-...i..lj:Li...i...t:; i i...t:'. 1
2 1 Accidentado medi:::::. 1 Ac~iden t,.3.GC
>50
1 de~-r1l ~--e l del c a u c e 1 en~re sus pu~tos a 10 y 85% de s u longit~d tota1
e punto de inte rs, 1 Entorc2s. el 15% d e l t~amo de ri o con f uerte pendiente ~ el 10% de su 1
48 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
parte plana~ son excluidos, De ac~erdo a la Fig. No.l6 La este cr~terio serA:
S'==H'/0.75L
FENDIENTE DE RECTA EQUIVALENTE.- En l a pendlente promedie del cauce principal se obtiene por la pe'ldient:.=- de una linea recta que se apoya en el inicio o salida de cuenca '' tiene igual ~rea arrib~ 7 abajo~ al perfi_l del colector principal~ es decir, el rea triangular total bajo la recta es igual
rea baje: el perfll del cauce, C0il10 se e
-
0:: 2:
Vt ...1 o UJ
UJ 0:: ID o (/)
(/) o 0:: 1-lJ
< 2: lJ .
(/) UJ 2: o (.) lJ ...1 UJ
- - -
2700
2600
2500
2400
2300
2200
2100
FIG. No. 16
o.04z. ,o .roz , .0. 020 . . o.o1e . .o .o1e . .o.ozo. . 0 . 011 . .o.oor o.o,, o.o3' o.oze o.oz3 0.011 0 .011 o. oz o . oo1
PENDIENTE DE LDS m TRAMOS IGUALES
Perfl loflQ i lud.nol de l orroyo Aldotr
-
1 1 1 1 1 CRITCRJOS Of fSTJMACION Df LA PfNDifNTf O[L CAUC[ PRINCIPAL 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
r H H'
l 1 1 ---1 -
/ PfJ dol col"" principal
...........
......__
..........
...........
......__ H .......,__ S:-
-....__ t L
, H' S 1 = "'().'75 L
""'- ......._ / Penditte {StJ dflo recto ' , . que iQUokJ reos {Of = 02J
'
---------- - ---
0 . 7f) L L
FIG. No. 17
. 51
DISTANCIAS
-
Por otra parte, e1 tiempo total de recorrido es la suma de los t1empos parciales ti, es decir:
T=ti+t2+ . +tm
para e l cana l uniforme, que tiene elementos h1drulicos equivalentes a los valores promedlos del cauce , ~e tendr:
T=L/V= Ll
-
1 -- ..::..... Lauces con meandros. cuando el canal serpentea, es decir el
1 cauce fluye formando ondulaciones o lazos ms o meno~. Un rio se dice que tiene meandros si la distancia desde un punto A a lo
1 cauce~ a un punto B situado aguas abajo, es ma~.-'or o igLtal a 1. 5 \r"eces. la dista~cia de A ~ B medida a del Al 1 cociente de la distancia a lJ ]argo del caL~ ce
del
valle, se conoce como sinuosidad del caLtce .. la Fig .. No,. 18 se
muestra su calcul8.
1 Ca~ respecto a 1os par~metros de l~c Fig .. No.2..9
1 se p u eden citar sus tres dimensiones generales: La longitud onda (~) varia enTre 7 y 11 veces el ancho del
1 que varia entre 2 y 3 veces w i la qu.e flucta co~siderablemente v pe.\ r-ece 1 el de mate ~- J. al ce
la oei c:aLice ~
ent:: ~-E j_ -'. _1
1 , __ ),.. Cauces rectos. estrictamente hablando un cauce es recto s~ su sin~osidac es menor de 1.1 ~.25; perc adem~s, la lJngitud del .,.:.::.ra:no 1 deoe ser mayor de 10 veces del anche de l caJce.
1 1 1 1 1 1 1 1 1
SEC:C J Qt~-JES !JEL C:ALCE .-
prEcip~taci6n ocu~r e en cna cuenca, puede originar un incremento e~ el
gasto de descarga y en el t;--ar~sporte de ~-,:,l. ido~- de SLt
principal y tanbie~ SE' un cambio en la forma
c3uce. L~~ variables anteriores esta~ tuer-c~c~-~ interrelacionadas de
maner~ qce ~ forma del cauce en un punto de el! es L.tna del gaste de descarga, de la cantidad y tipo de materiales transportados y
oe 1a na~uraleza y composiclOn de los materiales del fondo
GECJ!"'=1ETF~ l ;~ hir-L~lica describe el
ga'=to
lDS cauces de ._,.;-= cuenca. La .,;ec.t-iacin entre la
el
de l os.
i - . C-.
y el ancho de la superficie libre
co:--:-- ien te ( Q) ~ most!--ado una cau.ce-:::. flt.tviale~- ~ 1--c cLtales
53
\/elocid{.~d
( T) cor~ el
la
-
---------------------------------~----- -~~-- - ,-~
VI ~
11
"'
CAUCE CON MEANDROS .
SINUOSIDAD DEL CAUCE 11
Couct dtl ro Ali~miMta
-
-------------------
IL
VI VI
1
PARAMETROS DEL UEANDRfO DE UN CAUCE FIG. No. 19
Radio dt curvoturo t/ meandro ,
('m)
Puntos dt fnfl u io'n (cambio dt dirtc:dn
dt/ mtondro)
-----1-Amplitud (A)
Orillo con.,.xo
~--------- LOI'IQitud d onda ( ')..) ------------e 1 Ej dt/ mtondro
-
transversal se adapta fcilmente a los diferentes flujos que ocurren y son menos aceptables tales los cauces rocosos que
tiende~ a controlar las caracteristicas del canal.
PRINCIPALES RELACIONES GENERALES ENTRE DIVERSOS INDICES MORFOLOGICOS Y EL REGIMEN HIDROLOGICO
RELACIONES CON EL AREA DE CUENCA.- En condiciones normales, los gastos promedlos, minimos y m~ximos crecen e medlda que aumenta el
~rea de cuenca. Si los valores de los gastos o escurrimientos de una gran cuenca hidrogrfica no aumenta a medida oue crece el tamafio de la
CLtenca., la debe e};pl icar- a condicione:=. es.peci fica::; 1 occ:-..1 es~ ce~!~ e: por ejemplo a: penetrar el cauce de gran permeabilldad, la lnfliltraciOn en las orillas y en el cauce reducen sus magnitudes, ver ~lg. No.20 (a~.
