hidrologia a hidrologia urbana

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Hidrologa Urbana

Consideraciones en alcantarillados pluviales Redes Secundarias Recolectan las aguas y las llevan a una red primaria. El perodo de retorno de la tormenta de diseo es 2 a 10 aos Esta compuesto por sumideros y conductos.

Augusto Sisa Camargo (49 )

Consideraciones en alcantarillados pluviales Redes Primarias Transportan las aguas de los sistemas secundarios hasta las plantas o cuerpos de agua naturales. El perodo de retorno de la tormenta de diseo es de 100 aos normalmente Esta compuesto por box-culverts, puentes, tanques de retencin Si este sistema falla pueden haber daos en propiedades y vidas humanas.

Augusto Sisa Camargo (50 )

Perodo de Retorno Tiempo promedio en el cual un evento es igualado o excedido

1 P (X x T ) = TAugusto Sisa Camargo (51 )

Perodos de Retorno SugeridosEstructura Perodo de Retorno

Estructura Aeropuertos Volmen bajo Volmen medio Volmen alto Drenaje Agrcola Culverts Surcos Drenaje Urbano Ciudades pequeas Ciudades grandes

Perodo de Retorno

Alcantarillas de carreteras Trfico bajo 5-10 Trfico medio 10-25 Trfico alto 50-100 Puentes Sistema Secundario Sistema Primario

5 -10 10-25 50-100

2-25 25-50

Augusto Sisa Camargo (52 )

10-50 50-100

5-50 5-50

Perodos de Retorno RASCaractersticas del rea de drenaje Tramos iniciales en zonas residenciales con reas tributarias menores de 2 ha Tramos iniciales en zonas comerciales o industriales, con reas tributarias menores de 2 ha Tramos de alcantarillado con reas tributarias entre 2 y 10 ha Tramos de alcantarillado con reas tributarias mayores de 10 ha Canales abiertos en zonas planas y que drenan reas mayores de 1000 ha * Canales abiertos en zonas montaosas (alta velocidad) o a media ladera, que drenan reas mayores a 1000 ha*Parte revestida a 10 aos, ms borde libre a 100 aos

Mnimo (aos) 2 2

Aceptable (aos) 2 3

Recomendado (aos) 3 5

2 5 10 25

3 5 25 25

5 10 25 50Augusto Sisa Camargo (53 )

Longitud de Series Recomendadas Diseo y Planeacin Alcantarillados: Mayor a 10 aos Alivios (CSO) : Mayor a 5 aos

Control y EvaluacinAugusto Sisa Camargo (54 )

Alcantarillados: Mayor a 20 aos Alivios (CSO): Mayor a 10 aos

Precipitacin Cuenca Escorrenta (PCE)INSUMOPrecipitacin

Cuenca Caudal

PROCESO

PRODUCTO

Augusto Sisa Camargo (55 )

Precipitacin Cuenca Escorrenta (PCE)Hietograma CUENCA

Hidrograma

Augusto Sisa Camargo (56 )

Hietograma Es la representacin grfica de una lluvia. Expresa la intensidad de una lluvia (mm/hr) distribuida en el tiempo. Se obtiene a partir de la medicin de la precipitacin.

Augusto Sisa Camargo (57 )

Relacin entre un evento de lluvia y su respuestaCOLECTOR AUTOPISTA NORTE Avenida Caracas - Calle 77. Pozo 2 Evento del 17 de Noviembre de 1999P-Castillo 3000 P-Gimnasio Caudal 3.0

2500

2.5

2000

2.0

1500 P total = 15.20 mm P total = 13.93 mm 1000

1.5

Precipitacin (mm) (intervalos de 2 min)

Caudal (lps)

1.0

500

0.5

0 0:04 0:12 0:20 0:28 0:36 0:44 0:52 1:00 1:08 1:16 1:24 1:32 1:40 1:48 1:56 2:04 2:12 2:20 2:28 2:36 2:44 2:52 23:00 23:08 23:16 23:24 23:32 23:40 23:48 23:56 3:00

0.0

Augusto Sisa Camargo (58 )

Medicin de Hietogramas

Augusto Sisa Camargo (59 )

IsoyetasFuncin de Base Radial Kriging

Augusto Sisa Camargo (60 )

Hietograma de Precipitacin Efectiva La precipitacin efectiva es aquella que genera escorrenta superficial, es decir la que no logra infiltrarse en el suelo. Esta cantidad de agua debe ser manejada por el sistema de Drenaje UrbanoAugusto Sisa Camargo (61 )

Curva IDF Curva Intensidad - Duracin - Frecuencia Suelen ajustarse a la funcin de distribucin de probabilidad de valor extremo Tipo I o Gumbel. Estan basadas en en eventos seleccionados de 5, 10, 20, 30 , y ms Minutos).Augusto Sisa Camargo (62 )

Se usan las profundidades mximas anuales. O, las excendencias si la serie es pequea.

