Frecuencia de Lluvias Trabajo

http://www.google.com.pe/imgres?um=1&hl=es&biw=1093&bih=447&tbm=isch&tbnid=880fKX2jWIfIwM:&imgrefurl=http://foros.construaprende.com/tesis-aplicando-la-norma-asce-7-02-vt3031.html&docid=l7MjgmTjbii_-M&imgurl=http://foros.construaprende.com/download/file.php?avatar=1781.jpg&w=150&h=138&ei=9h-LT-9tj67xBIqM-NgJ&zoom=1&iact=hc&vpx=753&vpy=140&dur=39&hovh=110&hovw=120&tx=99&ty=82&sig=102241193648020718607&page=3&tbnh=110&tbnw=120&start=30&ndsp=18&ved=1t:429,r:10,s:30,i:153

Universidad Nacional “San Luis Gonzaga de Ica”Facultad de Ingeniería Civil

TEMA: FRECUENCIA DE LLUVIAS

CURSO : HIDRAÚLICA URBANA II

CICLO : VIII “B”

_______________________ _ ____________ _____Hidráulica Urbana II VIII Ciclo “B”


http://www.google.com.pe/imgres?um=1&hl=es&sa=X&biw=1093&bih=447&tbm=isch&tbnid=RLs_hSsh1BaFCM:&imgrefurl=http://www.unica.edu.pe/transparencia/Universidad/simbolos.html&docid=iRvs_wXJLihPBM&imgurl=http://www.unica.edu.pe/transparencia/Universidad/img/escudo.jpg&w=420&h=451&ei=nR-LT_rZOoKm8QTc-d3PCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=219&vpy=101&dur=345&hovh=233&hovw=217&tx=119&ty=168&sig=102241193648020718607&page=1&tbnh=121&tbnw=113&start=0&ndsp=12&ved=1t:429,r:1,s:0,i:63


INDICEINTRODUCCION……………………………………………………………………..… Pág. 3

ANALISIS DE TORMENTAS. CURVAS IDF

Definición de tormentas………………………………………………………………………. 5

Análisis de una tormenta…………………………………………………………………….. 5

Elementos fundamentales en el análisis de tormentas…………………………………... 6

Hietograma…………………………………………………………………………………..… 7

Curva IDF……………………………………………………………………………………… 8

Análisis de bandas pluviométricas………………………………………………………….. 9

Análisis de una tormenta registrada por un pluviograma…………………………..…… 11

CALCULOS………………………………………………………………………………….. 16

ANEXOS……………………………………………………………………………………… 83

CONCLUSIONES…………………………………………………………………………… 88

RECOMENDACIONES……………………………………………………………………... 89

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………....... 90





INTRODUCCIÓNsta investigación pretende analizar el diseño y construcción de la curva de IDF, para la Región de Huancavelica – Perú (Castrovirreyna – Pilpichaca).

Para ello utilizamos los datos pluviométricos obtenidos de una estación ubicada estratégicamente en esta cuenca.

E

El proyecto de cualquier obra hidráulica demanda el conocimiento de los caudales de diseño, los cuales deben ajustarse a los periodos de retorno que normalmente se especifican en función de la finalidad para la que es construida la misma. Para la obtención de estos caudales, es común recurrir al empleo de métodos estadísticos, en los casos en que se cuenta con series históricas de caudales, o en su defecto, cuando esta información no está disponible a la aplicación de modelos de simulación lluvia – escorrentía.

Precisamente para la aplicación de este último es imprescindible conocer las lluvias caídas en la cuenca, tanto en lo que respecta a su distribución espacial como temporal. En efecto, cualquiera sea el modelo de transformación usado (SCS, Nash, Clark, etc.), es necesario contar con la distribución temporal de las lluvias, a los efectos de poder determinar las curvas que relacionan la intensidad de la precipitación, con su duración, para diferentes periodos de retorno.

El objetivo básico de la aplicación de la estadística en hidrología es el análisis de la información hidrológica en forma de muestra de a fin de inferir las características con que debe ser esperado en el futuro el fenómeno que se estudia. El avance en el campo de las computadoras y el desarrollo creciente de métodos numéricos han dado una importancia particular al uso de la estadística en todas las ciencias naturales, especialmente en hidrología.





ANALISIS DE TORMENTA CURVAS IDF





ANÁLISIS DE TORMENTAS.CURVAS IDF.

1. DEFINICION DE TORMENTA

Se entiende por tormenta al conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbación meteorológica y de características bien definidas. De acuerdo a esta definición una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y aún días; pueden abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeñas zonas hasta vastas regiones.