Con respecto a la les gastos m~ximos instant~neos (avenidas). el influye siempre como medio de a ter:LtacirSn. en las cabeceras de les rios. ]os gradientes de crecimiento de con el rea de cuenca sen grAnees a medida que aumenta
Las avenltias~ a vec9s tampoco crecen con el aumento de rea de l~
cuenca, Ceb1do a que. de lo:; r-ios lc-. s
desbordan de s0 cauce l3.s pl3nicies
No.2U ( b}
RELACIONES CON LA ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA.- La elevacin media de la cuenca tiene . . -1mpor-canc1a
montaGosas, el parmetro que eYplica la variacin de los pr-in;::ipB.les
elementos g2nricos del n:~gimen precipitaciones (P), la temperatura del a~re terreno (S) y la densidad de drenaje ( Dd) Fig. No.21
56
( T ~ ._ .1" ~
1 -.i.c:
cc~rno se
como sen las
pendiente del
ilL~stra er: la
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 l -... E ~ 1 .q
1 ~ --.. u .o ~ lJ
1 :J u lJ Q
1 ~ ~ Q: ~ 1 -J ~ ).. 1 (/) ( O s , w } rpw O o o ~ N
1 (/) ~ o :z: ~ .
~ (.!) 1 ...... Q: LL.. 1-~
1 ~ ~
1 o -u
~
1 -J ~ ... E Q; ~
1 _"( -
1 o -1 1 1 ( 0 e S j"UI } pew o
57
1
-
E u
1~
RELACION ENTRE LA ELEVACION MEDIA (h), LA ALTURA (H) DE LA CUENCA Y VARIOS ELEMENTOS GENERICOS DEL REGIMEN HIDROLOGICO.
--
S(m/m)
E
P (mm }
FIG. No. 21
58
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
la pendiente media de las cuencas, cr-ece la velocidad med.ia y en funcin o e sta~ dJ.srn1nuye in f i l tt-a e i 6n ,
f;1aqn_~ tLtce~ de la-:::. ' -.l. e!'.
en C3ncicicnes homogneas de suelos,
de r l g & r,Jo- :22 ..
_::.c:-t-::-= ~ ........ _ ~~--- medios ,
Po~ otra ~arte, Ja ~ongitud y 1~ tiGnen in~lLe~cia notor-ia con las avenldas. como son el tie~11po pt-ctT;ed ic pico prOfG2C _-;_o
t-~o.23.
la o:.=.
pronunciada tendr~ Slempre aguas .TI2.. y CJ r-
59
indica en 1 --...... =
aLifne~-. t2.:-1 con
no r-iTa l qL~e
eL~ l e: a u .. ce
caracteristicas de
(tp) V ;
tiene L~f12:.
f isiccqL~ . .ifTiicc..s
con pe,-, i f ?f"; te
de eros:.i6r-:
-
1 1 1 1 1 1 1 ~ ~
-J 2 2
"" 1 .... Q >- 2 loJ Q.
.... ~ -J 1 -J 2 Cl) 1 1 ~o~ N =>u u N
;z - 2 ~ .... ~ . ;:) 1 ~o u o -- o z Q Cl) Cl) e "'
.... o ~ o E :a 1- ~ ........ ........ ~ 2 2
"" E O> ....... 1 loJ o ~ Q E ~ I..L..
Cl) Q o .... Cl) .. Q; (1) IU o IU ~ 1 IU ~ Q Q -J 2 ... 2 o ~ ....
u 2 ~ 1 o Q; 1-u 2
~ .... u (% ) S Q; 2 1 ~ o :> u
1 1 1 1
60 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
l
INFLUENCIA Dl LA LON"TUD ( L} Y LA PCNDICNTl (Se J DH COLCCTOR PRINCIPAL, EN LOS TICIJPOS Dl PICO Y f!ASC PROIJlDIO DEl HIDRpGRAIJA
Tb ( horos} t p ( hora}
FIG. No. 23
61
1
-
CAPITULO 111
CALCULO DE LAS AVENIDAS
MAXI MAS DE DI SEf\10
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
ANTECEDENTES
~on el fin de dar solucin a ~a gran demand2 de casas habitacin aue 1~ poblacin ce! rea metropolitana de Monterrey necesita actualmEnt
-
FIG. No. 24 CUENCA DEL ANALISIS HIDROLOGICO ESC. 1:50,000
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
~
-
1 1 METODOS PARA EL CALCULO DE AVENIDAS t-'IAXIMAS 1 CLASIFI CACI ON: 1 p e. e d e n los fB"C.OOO.::. ~ti"ct determina r las a v eni d as m~ x imas como ::, igue ~ 1 1 E~stadi s-::i-cos"
Hidro-~etereol6glc8s.
1 1 sobre EL gaste ~e d~se~o , e b~en cuardc no se conocen car acter-istica::: zon2 ~orres~ondiente a la cuenca e~ estudlo. 1 i a s i.J::.l I i.zadc:s les
Lo~ry que proporc1onan eJ.. en
1 d -c~pe r1 -d2 de l .:?.. regi~ h l drolOq i ca ccrres pond1ente.
1 s::::mi:?;~p \tif~~,,~~E_, f~~cl zrse adema-=:. l.~ ...... ir: :.:,_~.s ...... Oa::! ~je la 1 l l Li.--../ ic"1 en funcional qwe deflnE el gasto de disQ~o ~ Estos metodc:; se b2.sa-, en c.. L
1 o :.Je 1
Los mtooos estaais~ l cos son d e eran utilidad en en l os
1 ~ ue se c u 2nta con u~ buen reg1s~ro C2 los af~raaos e n una cuenca~ 1 de gast.:::Js -::-..:.... ---t=: . :.__ . l:=' 1 1
64
-
1 Los mtodos hidro-meteorolgicos se basan en la determinacin de 1
la precipitacin mxima probable ( PMP), a de m~ todo!: meteorolgicos, para determinar la ton11en ta de d.:.setio '/ en convertir 1 dicha tormenta en el r4 . -~ ...... .1.ser1o una. rela.cin
preclpitaci6n-escurrimiento. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
65
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
GRUPOS HIDROLOGICOS DE SUELOS
pa~~etro Veloc~cac d2 infil~raci6n es un indicador ~el de escur~imie~tc del suelo y es l.a base ce e~= 1
!OS cuat r o grupos hidrolgicos de suelos~ - . Oe:--\/ .1. ce~ en que
s::.on ~
cLt2 .. n8o
GRUPO B.- s~elcs con moderadas ,_ e 1 \/E .lCC.:l03.0E~~- de ce S-~tE'l OS
. . -;r-.cJC E;-- C; -,:j --~;S d 2 te>~ "t. :_t r ~S-
profundos. Son 0~sicamente suelos arenosos.
