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EscurrimientoGrupo:07

Integrantes:Randy Bruno 1-09-2813Alexis Fernandez 1-092829Kelvi Pea 1-09-0853Amauris Lopez 1-09-8623

Escurrimiento

El escurrimiento es la parte de la precipitacin que aparece en las corrientes fluviales superficiales, perennes, intermitentes o efmeras, y que regresa al mar o a los cuerpos de agua interiores. Dicho de otra manera, es el deslizamiento virgen del agua, que no ha sido afectado por obras artificiales hechas por el hombre.

Ciclo del escurrimiento

El estudio del escurrimiento de los ros como parte del ciclo hidrolgico, incluye la distribucin del agua y su trayectoria desde que se precipita sobre la tierra hasta que alcanza la red hidrogrfica o vuelve directamente a la atmsfera a travs de laevapotranspiracin. La distribucin del volumen total de agua cada durante una precipitacin dada, depende tanto de las caractersticas y condiciones fsicas -naturales o artificiales- de la cuenca, como de las caractersticas de la propia precipitacin.

Al comienzo de una precipitacin fuerte, una gran cantidad de agua es interceptada por la vegetacin; el agua as almacenada sobre la superficie de la capa vegetal se encuentra muy expuesta al viento y ofrece una enorme rea de evaporacin, de tal forma que las precipitaciones de corta duracin y poca intensidad pueden llegar a ser completamente consumidas por laintercepcin de las plantas,por la pequea cantidad de agua que se infiltra a travs del suelo y por el agua que llena los charcos y pequeas depresiones de la superficie del suelo.

Para que el agua llegue a infiltrarse, la superficie del suelo debe presentar una serie de condiciones adecuadas. Cuando a lo largo de una precipitacin, el poder de intercepcin y dealmacenamiento en la superficie del suelohan sido ya agotados, y cuando la precipitacin es tal que su intensidad excede la capacidad de infiltracin del suelo, comienza ya elescurrimiento superficialpropiamente dicho.

Tipos de escurrimiento o escorrenta

Factores que afectan al escurrimientoLos factores que afectan al escurrimiento se refieren a las caractersticas del terreno (cuencas hidrogrficas), y se dividen en dos grandes grupos: los climticos y los relacionados con la fisiografa.

Factores climticosSon aqullos que determinan, de la cantidad de agua precipitada, la destinada al escurrimiento.1. Precipitacin. Es el elemento climtico de ms importancia para el escurrimiento, debido a que depende de ella. Interesan varios aspectos de este elemento para el conocimiento del escurrimiento.A. Forma de precipitacin. Si la precipitacin es en forma lquida, el escurrimiento se presenta con relativa rapidez; si es en forma slida no hay ningn efecto, a menos que la temperatura permita la rpida licuefaccin.b) Intensidad de la precipitacin. Cuando la precipitacin es suficiente para exceder la capacidad de infiltracin del suelo, se presenta el escurrimiento superficial y cualquier aumento en la intensidad repercute rpidamente en dicho escurrimiento.

c) Duracin de la precipitacin. Entre ms dure la precipitacin mayor ser el escurrimiento, independientemente de su intensidad.

d) Distribucin de la precipitacin en el espacio. Generalmente la lluvia nunca abarca toda la superficie de la cuenca.

Factores fisiogrficosSe relacionan por una parte con la forma y caractersticas fsicas del terreno y por la otra con los canales que forman el sistema fluvial.Hidrogramade escurrimiento

Es una grfica que nos muestra la descarga, caudal o gasto de un ro en funcin del tiempo. Durante un perodo de sequa la descarga estar compuesta enteramente de contribuciones subterrneas, como se observa en la Figura. A medida que el ro o arroyo drena agua de la reserva subterrnea, el nivel fretico decae, dejando cada vez menos agua para alimentarlo. Si no hay una recarga del agua subterrnea, el escurrimiento ser cero.

El escurrimiento va a depender de la topografa, el clima, la geologa y el tipo de suelo. El flujo base del escurrimiento decrece en un perodo de sequa debido a que el agua subterrnea se drena hacia el ro o arroyo, y as el nivel fretico desciende.

La recesin del flujo base es igual:

Q = Q0eatDonde:Q =flujo al mismo tiempotdespus de que la recesin empez (ft3/s o m3/s)Q0=flujo al inicio de la recesin (ft3/s o m3/s)a =constante de recesin para la cuenca( d-1)t =tiempo desde que la recesin empieza (d)

mtodo del hidrograma unitarioElmtodo del hidrograma unitarioes uno de los mtodos utilizados enhidrologa, para la determinacin delcaudalproducido por unaprecipitacin en una determinadacuenca hidrogrfica.Si fuera posible que se produjeran dos lluvias idnticas sobre una cuenca hidrogrfica cuyas condiciones antes de la precipitacin tambin fueran idnticas, sera de esperarse que los hidrogramas correspondientes a las dos lluvias tambin fueran iguales. Esta es la base del concepto dehidrograma unitario. En la realidad es muy difcil que ocurran lluvias idnticas, esta pueden variar su duracin, el volumen precipitado, su distribucin espacial y su intensidad.