2. ANALISIS DE UNA TORMENTA

El análisis de las tormentas está íntimamente relacionado con los cálculos o estudios previos al diseño de obras de ingeniería hidráulica. En efecto, las dimensiones de estas obras dependen principalmente de las tormentas y de la frecuencia con que ellas se presenten en el lugar.

Quiere decir entonces, que la intensidad por unidad de tiempo y el tiempo de duración son datos necesarios para determinar las dimensiones de la obra.

Además se debe considerar la frecuencia con que se presenta determinada tormenta, y sus características de intensidad y duración, que a su vez determina el coeficiente de seguridad que se da a la obra o la vida útil.

Se comprende que lo mejor sería diseñar una obra para la tormenta de máxima intensidad y de una duración indefinida, pero esto significa grandes dimensiones de la misma y lógicamente hay un límite después del cual los gastos ya no compensan el riesgo que se pretende cubrir.

Entonces, en la práctica, no se busca una protección absoluta sino la defensa contra una tormenta de características bien definidas o de una determinada





probabilidad de ocurrencia. De lo anteriormente expuesto se deduce que el análisis de las tormentas es necesario principalmente en los estudios de drenaje, en la determinación del tamaño de alcantarillas; en represas, para la estimación de la descarga máxima que debe pasar por el aliviadero; y otros.

3. ELEMENTOS BÁSICOS DEL ANÁLISIS DE LAS TORMENTAS

Durante el análisis de las tormentas hay que considerar:

a) INTENSIDAD

Que es la cantidad de agua caída por unidad de tiempo. Lo que interesa particularmente de cada tormenta es la intensidad máxima que se haya presentado. Es decir, la altura máxima de agua caída por unidad de tiempo. De acuerdo a esto la intensidad se expresa de la siguiente manera:

Donde:

Im= Intensidad máxima en mm/h;

P = Precipitación en altura de agua (mm.)

t = Tiempo en horas.

La lluvia o precipitación se adjetiviza respecto a la intensidad (mm/h):

Débiles : I < 2 mm/h Moderadas : 2 mm/h < I < 15 mm/h


Im=Pt




Fuertes : 15 mm/h < I < 30 mm/h Muy fuertes : 30 mm/h < I < 60 mm/h Torrenciales : I > 60 mm/h

b) DURACIÓN

Corresponde al tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la tormenta. Aquí conviene definir el período de duración, que es un determinado intervalo de tiempo tomado en minutos u horas, dentro del total que dura la tormenta. Tiene mucha importancia en la determinación de las intensidades máximas.

Ambos parámetros se obtienen de un pluviograma o banda pluviográfica, tal como se muestra en la figura.

c) FRECUENCIA

Es el número de veces que se repite una tormenta de características de intensidad y duración definidas en un período de tiempo, tomado





generalmente en años. Así, se puede decir por ejemplo que; para tal localidad puede presentarse una tormenta de intensidad máxima igual a 20 mm/h con una duración de 40 minutos cada 5 años.

4. EL HIETOGRAMA

Un hietograma (del griego Hietos, lluvia) es un gráfico que expresa precipitación en función del tiempo. En ordenadas puede figurar la precipitación caída (mm), o bien la intensidad de precipitación (mm/hora).

Generalmente se representa como un histograma, aunque a veces también se expresa como un gráfico de línea (que sería un hietograma anual).





A veces un hietograma se refiere a un día o a una tormenta concreta (en el eje de abcisas, las horas que duró la tormenta); en otras ocasiones el periodo de tiempo representado en el eje horizontal puede ser más amplio: meses o años.

Para su elaboración, si se trata de un hietograma mensual o anual, bastará con representar datos diarios. Si se trata de un hietograma de un día o de unas horas de duración, necesitamos una banda de pluviógrafo, leyendo la precipitación caída en los intervalos elegidos, por ejemplo, de 10 en 10 minutos.

5. CURVA IDF (INTENSIDAD – DURACION – FRECUENCIA)

Es usual representar conjuntamente varias curvas Intensidad - Duración para diversos periodos de retorno, dando lugar a una familia de curvas denominadas Intensidad – Duración - Frecuencia (Curvas IDF). En este tipo de gráficos aparecen varias curvas intensidad - duración correspondientes a diversos periodos de retorno, por ejemplo: 10, 25,... años.





Para una mejor lectura, puede preferirse representar las curvas IDF en escalas logarítmicas.

La elaboración de una curva IDF es una tarea laboriosa y requiere unos datos de partida de los que normalmente no disponemos. Como indicábamos en el apartado anterior, si disponemos de ecuaciones que reflejen las curvas Intensidad - duración la elaboración es simple, aunque se trata solamente de una estimación, y además estas curvas son válidas para la región o país en que se han desarrollado las ecuaciones.