GRUPO C. - SL'.::::; o ~ .:. Q'...te ~.; .--.-:...--. '-.;...~
-
GEOMORFOLOGIA DE LA CUENCA CARACTERISTICAS FISIOGRAFICAS
PROYECTO: ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA CUENCA DEL ARROYO SECO. LOCALIZACION: MONTERREY- SAN PEDRO, N.L. FECHA:
DATOS DE DISEO A =AREA DE APORTACION DE LA CUENCA, EN KM2. LCP=LONGITIJD DEL CAUCE PRINCIPAL, EN KM. LC =LONGITUD DE LA CUENCA, EN KM P =PERIMETRO DE LA CUENCA, EN KM
A :=32.52 LCP := 13.65
p :=30.10 LC := 11.30
CLASMCACION DE LA CUENCA: EXORREICA DE TERCER ORDEN.
FORMA DE LA CUENCA: COEFICIENTE DE COMPACIDAD, Ce:
Ce:= 0.282P
JA RELACION DE ELONGACION, Re:
Re:= 1.1284-JA LC
CURVA IDPSOMETRICA:
XC = AREA ACUMULADA ENTRE CURVAS DE NIVEL, EN-KM2. YC =ELEVACIONES DE LAS AREAS CORRESPONDIENTES, EN M.
Ce= 1.488
Re=0.569
M,N= NUMERO DE CURVAS DE NIVEL CONSIDERADAS EN LA CURVA illPSOMETRICA.
ASIGNACION DE DATOS DE UN ARClllVO EXTERNO: XC :=READPRN(AREAA) YC :=READPRN(ELEV)
NUMERO DE AREAS ENTRE CURVAS DE NIVEL CONSIDERADAS: N :=Iength(XC) N =17 LCH :=XC
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FUNCION DE AJUSTE DE LA CURVA lllPSOMETRICA: f(c) := linterp(XC, YC,c)
ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA, EN M.
E~ :=1interp[ XC, YC, (~)] EM =714.324 CURVA HIPSOMETRICA DE LA CUENCA
2200
2000
1800
~ ~ 1600
~ g f{c) 1400 j EM w -a--0 1200 5 ~ 1000
800
600
400
FIG. No. 25
\ \ \ \
~ "' ~
.............. a-__ ---
o S 10 IS 20
c.(~) AREA ACUMULADA, EN KM"2.
CURVA HIPSOMETRICA -e- ELEVACION MEDIA
RECI'ANGULO EQUIVALENTE. LONGITUD DEL LADO MAYOR, EN KM.
LONGITUD DEL LADO MENOR, EN KM.
1 := (eo,fA) [ I- 1- (~)2] 1.128 Ce
68
-------
2S 30
L = 12.435
1 =2.615
3S
-
PENDIENTE DE LA CUENCA, Se EN(%): CRITERIO DE J.W. ALWORD.
OC =DESNIVEL CONSTANTE ENTRE CURVAS DE NIVEL, EN KM. LCN= LONGITUD TOTAL DE LAS CURVAS DE NIVEL DENTRO DE LA CUENCA, EN KM.
oc =0.1 LCN := 106.00
Se =32.595
INDICE DE PENDIENTE, Ip EN(%): CRITERIO DE M ROCHE.
ASIGNACION DE DATOS DE UN ARCIDVO EXTERNO: AIP= AREA ENTRE CURVAS DE NIVEL, EN KM2. W =NUMERO DE AREAS ENTRE CURVAS CONSIDERADAS.
AIP :=READPRN(AREA) W : = length( AIP)
i := 1.. N- 1 n :=O .. W-1
AIP YC. 1- YC. ipl. := n 1- 1 1 A 1000
ip2 :=2:ip1
lp := -1 ip2100 [!_ lp =69.708
CARACfERISTICAS DE DRENAJE: DENSIDAD DE DRENAJE EN KMJKM2, Dd:
SL =LONGITUD TOTAL DE LOS CAUCES DENTRO DE LA CUENCA. EN KM.
SL :=95 Dd := SL A
FRECUENCIA DE CORRIENTE EN IJKM2, F:
Dd =2.921
SN =NUMERO DE SEGMENTOS DE CORRIENTE DENTRO DE LA CUENCA.
SN :=73
Lea :=0.5-LCP
._SN F .- -A
F =2.245
LONGITUD AL CENTRO IDE DE LA CUENCA EN KM, Lea:
Lea =6.825
69
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
CARACfERISTICAS DEL PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL ASIGNACION DE LOS DATOS DE UN ARClllVO EXTERNO:
XP =DISTANCIA HORIZONTAL DEL PERFIL DEL CAUCE, EN M. YP = ELEVACION DEL PERFIL DEL CAUCE, EN M.
XP :=READPRN(DIST) YP :=READPRN(ELEVP)
M : = length(XP) LCP :=XP(M-l) T :=O .. M-1
SA :=__!:!_lOO LCP
PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL, EN(%): CRITERIO SIMPLIFICADO, SA:
DESNIVEL DEL CAUCE EN TODA SU LONGITUD, EN M.
H = 1445
PENDIENTE DEL CAUCE, EN(%):
SA = 10.586
ECUACION DE LA RECTA QUE REPRESENTA LA PENDIENTE.
YSA=YP -(SA)XP 0 lOO
PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL 2~~-----r------~----~------~------r------.------.