Cada una de estas series duraciones son ordenadas para calcular la curva IDF

Curva IDFCurva IDF StatGraphics250.00 Intensidad (mm/h) 200.00 150.00 100.00Augusto Sisa Camargo (63 )

206.3T 0.36 i= d 0.63

50.00 0.00 0 100 200 300 Duracin (min) T= 2 aos T=10 aos T= 25 aos T= 50 aos 400 500 600

Curva IDF Segn el RAS

Obtencin mnima de curvas IDF Nivel de complejidad del sistema Bajo y medio Medio alto Alto Sinttica Informacin pluviogrfica regional Informacin pluviogrfica localAugusto Sisa Camargo (64 )

Hidrograma Es la representacin grfica de la distribucin del caudal en el tiempo. Muestra el balance a largo plazo de la precipitacin, la evaporacin y el caudal de la cuenca.Augusto Sisa Camargo (65 )

Hidrograma Limbo ascendente: Depende de las caractersticas de la precipitacin y la morfologa de la cuenca

Limbo descendente:Augusto Sisa Camargo (66 )

Depende de las caractersticas morfolgicas de la cuenca

Interaccin - PCE Respuesta en una cuenca por su formaA B

Q

A t

Augusto Sisa Camargo (67 )

B

Interaccin - PCE Respuesta en una cuenca por pendienteMayor pendiente

QAugusto Sisa Camargo (68 )

Menor pendiente

t

Interaccin - PCE Respuesta en una cuenca por permeabilidadMs impermeable

Q

Menos impermeableAugusto Sisa Camargo (69 )

t

Interaccin - PCE Respuesta en una cuenca por humedad antecedenteMs humedad

QMenos humedadAugusto Sisa Camargo (70 )

t

Interaccin - PCE Respuesta en una cuenca por ubicacin de la lluvia

Partes altas Partes bajas t

Augusto Sisa Camargo (71 )

Q

Efectos de la Urbanizacin

Augusto Sisa Camargo (72 )

Efectos de la Urbanizacin

Q

t

Augusto Sisa Camargo (73 )

Efectos de la Urbanizacin

Q

t

Augusto Sisa Camargo (74 )

Efectos de la Urbanizacin

Q

t

Augusto Sisa Camargo (75 )

Mtodo Racional

Mtodo Racional Considera una intensidad de precipitacin constante durante todo el tiempo de lluvia Supone que las precipitaciones causantes de problemas de inundacin son aquellas de corta duracin y gran intensidad. Duracin de la lluvia igual al tiempo de concentracin de la cuenca. i se obtiene a partir de la curva IDF de perodo de retorno escogido.

Augusto Sisa Camargo (77 )

Mtodo Racional Sistema Ingls Q cfs i in/hr A acres C entre 0 y 1

Sistema Internacional Q L/s i mm/hr A Ha C entre 0 y 1

Q = CiA

Q = 2.78CiA

Augusto Sisa Camargo (78 )

Mtodo Racional Este mtodo suele sobreestimar el caudal pico, y es por esta razn que no se recomienda para cuencas muy grandes, mayores a 10km2. Segn el RAS mximo 700 HaAugusto Sisa Camargo (79 )

El caudal pico ocurre cuando toda el rea de drenaje est contribuyendo. Es decir, la intensidad correspondiente a un evento con duracin igual al tiempo de concentracin.

Correccin de la intensidad Para reas grandes es posible corregir la intensidad determinada de la curva IDF de la siguiente manerarea de drenaje (Ha) 50-100 100-200 200-400 400-800 800-1600 Factor de reduccin 0,99 0,95 0,93 0,90 0,88Augusto Sisa Camargo (80 )

Factor de EscorrentaTIPO DE SUPERFICIE Cubiertas Pavimentos asflticos y superficies de concreto Vas adoquinadas Zonas comerciales o industriales Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre stos Residencial unifamiliar, con casas contiguos y predominio de jardines Residencial, con casas rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados Residencial, con predominio de zonas verdes y parques cementerios Laderas sin vegetacin Laderas con vegetacin Parques recreacionales C 0,75-0,95 0,70-0,95 0,70-0,85 0,60-0,95 0,75 0,60-0,75 0,40-0,60Augusto Sisa Camargo (81 )

0,45 0,30 0,60 0,30 0,20-0,35

Factor de Escorrenta Para algunos lugares del mundo se han determinado ecuaciones (regresiones estadisticas) que permiten determinar el coeficiente de escorrenta como funcin de parmetros de las cuencas.PR = 0.829 PIMPERMEABLE + 25 InfSUELO + 0.078 Ind HUMEDAD 20.7Inglaterra (Buttler)Augusto Sisa Camargo (82 )

Duracin de la tormenta Con frecuencia se toma como duracin de la tormenta el tiempo de concentracin de la cuenca. A partir de la morfologa de la cuenca se han establecido algunas ecuaciones que simulan este efecto.

Tc = Tentrada al sistema + Tviaje en el sistema

Augusto Sisa Camargo (83 )

Tiempo de Entrada Tiempo para que la escorrenta llegue al sumidero del colector (FAA EEUUA)Te = 0 . 707 (1 . 1 C ) L 1 / 2 S 1/3Augusto Sisa Camargo (84 )

Donde: L = Longitud tramo S = Pendiente tramo C = Coeficiente de escorrenta

Tiempo de Entrada Kerby Lm Te = 144 1 . S 2 0.467

Donde:Impermeable Suelo sin cobertura, compacto y liso Superficie sin cobertura moderadamente rugosa Pastos Terrenos arborizados Pastos densos 0,02 0,10 0,20 0,30 0,70 0,80Augusto Sisa Camargo (85 )

m= Retardo

Tipo de superficie

m

Tiempo de Entrada Tiempo de entrada al colector (SCS)

Lc Tt = 60 VsAugusto Sisa Camargo (86 )

Tiempo de entrada Vs esta dada porVS = a S1 2

Tipo de superficie Bosque con sotobosque denso Pastos y patios reas cultivadas en surcos Suelos desnudos reas pavimentadas y tramos iniciales de quebradas

a 0,70 2,00 2,70 3,15 6,50Augusto Sisa Camargo (87 )

Tiempo de Viaje Tiempo de viaje en el colector (SCS) Longitud recorrida a una velocidad dada

Augusto Sisa Camargo (88

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