6. ANÁLISIS DE LAS BANDAS PLUVIOMETRICAS

Podemos cuantificar las precipitaciones caídas en un punto mediante cualquier recipiente de paredes rectas, midiendo después la lámina de agua recogida. La unidad de medida es el milímetro. Es obvio que el tamaño del recipiente de medida no influye en el espesor de la lámina de agua recogida. La intensidad de precipitación, aunque conceptualmente se refiere a un instante, suele expresarse en mm/hora.





a) PLUVIÓMETROS:

Para poder leer con más precisión el agua recogida (± 0,1 mm) un pluviómetro recoge el agua en una bureta de sección menor a la de la boca del pluviómetro. La lectura del agua recogida se efectúa una vez al día.

El máximo error puede proceder de una ubicación defectuosa del pluviómetro. La norma fundamental es que debe estar alejado de árboles o construcciones elevadas, en general a más del doble de la altura del obstáculo.

b) PLUVIÓGRAFOS:





En general, una medida al día de la precipitación puede ser suficiente, pero en muchas ocasiones necesitamos un registro continuo del fenómeno; por ejemplo, si en un día han caído 100 mm., la avenida que se originará será muy diferente si se han registrado a lo largo de todo el día o si han caído en una hora.

Un pluviógrafo clásico funciona como un pluviómetro pero que registra la evolución de la precipitación con el tiempo, bien con tinta y papel, bien digitalmente. En algunos modelos, el pluviógrafo está dotado de un flotador que hace subir a una plumilla que registra gráficamente el llenado del recipiente a lo largo del tiempo.

Otros modelos (de “cangilones”) funcionan con dos pequeños recipientes dispuestos en forma de columpio o balancín, y que recogen alternativamente agua en uno y otro lado (Cuando un lado se llena, el peso vuelca el balancín y el agua comienza a caer en el otro lado). El agua recogida en cada vuelco equivale normalmente a 0,2 mm de precipitación.

Con cualquiera de los sistemas, los aparatos más modernos registran los datos electrónicamente, no se dibujan sino que son grabados en un ordenador, o los comunican instantáneamente a una oficina central (por ejemplo, para previsión de avenidas).





El gráfico obtenido directamente con la plumilla o representando los datos digitales, se denomina pluviograma, y refleja la precipitación acumulada en función del tiempo.

La pendiente del gráfico obtenido en el pluviógrafo nos permite calcular la intensidad de precipitación en cada momento.

c) REDES PLUVIOMETRICAS:

Generalmente se utilizan datos pluviométricos recogidos por el organismo estatal o regional correspondiente. Cada país dispone de una red de pluviómetros y son estos datos los que se utilizan para cualquier estudio; raramente se instalan algunos para una investigación concreta. Una red de pluviómetros debe estar adecuadamente diseñada, dependiendo del relieve, de la densidad de población, del interés para obras hidráulicas, previsión de avenidas, etc. Como primera aproximación, en zonas llanas puede bastar con un pluviómetro cada 250 km2, pero en zonas de montaña la densidad debe ser mayor.

7. ANÁLISIS DE UNA TORMENTA REGISTRADA POR UN PLUVIOGRAMA

Para realizar el análisis de una tormenta, registrada por un pluviograma, hacer lo siguiente:

1. Conseguir el registro de un pluviograma.





2. Identificación de los puntos de cambio de intensidad. Marcar en el pluviograma los puntos correspondientes a los momentos en que la intensidad ha cambiado, que se reconoce por el cambio en la pendiente de la línea que marca la precipitación.

3. Realizar una tabulación con la información obtenida del pluviograma, en forma similar a la mostrada, donde sus columnas son:

Hora: se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce por el cambio de la pendiente, de la línea que marca la precipitación.

Intervalo de tiempo: es el intervalo de tiempo entre las horas de la columna (1).

Tiempo acumulado: es la suma sucesiva de los tiempos parciales de la columna (2).

Lluvia parcial: es la lluvia caída en cada intervalo de tiempo.





Lluvia acumulada: es la suma de las lluvias parciales de la columna (4).

Intensidad: es la altura de precipitación referida a una hora de duración, para cada intervalo de tiempo. Su cálculo se realiza mediante una regla de tres simple, obteniéndose:

4. Dibujar el Hietograma esto se consigue ploteando las columnas (3) vs (6). El hietograma permite apreciar más objetivamente como varía la intensidad durante la tormenta.

5. Calcular la intensidad máxima para diferentes períodos de duración. Los períodos de duración más utilizados son: 10 min, 30 min, 60 min, 90 min., 120 min y 240 min.