2000 4000
-e- PERFIL DEL CAUCE
FI . No . 6
6000 8000
XPT DISTANCIA, EN M
-+- CRITERIO SIMPLIFICADO
70
t to
,
-
1 1
CRITERIO DE LA RECfA EQUIVALENTE, SB: AJUSTE DEL PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL A UNA FUNCION f(e):
NT =NUMERO DE TRAMOS EN QUE SE DIVIDE EL CAUCE PARA SU AJUSTE. NT :=999 o:=O .. (M-1) e :=o.(~) .. LCP
ECUACION DE AJUSTE DEL PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL. f(e) :=linterp(XP, YP,e)
DETERMINACION DEL AREA BAJO LA CURVA DEL PERFIL DEL CAUCE PRINCIPAL, EN M2.
ABC := Lf(e)(~) ABC =9661666.646 . e
AA:= ABC- (LCP) YP
-
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
CRITERIO DE SCHW ARZ Y TA YLOR, SC: DElERMINACION DEL DESNIVEL DE CADA TRAMO, CONSIDERANDO z=9 TRAMOS.
a :=0 b :=LCP 9
f:= LCP_5 g :=_LC_P_6 9 9
ro :=Iinterp(XP , YP,a) TI := linterp(XP, YP, b) T2 :=linterp(XP, YP,c) T3 :=linterp(XP, YP,d) T4 :=linterp(XP, YP,e)
e := LCP_ 2 9
h := LCP_7 9
z :=0 .. 8
d :=LCP_3 9
i := LCP_8 9
LCP e:=-4
9 j := LCP_9
9 TS :=linterp(XP, YP,f) T6 :=linterp(XP, YP,g) T7 :=linterp{XP, YP,h) T8 := linterp(XP, YP ,i) T9 := linterp(XP, YP ,j)
DElERMINACION DE LAS PENDIENlES DE CADA TRAMO.
S = TO- TI o S := TS- T6 S
S :=TI-T2 1 S =T2- T3 2 " S =T3- T4 3 " S = T6 - T7 S = T7 - T8 S = T8 - T9 6 . 1 s
S =T4- TS 4.
SCT :=_s_
(L~P) ST :=-1- STC :=2:ST
se:= (-9-)2100
STC
z ~SCTz PENDIENlE DEL CAUCE PRINCIPAL, EN(%):
se =2.561
ECUACION DE LA RECTA QUE REPRESENTA LA PENDIENlE.
HSC := YP
-
DATOS DE ARCIDVOS EXTERNOS.
YC = ELEVACION ENTRE CURVAS DE NIVEL PARA CURVA HIPSOMETRICA, EN M. XC = AREA ACUMULADA ENTRE CURVAS DE NIVEL PARA CURVA HlPSOMETRICA, EN KM2. AIP= AREA ENTRE CURVAS DE NIVEL PARA CURVA HIPSOMETRICA, EN KM2. XP = DIST ANClAS HORIZONTALES PARA PERFIL DEL CAUCE, EN M. YP =ELEVACIONES PARA PERFIL DEL CAUCE, EN M.
AIP XP yp n o o
o 400 800 950 1420 1770 2000 2600 3450 3750 4100 4800 5600 6750 8100 9400 10750 11500 12350 12900 13650
73
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
DETERMINACION DE WS PARAMETROS DE LA UNIDAD HIDROGRAFICA DE CLARCK.
PROYECTO: ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA CUENCA DEL ARROYO SECO. LOCALIZACION: MONTERREY- SAN PEDRO, N.L. FECHA:
ARROYO TALABERNAS-SABINAL A = AREA DE LA CUENCA DE APORTACION, EN KM2. Lcp= LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL, EN KM Lea= LONGITUD AL CENTRO !DE DE LA CUENCA, EN KM. S =PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL, ADIMENSIONAL. C1 =COEFICIENTE DE CLARCK. N = COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO EN FUNCION DEL TIPO Y USO DEL SUELO. DU = PORCENTAJE DE DESARROLLO URBANO EXISTENTE EN LA CUENCA. QS =PORCENTAJE DE CAUDAL APORTADO POR LA SUBCUENCA.
A :=32.52
Lcp := 13.65 Lea:= Lcp
2
S :=0.0297
C1 :=2.58
N :=93 DU :=80
QS :=lOO
TIEMPO DE CONCENTRACION DE CLARC.K, EN HRS.
[
Lea ]1.06 TC :=Cl 1.609
(5278.8714 S)05 TC =0.819
COEFICIENTE (C) DE CLARCK:
e :=429S(Du-o.67s) . (Qs-0.967) e =2.563
TIEMPO BASE DEL HIDROGRAMA DE CLARCK, EN HRS.
r Lcp 10.706] R - C 1.609 TC
.- . (5278.8714S)0.s -R = 1.128
74
.._ ______________ __:___ - - - - --
-
USO DE TIERRA Y PERIODOS DE RETORNO
TIPO DE USO DE SUELO
2on as de actividad comercla1
lo~as de a~tividad i~dustrial
Zonas oe editicios publicas de al t.2~ : ' 1 oensJ.cao
r-2sidencia} es unifamiliares de baja densidad Lonas recreativas de a1tc valer e intenso uso publico
c~ras ~rPas recreativas
TIPO DE ESTRUCTURAS
Drenajes de carreteras conoe circulan~ 0 400 vehiculos oor dia
400 a ~700 vehculos por dia .L 7(1(! a 5(!( ! (1 , . .-ef1i CLt lo-=-
l)r-encij -:::?~- de aer ,::p ~~ertc~-=-Drenaje pluviales
Zanjas de drenaje
75
Tr ( a"ios)
1C l (i
2 < ..1..
Tr Ca\os)
1 0 1(~ a. 25
25
5
-
____________________________________ .................. .....
.. - - - - - - - - - - - - - - - - - -
REPRESENTACION ESTANCAR DE' LAS CURVAS
li 700 800
~o o '
LATITUD 2~ 0 401 0011 LONGITUD 100 18100 11 ALTITUD ~38 monm
....._
1 E;,..,;: -... 400
300
200 '
ISO 1
1 100 90 8 1
1
1
ci e 1 ~~~ 1
~ 40 '
~ z 11.1
~ o C ffi ...
~
"'-.l 0'1
3
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5
~=----------.....:::--..: .::::-::::::--.... Pt:-A .