I=Columna(4 )x 60columna (2)




ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE LAS TORMENTAS

.1. Analizar todas las tormentas caídas en el lugar, siguiendo el proceso ya

indicado, es decir, para cada tormenta hallar la intensidad máxima, para diferentes duraciones.

2. Tabular los resultados en orden cronológico, tomando la intensidad mayor de cada año para cada período de duración (10 min, 30 min, 60 min, 120 min, y 240 min), en una tabla similar a la adjunta.

3. Ordenar en forma decreciente e independiente del tiempo, los valores de las intensidades máximas correspondientes a cada uno de los períodos de duración. Para cada valor, calcular su período de retorno.





4. Construir las curvas intensidad - duración - período de retorno (I-D-F) Para la elaboración de estas curvas, hacer lo siguiente:

Trazar los ejes coordenados; en el eje X, colocar las duraciones (en min), mientras que en el eje F, colocar los valores de las intensidades (en mm/hr).

Para un período de retorno T (en años) ubicar los pares (duración, intensidad), para ese período de retorno T.

Trazar una curva que una los puntos (duración, intensidad).

Repetir los dos últimos pasos para otros valores de T.

En la siguiente figura, se muestran 3 curvas para períodos de retorno de 10, 15, y 30 años.





ESTACIÓN HIDROMETEOROLOGICA

ESTACION: Túnel Cero

CATEGORIA: CO

CODIGO: 110647

INICIO DE OBSERVACION: 01-01-80

UBICACIÓN GEOGRAFICA:

DEPARTAMENTO: HUANCAVELICA





PROVINCIA: CASTROVIRREYNA

DISTRITO: PILPICHACA

COORDENADAS:

LATITUD: 13º 15´ 32`` S

LONGITUD: 75º 05´ 08`` W

ALTITUD: 4290 msnm.

NOMBRE DEL OBSERVADOR: JHON QUILCA QUISPE

OBSERVACION: SENAMHI

AÑO 1980


hora intervalo (min)

lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

0:002:00 120 0.10 0.056:40 280 0.10 0.028:20 100 0.50 0.308:30 10 1.10 6.609:50 80 1.00 0.75

10:00 10 0.30 1.8010:40 40 0.30 0.4512:00 80 1.40 1.0512:40 40 1.20 1.8013:00 20 3.30 9.90




AÑO 1981


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

5:50 - - -6:00 10 0.20 1.20

12:00 360 0.10 0.0213:00 60 1.20 1.2014:10 70 0.40 0.3417:10 180 0.20 0.0718:10 60 0.50 0.5018:30 20 0.60 1.8019:30 60 0.40 0.4023:40 250 0.30 0.07


0:00

0:50

1:40

2:30

3:20

4:10

5:00

5:50

6:40

7:30

8:20

9:10

10:0

010

:50

11:4

012

:30

13:2

00

2

4

6

8

10

12

HIETOGRAMA 1980

Tiempo acumulado (hr)

Inte

nsid

ad (m

m)

5:20

6:30

7:40

8:50

10:0

011

:10

12:2

013

:30

14:4

015

:50

17:0

018

:10

19:2

020

:30

21:4

022

:50

0:00

1:10

2:20

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

HIETOGRAMA 1981


Inte

nsid

ad (m

m)

período de duración

10.00 30.00 60.00 120.00 240.00

Intensidad máxima 9.90 8.80 5.30 3.30 2.08




0:00 20 0.10 0.301:30 90 0.50 0.332:20 50 0.20 0.24

AÑO 1982


5:20

6:30

7:40

8:50

10:0

011

:10

12:2

013

:30

14:4

015

:50

17:0

018

:10

19:2

020

:30

21:4

022

:50

0:00

1:10

2:20

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

HIETOGRAMA 1981


Inte

nsid

ad (m

m)


10.00 30.00 60.00 120.00 240.00



lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

6:206:30 10 3.00 18.008:00 90 0.80 0.53

10:00 120 0.30 0.1515:30 330 0.20 0.04

16:00 30 1.20 2.4017:30 90 0.80 0.5318:40 70 0.40 0.3422:00 200 0.90 0.2723:30 90 0.50 0.33

0:30 60 0.10 0.101:40 70 1.00 0.86

5:00

5:20

5:40

6:00

6:20

6:40

7:00

7:20

7:40

8:00

8:20

8:40

9:00

9:20

9:40

10:0

010

:20

10:4

011

:000

1

2

3

4

5

6

7

8

HIETOGRAMA 1983


Inte

nsid

ad (m

m)