---
-..._ .......__ ~ ~ 4frn, --....:: :::::: ~ ~ ~ ---..:::: ~ ~ - - - ---
--._
-
--
-...
-
.......
-r------ --- --
r------
.......__
-- -
-
PROYECTO CURVAS 1-D-Tr.
MPIO. MONTERREY EDO. NUEVO L.EON.
ESTACION : MONTERREY,
FECHA: SEPTIEMBRE DE g91.
I- D-Tr.
-
-~
-
1 METODO DE CREAGER 1
Para la obtencion ce 1 m~ximos por unidad de Area cie tc~do el contra e l rea misma de 1a cuenca. 1
curva que fuera envolvente de todos l C:S ~!L~n Lo=
1 ecuacion c2rrEspcnd1ente~ 1a cual se indica a 1 1
q Gaste 3. . 2 m 1 S/ l
-
1 1 Lomo se ~e, este mtodo es reuy sencillo y r~pido Ge apl icc:T, pero tiehe el inconveniente de que no toma en cuenta las ;=ar-actet- s ti cas 1 fisiogrficas y de precipitacl6n de la cuen~a particular en e_st.Ltdio e Adem~s se desconoce el periodo de retorno asociado al gasto obtenido 1 por ete procedimiento ic cual impide adoptar un criterio econmico dise~o en funcin de la probabilidad de falla de la estructura. 1 respecta a cuen~as pequeKas de 30 . 2 . Km , se pueGe decit-
mtodo
1 fundamentado en ei intervalo de 0 a 30 . 2 r~m
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
78
-
---+ 1
NtJc
e ~
7
11
l3
18
19
TABLA N-e. 2
Valores del coeficiente Ce de Creager
Descrip.cion
BaJa California Norte. Baj 2~ .-,. .... -L--:?~ll TOt-fil2
Pacifico Centre.
Cuenca Rio Balsas.
b J DaJ cJ Ba.l ~-a :~ ..
Cue~ca Rlo Bravo.
a) Lona Cc~chos. b) Zona Salado y San Juan. Golfo f"-~o:Jr-te.,
Cuenca Rio Pnuco.
Cuenca R~8 Papalcapan.
Sistema Grijalva-Usumacinta. Peni~suia de Vucat~n. ..
Cuencas cerradas del
Luencas cerradas del .... : ___ ..;__ ~-..~Wi Lt= ;t
El Salado. Zona Sur.
79
Ce
-r-= .!.L.
i4
64
l6
1 ,--, o
23
9l
L -, ~~
:26
45
8.4
1 1 1 1 1 1 1 1 11 1
1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1
1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
21 --:o"""J ..... ..:..
, . . ~~
CONTINUACION TABLA No.2
Cuencas de Cuitzeo y Ptzcuaro.
Cu~nca del Ric Metztitln.
80
6.8
19 "":- -, .._::_,
-
00
-
FIG. No. 32
.
Regionalizacin de la Repblica Mexicana
1-
,. ,, - ,, -. - - .--. -~ .. - -~~------------=---~
-
1 1 METODO DE LOWRY 1 - 1 1lSifiO pt-oceo :un .len ~o que el de Creagt=T ~ Este mtodo se basa en el m - ~ 1
diferenci~ndose de s~P P.~ . .~ - - _a ect.Jacl{..'n qLte c~?flne C!.. l2~ er~ .... ./ol --../en te los gasto m~xlmcs .. 1~. rl_i_~l -- _,_ 1 - _ ..... - -~--- c~ h1a.~ ~:er:cl 1a eri S..L fnetodo de LcJ\..~J~-y-:
de
1 C\ 1 q G2.:=.to 1 Area de la cuenca en Km
2
CL= Par~metro que depe~de de id
1 par~metro CL es la r-egional izac1.6n
ccrrespond1ente, ver Fig. No. 33.
Por lo general este mtodc ca resultados bajos que 2l de :-=.:rea.=...:er- _P..C::r-~=~ -~u.er e ,.-_ ... ~_-........ = .......... ~-- ,e:,__-_ . _._..,_ . _--~ ... ,-l - -3 - 2
- - - '1- '-Jo --= ..L .. _. o rnayor-e-::; e~ e .L~) :': (!(H) f!:~iTI ~ altOS _para CUPnr ... a.~-- ru,,-,,_o,-an.~1M,:C_. ~~ ~ .-~ - - - r- .._ ..J ............. _ er: ._re .J...'.}i.,..) ~:..:' Entr-e :LC~ ;.-: 1(H)
2 Km puede dar m~s altos o m~5
puecer-: hacer
82
-
Regin
No.
' -L
' ..,.
7
8
l ')
11
:L2
18
18
20
21
COEFICIENTES DE LAS ENVOLVENTES DE LOWRY
Desc1ipcin
BaJa Cali f ornia noroeste ( Ensenada ) Baja Californ~a centro (El Vizcaino) Baja Ca l i f ornia suroeste (Magdalena) Baja Ca l ifornia noreste (La~una Salada} Baja California centro es t e f C.:-?--. \'t....J;_c;. .. F:osal i a ) Baja California sureste ~ La pct;
Presidio-San Pedro zona costera
P residie-San P edro zona alta
A~T~2ca
Costa de Jalisco Armeria-Coahuayana
Casta de Michoacn
Balsas medio 1 bajo
Costa Chica-Rlo Verje
Costa de Oaxaca (Pto. Angel) TehL\C~ tepe e
Csta de Chiz1pa::;
Alto Brava-Conchos ~~edio Bra\tc~
83
980 ~ -:r- ~--.._~...:.: . J
2i40
470
1290
600
21() ( i
44~;.(1
21(1(!