AÑO 1983


5:00

5:20

5:40

6:00

6:20

6:40

7:00

7:20

7:40

8:00

8:20

8:40

9:00

9:20

9:40

10:0

010

:20

10:4

011

:000

1

2

3

4

5

6

7

8

HIETOGRAMA 1983


Inte

nsid

ad (m

m)


10.00 30.00 60.00 120.00 240.00



lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

7:008:30 90 2.50 1.679:10 40 4.70 7.059:40 30 1.30 2.60




AÑO 1984


lluvia parcial(mm

)

intensidad

(mm/hr)

15:2016:30 70 2.20 1.8918:00 90 0.10 0.0719:00 60 0.30 0.30

_______________________ _ ____________ _____Hidráulica Urbana II VIII Ciclo “B” 15

:00

15:2

0

15:4

0

16:0

0

16:2

0

16:4

0

17:0

0

17:2

0

17:4

0

18:0

0

18:2

0

18:4

0

19:0

0

19:2

000.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

HIETOGRAMA 1984


Inte

nsid

ad (m

m)


10.00 30.00 60.00 120.00 240.00






10.00 30.00 60.00 120.00 240.00


AÑO 1985


15:2

015

:30

15:4

015

:50

16:0

016

:10

16:2

016

:30

16:4

016

:50

17:0

017

:10

17:2

017

:30

17:4

017

:50

18:0

018

:10

18:2

018

:30

18:4

018

:50

19:0

00

0.5

1

1.5

2

2.5

HIETOGRAMA 1985


Inte

nsid

ad (m

m)


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

15:2015:30 10 0.30 1.8017:30 120 0.10 0.0518:30 60 1.20 1.2019:00 30 1.10 2.20





10.00 30.00 60.00 120.00 240.00


AÑO 1986


22:5

023

:10

23:3

023

:50

1:20

1:40

2:00

2:20

2:40

3:00

3:20

3:40

4:00

4:20

4:40

5:00

5:20

5:40

6:00

6:20

6:40

7:00

7:20

0

0.5

1

1.5

2

2.5

HIETOGRAMA 1986


Inte

nsid

ad (m

m)


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

22:400:00 80 0.30 0.231:40 100 0.50 0.302:30 50 1.80 2.163:40 70 1.00 0.864:30 50 0.10 0.127:30 180 2.50 0.83





10.00 30.00 60.00 120.00 240.00


AÑO 1987


0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

011

:00

12:0

013

:00

14:0

015

:00

16:0

017

:00

18:0

019

:00

20:0

021

:000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

HIETOGRAMA 1987


Inte

nsid

ad (m

m)


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

1:001:30 30 0.20 0.40

15:20 830 0.10 0.0119:00 220 2.50 0.6820:30 90 0.30 0.20




AÑO 1988


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

21:0021:30 30 0.30 0.6022:30 60 0.60 0.60


20:0

020

:10

20:2

020

:30

20:4

020

:50

21:0

021

:10

21:2

021

:30

21:4

021

:50

22:0

022

:10

22:2

022

:30

22:4

022

:50

23:0

00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

HIETOGRAMA 1988


Inte

nsid

ad (m

m)

Período de duración

10.00 30.00 60.00 120.00 240.00



10.00 30.00 60.00 120.00 240.00





AÑO 1989


10.00 30.00 60.00 120.00 240.00


6:00

6:20

6:40

7:00

7:20

7:40

8:00

8:20

8:40

9:00

9:20

9:40

10:0

010

:20

10:4

011

:00

11:2

011

:40

12:0

012

:20

12:4

013

:00

13:2

013

:40

14:0

014

:20

14:4

015

:00

15:2

015

:40

16:0

016

:20

16:4

017

:00

17:2

017

:40

18:0

0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5HIETOGRAMA 1989


Inte

nsid

ad (m

m)


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

6:307:40 70 0.90 0.779:20 100 5.10 3.06

13:40 270 0.20 0.0415:00 80 2.70 2.0318:00 180 0.10 0.03





AÑO 1990


0:00

0:30

1:00

1:30

2:00

2:30

3:00

3:30

4:00

4:30

5:00

5:30

6:00

6:30

7:00

7:30

8:00

8:30

9:00

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

HIETOGRAMA 1990


Inte

nsid

ad (m

m)


lluvia parcial(mm)

intensidad (mm/hr)

0:001:40 100 1.40 0.842:30 50 0.60 0.725:40 190 1.10 0.356:00 20 0.80 2.407:20 80 0.80 0.608:20 60 4.70 4.709:00 40 0.80 1.20





10.00 30.00 60.00 120.00 240.00





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Frecuencia de Lluvias Trabajo