3180
3000 .--;_-: -; . --. L .. L i ' _ 1
1190
1 -4l(j
1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 CONTINUACION TABLA Nc.. 3 1 ~.e ,_ .... .J. 26A Sab Fernando-Soto la Marina 1 26B 26C Valle de r~xico 7f=,(f
-:7
1 ~~ 28 F~.apa.J c;apan 1750 -::-~Q C:c_tatzacoal CC'
-
00 Vl
FIG. No. 33
117 114 111 108 105 102 ggu 96 93 90 87 34 o r 1 1 1 - 1 1 1 1 - r 1 1 1 =i 34 o 32 .__ _ ESTADOS UNIDOS DE AMRICA \ \ ~ ~. J ........ 1 1 1 1 32 o 30
28 rT" .....:-
26 r---- .. -l
24 r---~'
22 ,__
20 o r- 1
18 r 1 1 ~
16o r 1 ! '
'" -1 1 1 ' e :'" ... F 1 3o o < t '\:: ~ ~ ~ \ 1 .4 1 1 1 l 28 o
J 1 1 \ 1 l 260 GOLFO
DE MXICO
1 1 1 240
22
\ 1 1 ; ~t\ 1 20 o
REGIONES HIDROLGICAS DE 14 14 o r L REPBLICA MEXICANA.~---'---114 111 108 105 102- 99 96 93 90 87
-f
- - - - - - - ... .. ~-~ .. - - -- - - - ....
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
'
METODO DE DICKENS
En 18b5 C.h. De~:. en-o;;. OLlb 1 i C Lt f1 titulado ' Gasto de
Avenidas de Rios' en Docu;nen tos F~t-o f~=s ior~a les sob!"-E lngenier-i a . ~ - . .
r-~~:nor . .l La frmula que l propuso~ ya traducida al SlSteH13.
:::.n la cu.al :
Q = Gaste de oroyecto, en m3 /s. ~ - Ar2a de ~a cwenca par drenar, en - CoeficieGte que deoend2 de las
c~enca 1 de la precipiLaciOn.
L~ :::.ad
-
METODO DE TALBOT
~s usado en e l proyec~o de las obras de . . ar-enaJe e! a l cantarillas , es dec~r aquellas cuya longituc es igual o inenor- qLt2
c:c.~ n ~- i 5:- te er~ apilcar una t6rmula empirica, pu~licada en 1887 Talbct de la Universidad de I l linois~ E.U.A., 6= cual
escurrimi2~to de LUl gr-an
el a.quel pai=-=' sobre corrientes tributarlas del rio Mississippi.
La fo~mL1a de Ta_bot es:
O. 183:f C:ot {A! 3 / 4
a = Area hidra ulica que deber~ la alcantarilla en 2
~ = Area de la cuenca por drenar en Ha.
e depende a e l -
topo~ra f ia de la cuenca.
Valores del coeficiente de la fOrmula oe Talbot .
Caracterist i cas topograficas Valor de
do= la cuenca e
Monta~osa y escarpada i .. (~(1 Con mucho Jomerio (i . 8(i
(i .. 6 ()
0.5(! Fo ce' on d Li 1 3.d .a
87
1 1 1 1 1 1 1 1 1 :1 :1 1
:1 1 1 1 ,
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1
C.-+- ::r __=\....~t.
pn?cipi taci6n par ti cul a ;r-es de
...... -...L. a=- d e
permite tomar ! a variacin e~ la intensidad ce precipitacin, factor de frecuencia
velocidad del flujo cuando se aplica a otras localidades.
El "./2.lor- de le;:_ irrtensidad de precipi tc.1.ciCr-~ con las
observaciones q~e slrvleron de base para la deducin de la frmula fue-del orden de 100 mmlhr, y la velocidad del agua dentro de la drenaje fue alrededor de 3 m/s.
Desde pc~nto de visi:.a. e ia
fOrmula de Talbot da slamente una idea mu y tosca de la al
pero considerando que aprox1madamente~ er-, te rminos
area ~~s grande que alcantarilla e~. de l(l para o~ras menorEs~ r::s de
"' . ' . ... . . 1a ~enaencla a eLlmlnar e:=. te a por
otr3s mejores ~undamentados.
88
.______________________________________________________________ ---- ---- ---- ----
-
CALCULO DE LA A VENIDA MAXIMA DE DISEO
METODOS EMPIRICOS:
PROYECTO: ESTUDIO IDDROLOGICO DE LA CUENCA DEL ARROYO SECO. LOCALIZACION: MONTERREY- SAN PEDRO, N.L. CUENCA: RIO LA SILLA .. FECHA:
IDENTIFICACION DE VARIABLES:
A = AREA DE LA CUENCA, EN J(M2. Ce= COEFICIENTE DEL METO DO DE CREAGER. Cl = COEFICIENTE DEL METODO DE LOWRY. Cd =COEFICIENTE DEL METO DO DE DICKENS. Ct =COEFICIENTE DEL METODO DE TALBOT.
DEFINICION DE VARIABLES:
A :=32.52 Ce :=91 Cl := 1410 Cd :=350 Ct := 1
CALCULO DE AVENIDAS MAXIMAS DE DISE~O, EN Ml/SEG.
METODO DE CREAGER.
[ 0.936 J
A0.048 QC := 1.303Cc (0.386A)
METODO DE LOWRY.
QL :=[ Cl ]A (A+ 259)0'85
METODO DE DICKENS.
QD :=O.l39Cd-A0'75
METODO DE TALBOT.
QT :=0.183Ct(A 100) w.J
QC =879.267
.. QL =368.47
QD =66.252
QT =236.421 89
1 1 1 1 il '-
1 11 ti ti l r1 "
ti f\1 ~
ti :' 1 '
rl :: 1 ',
!1 ~
- - - _______________________ ......
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
METODOS PARA ANALISIS CUANTITATIVOS
GASTO PICO POR EL METODO RACIONAL
El mtodo racional empez en 1850 en \.Dooge, 197"2~) y es
llamado el m~todo Davies Lloyd~ Es uno de los
m~todos ms sencillos y rn~s conocido de los m~todos de ruta aplicada a la hidrologi; aunque contiene sutilezas que no son s1empre tomadas en
cuenta. El gasto pico es predecido por una sencilla formula~
Gasta de !a avenida m x ima en . 3. . {m /seg .l
~~- Factor de conversi6~ y es igual a 0.278. e Coeficiente de escurrlmiento que esta en "!'uncin de las
caracteristicas fisicas de la cuenca y de la intensidad de
i B. ll U.\,/ ~:_.a 11;
~ l ::.u-../ia correspondiente en
periodo de retorno de diseRo (lr) y Jara una duracin de lluvia lgual al tiempo concentracin (te).
.,....-= Tiempo de ccncentt-acin en el CU2.l puede ser
calculado por una de l as siguientes frmulas~
,, ,, ,..
te
te
= (o . 86
L =~m. H =m"ts.
' 3 '. ' ' o - 32!> L / H}
== (> .., () 1 9 =! ( L_ 3 1 H ) q.. 77 tc=mir1utos
H =mt~ ..
{ ' t 1
90
-
1 .f-.- 1
tc=minutos
L =mts. 1 1
tc==hr-s.
L =nts ~ 1 1
"' : ... )"" te
L ca==:11i ll2 .. s 1 e- 1
Tiempo de concentracin. Longicud de~ ca~ce principal.
el
~rea de la cuenca.
H =Desnivel ~otal del cauce principal. 1 Fendiente del cauce princ1pal.
e Caeflciente que est~ en funcin de la "-. .f i del
1 porcentaje de jesarrollo urbano en puede tomar valbres:
la 21 cual 1 ._. {ft/~T;i) Z de desarrollo urbano 1
>4(! ... '- .. l 5~i2
2:)
-
....... ____________ _
1 Debido a suposiciones s1n ..; _...,... ~ .--,. ::..- +- - - .--..;. i!i t-;,_-; -._{.,:.;. :t l a ll u--J J.. a_
1 condicin de equilibrio al fntoCo tiempo de gastos fijos, no debe ser usado en ~reas m~s grandes de 2.5 km2 sino 1 rea de captacin en subarea~ e incluir el efecto de ruta atravs de los canales de drena:e. 1 Desde que las lluvias actuales no espac1.o
tiemoo~ el mtodo r acional a llegado a ser ms conservador a medida que 1 el rea se va aumentando. 1 T8das las prdidas de almacenaje ~o~ incorporadas al coeficiente de escurrimiento (C) que es usualmente dado como funcion del LtSO d2 le
tierra, ver Tabla No. -'\ &t. Cuando el uso de tierra es mltiple es. L{3t.te .. l usar en coeficiente de escurr1miento promedio de al tlp.o C~E
terreno y el ~rea en que se encuentra.
La intensidad ( i) es obtenida de las curvas \.
y Tabla No. ~ para un periodo de retor~c 82 I-D-fr, ver Fig.
especificado, ver
No. la OLte la d Lt F .a. ~= i r2~n { t} dE la Ta.bla
al tiempo de conce~tracin ( ~e). Esto es 1isicamente realista porque el tiempo de equi ~ ibrio, donde toda la ca~tacln =ontribuye al flujo hacia l.:;,_ o=.a_l :i. dE
92
-
+
____________ .......
TABLA N
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
'
CONTINUACIDN TABLA No. 4
TIPO DE AREA DRENADA
PRADERAS: Sueles arenosos planos (pend~entes de 0.02) Suelos arenosos pendiente medla (0.02-0.07) Suelos arenosos escarpados (0.07 6 ms) Suelos arcillosos pl~nos ( 0.02 6 menes)
VALOR DE (C} MINIMO MAXIMO
0.05
0.10
0.15
0.13
0.10
0.15 ~ ~~ v.Lv
0.17
Sue l os arcillosos pendlen t e media (0.02-0.07) 0.18 0 . 22 Suelos arcillosos escarpados (0.07 6 ms) 0.25 0.35
94
-
METODO DE BURKLI -ZlEGLER
En 1880 el Ingeniero Hidrulico A. pLtbl ic6 en Zu~ich, Suiza, su cocnocida frmula para c.l CLilO dt atarjeas y colectores en los sis~emas de drenaje citadinos. Las observaciones que s1rv~2rcn de base en 1a deduccin de la f rmu!a se efectuare~ en reas relativamente peque~as, de menos ce 20 hectreas.
Na obstante las llmitaciones inherentes a su deduccin, se h-. t iO.. usado esta frmula y aon se sigue usando aplicada drenaJe de carreteras y vias frreas, para cuencas mucho mayores que la ir-~d j_ cada
L2 frmula se expresa como sig~e:
0 . 022*C*A*Il(s/A) 1./4
r
Coefic~ente que depende G2 la c l asE_ dt.-? -t.:er-:--enc qL\e
Area tributaria. en ha.
I = Precipitacin en cm/hr correspondiente al (dE L{t~e.ci6n total)'[
~ Pendiente del terreno. en m1Km.
0.022 - Factor de conversin y de homoge~eidac de unidades.
Valores oe1 coefic i ente L de 1~ frmula de Btirkli-Ziegler. Clase de t -ert'eno Coe.t i e i ente Calles pavimentadas,
..
Ca l les ordinarias de la Cludad
Poblaciones con parque y calles con macdam 1errencs de cultivo 0.25
95
~------------------------------------
1
-
1 1 1 1 1 1 1 1 1
METODO DE SANCHEZ BRIBIESCA
La frmula propuesta por el Ing. J ... L .. Br-bies.ca calcular el gasto mximo de O ,_. 2' r-.. m J dE' L{f13. CLt2liCa ( hast2. la. sigui en te:
Donde;;
[ = Gasto de dise~o, en m3 /seg. fD Coeficiente ce duracin, adimensional.
La secuencia para obte~er el gasto de diseRc es la siguiente: ~. - Invest1gar la duracin de las ~ormentas de la cuenca; s1 son
inten=:-as se pensara en media esto
Fig. No.
2.- De acue~do con ' -.l. d.
O S~ ~-on fnuy prolongadas.,. factor- fD segn la.
tormentas. y con la
L
1 humedad de la zona se selecciona fw, segn la tabla siguiente! 1 1 1 1 1 1 1 1
Condicion (segun el autor)
Aguaceros aislados en zonas secas o de pluviosidad media.
Aguaceros en poca de lluvias
en zonas de oluviosidad media.
Aguaceros en zonas muy hmedas
de fuerte pluviosidad y de ter-
mentas frecuentes.
pr-ecipi taci6n
Clima Valor de fw
Cl1mas secos y
Sernisecos
Clima Subhumedo
i . 5
..
2 Hmedc
96
a\
-
1
Reconocer -~ c0enca, Sl no se ha calibrado previamente,
escoger el nmero de escurri~iento N de l as Tablas 6 y 7. se cal CLt i a
Determinar el ~alor de h1 =-ea pr-ecipi tacin
correspondiente a una hora de dLracin, regi~trada en la cuenca.
[ibtener- e 1 en de hi
6.- Medlr el rea de 1a cJenca sobre la carta topogrfica o las fo~ografias areas, dance previamente se ha delim1tado.
--? i - Sustituir los valores ce las literales en la frmula anterior
para encontrar el gasto de diseKo.
8.- Por l timo debe comprobarse que el gas~o determinado por este procedimiento no exceda el valor del gasto obtenido por la
gastos mAximos cor~espondiente a la
o con la correspondiente a la regin -=:L. ._o:__=::
de la cual se encuentra la cuenca en e3tudio.
"
97
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-
1 1 1 1 1 1
// TABLA No. 5
NUMEROS N . DE CURVA DE ESCURRIMIENTO PARA lOS COMPLEJOS HIDROLOGICOS SUELO- COBERTURA, EN AREAS SUBURBANAS Y URBANAS.
( Condicin de humedad antecedente II e Io = O. 2 5 ) . fiRUPO HIDROLDfilCO DE SUElOS .
USO OCl TERRENO Y CONDICION HIOROlOfiiCA : A 8 e D
PARQUES, CAMPOS DE GOLF, CEMENTERIOS, ESPACIOS ABIERTOS, CANCHAS OEPORTIVAS, ETC.
CONOICIOH BUENA Posfo cubriendo un 75% o mo dtcrea. :S 9 6 1 74 S O
COHOICION ReGULAR: Poolllc:ubriendo dt !!O% ol 7:5% dtf reo. 4"9 69 7 9 S 4
AREAS COMERCIALES e 85 % impermeable l . 8 9 9 2 94 9 5
DISTRITOS INDUSTRIALCS e 72 ,.o im~blel . 8 1 88 9 1 9 3
ZONAS RESIDENCIALES Tamao p
-
NUMEROS N DE LA CURVA DE ESCURRIMIENTO PARA LOS COMPLEJOS HIDROLOOICOS SUB..O-COBERTIJRA, EN ZONAS AGRICOI..AS
Y CUENCAS RURALES ( Poro cuencos en Condtpot JI la .. O. Z S 1
e o ~ ~ u .. 11 uro H.OOt.OCICO ta.&r,uucwro ... SVCLOS
-
1 1 1 TABLA No. 7 1 Uso de la tierra l'ratamiento del Peruliente Tipo de suelo
y cobenura suelo del terreno, en % A B r D ..... 1 Sin cu)tivo Surcos rectos 77 86 91 94
Cultivos en surco Surcos rectos > 72 81 88 91 Surcos rectos < 67 78 85 89 1 Contorneo > 70 79 84 88 Contorneo < 65 75 82 86 Te 'Tazas > 66 74 80 82
1 Terrazas < 62 71 78 81 Cereales Surcos rectos > 65 76 84 88 Surcos rectos < 63 75 83 87
1 Contorneo > 63 74 82 85 Contorneo < 61 73 81 84 Terrazas > 61 72 79 82 Terrazas > 59 70 78 81 1 Legwninosas o Surcos rectos > 66 77 85 89
praderas con Surcos rectos < 58 72 81 85 rotacin Contorneo > 64 75 83 85 1 Contorneo < 55 69 78 83 Terrazas > 63 73 80 83
Terrazas < 51 67 76 80
1 Pastizales -------------------- > 68 79 86 89 ------------------ < 39 61 74 80 Contorneo > 47 67 81 88
1 Contorneo < 6 35 70 79 Pradera pernumente --------------~-- < 30 58 71 78 1 Bosqu----- -----~--- 46 68 78 84 Normal
--------------- 36 60 70 77
1 Espeso ~--------------~ 26 52 62 69 Muy espeso ------------------------- 15 44 54 61 Caminos
De terracera -~ --------------- 72 82 87 89 Con superficie dura -------- ----~-- .. ---- 74 84 90 92
100
-
V /
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FIG. Np . 34
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Envolvente de gastos mximos de la Repblica Mexicana (Curva de Creager).
FIG No. 36
103
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CALCULO DE LA A VENIDA MAXIMA DE DISEO
METODOS HIDROLOGICOS:
PROYECTO: ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA CUENCA DEL ARROYO SECO. LOCALIZACION: MONfERREY - SAN PEDRO, N.L. ESTACION PLUVIOMETRICA: MONTERREY. CUENCA: RIO LA SILLA. FECHA:
IDENTIFICACION DE VARIABLES:
A = AREA DE LA CUENCA, EN J
-
TIEMPO D~CENTRACION DE KIRPICH, EN HRS.
te : = 0.000~~-Lcp)o.n te = 2.219 8o.3ss
ALTURA DE PRECIPITACION EN EXCESO PARA 1 HR, EN M.
[ (*)- (W)+s.osf he : (*)+ (~)-20.32
100 he =0.0 18
CALCULO DE A VENIDAS MAXIMAS DE DISEO, EN MlfSEG.
METODO RACIONAL
QR :=0.278-CrlrA
METODO DE BURKLI-ZIEGLER.
(lb) ( 1000S)0.2S QBZ :=0.022-Cb-(100-A)- -- 10 100-A
METO DO DE SANCHEZ BRIBIESCA.
fDfWhe( 1000000-A) QSB := __ ___:'-- - -'-4500
105
QR= 109.734
QBZ = 103.175
QSB =86.294
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-
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
CALCULO DE LA A VENIDA MAXIMA DE DISEO
METODOS HIDROLOGICOS:
PROYECTO: ESTUDIO HIDROLOGICO DE LA CUENCA DEL ARROYO SECO. LOCALIZACION: MONTERREY- SAN PEDRO, N.L. ESTACION PLUVIOMETRICA: MONTERREY. CUENCA: RIO LA SILLA. FECHA:
IDENTIFICACION DE VARIABLES:
A = AREA DE LA CUENCA, EN J
-
TIEMPO DE CONCENTRACION DE KIRPICH, EN HRS.
( 1000 Le )0.77 te :=0.000375 P g0.38S
te =2.219
ALTURA DE PRECIPITACION EN EXCESO PARA 1 HR, EN M.
[(~) - (W) + 5.08r be :- (*) + (~)- 20.32
100 he ::::0.028
CALCULO DE A VENIDAS