Un hidrograma unitario es un hidrograma (Q = f (t)) resultante de un escurrimiento correspondiente a un volumen unitario (1 cm, mm, plg,... de lluvia por la cuenca) proveniente de una lluvia con una determinada duracin y caractersticas de distribucin en la cuenca hidrogrfica. Se admite que los hidrogramas de otras lluvias de duracin y distribucin semejantes presentarn el mismo tiempo de base, y con ordenadas de caudales proporcionales al volumen de fluido.Se puede construir un hidrograma unitario a partir de los datos de precipitacin y de caudales referentes a una lluvia de intensidad razonablemente uniforme y sin implicaciones resultantes de lluvias anteriores o posteriores. El primer paso es la separacin del escurrimiento subterrneo del escurrimiento superficial directo. Se calcula el volumen de fluido (representada por el rea ABCD de la figura) y se determinan las ordenadas del hidrograma unitario dividiendo las ordenadas del hidrograma directo, por la altura de escurrimiento distribuido sobre la cuenca,hdistribuido, expresado en cm.

El hidrograma unitario resultante corresponde al volumen de un centmetro de escurrimiento. El paso final es la seleccin de la duracin especfica de una lluvia, con base en el anlisis de los datos de la precipitacin. Perodos de baja intensidad de precipitacin en el comienzo y al final de la lluvia deben ser despreciados, ya que no contribuyen sustancialmente al escurrimiento.

ClculodelvolumendeescurrimientoEstimacin de los escurrimientosEl clculo de los escurrimientos superficiales se considera para dos objetivos:1- El Escurrimiento medio, que sirve para estimar el volumen de agua por almacenar o retener2- Los Escurrimientos mximos necesarios para el Diseo deobras de conservacin suelos.Estimacin del volumen medioPara calcular el escurrimiento medio o volumen medio en cuencas pequeas o reas de drenaje reducidas, es necesario conocer el valor de la precipitacin media, el rea de drenaje y su coeficiente de escurrimiento, de tal manera que la frmula a utilizar es la siguiente:Vm = A C Pm

Donde:Vm=Volumen medio que puede escurrir (milesde m3).A= Area de la cuenca (km2)C= Coeficiente de escurrimiento que generalmente varas de 0.1 a 1.0.Pm= Precipitacin media (mm)

Procedimiento:1)Se obtienen el rea de la cuenca en hetarea o Km2con planos topogrficos, fotografas areas, o medicindirecta enel campo.2)Se obtiene el valor del coeficiente de escurrimiento (C) de acuerdo a las caractersticas de las cuencas y al uso del suelo. Cuando la cuenca o rea de drenaje presenta diferentes tipos de suelos, vegetacin y pendiente media, el coeficiente de escurrimiento (C), se obtendr para cada rea parcial yposteriormente se calcularel promedio ponderadode C para aplicarloen la frmula.

Valores de coeficientes de escurrimientos C para el clculo de losEscurrimientos

VegetacinTopografiaTextura Del SueloGruesaMediaFinaBosquesPlano(0-5%)Ondulado(6-10%)Escarpado(11-30%)0.100.250.300.300.350.500.400.500.60PastizalesPlano(0-5%)Ondulado(6-10%)Escarpado(11-30%)0.100.100.220.300.360.420.400.550.60Terreno CultivadosPlano(0-5%)Ondulado(6-10%)Escarpado(11-30%)0.300.400.520.500.600.720.600.700.82Metodos Racionales y otros metodosDescripcion de metodo racionalEl mtodo Racional es una descripcin muy simple del proceso lluviaescurrimiento, en la cual los efectos de la lluvia y del rea de cuenca son tomados explcitamente y los efectos de las condiciones fsicas de la cuenca se toman en cuenta de manera indirecta a travs delTcy del valor deC.La infiltracin y otras prdidas no se consideran de una manera fsica real, sino indirecta global en el coeficiente de escurrimientoC.Mtodo racionalEste mtodo requiere de datos pluviogrficos para obtener escurrimientos mximos en una cuenca pequea y se basa en la aplicacin de la siguiente frmula:Q = 0.028 CIADondeQ= Escurrimiento mximo m3/seg.C= Coeficiente de escurrimiento, que varia de 0.1 1.0 de acuerdo con las caractersticaspropias de la cuenca.I= Intensidad dela lluvia para unafrecuencia o perodo deretorno dado.Este valor se expresa en cm/hora.A= rea de la cuenca en ha.0.028= constante numrica resultante de las unidades en que se expresan las variablesPara aplicar este mtodo, es necesario, determinar cada uno de los factores que intervienen en la frmula, y para lograrlo se siguen los siguientes pasos:1.-Se obtienen el rea dela cuenca en hectreas apartir de planos topogrficos, fotografasareas, omedicindirecta enel campo.2.-Se obtiene elvalor del coeficientede escurrimiento(C) de acuerdo a las caractersticas de la cuenca y al uso del suelo, como se realiz en el mtodo anterior:3.-Se determinael tiempode concentracin (Tc) de la cuenca que aporta escurrimiento, hasta elsitio donde se pretende realizar la obra de conservacin de suelos

Mtodo Racional ModificadoPara estimar Escurrimientos mximos.La modificacin delmtodo racional consiste enutilizarlos valores de lluvia mxima en 24 horas para diferentes perodos de retorno, en lugar del valorde intensidad, de tal manera que la frmula queda de la forma siguiente:Q = 0.028 C L A

Donde:Q= Escurrimiento mximo en m3/seg0.028= constante numrica resultante de las unidades en que se expresen las variablesC= Coeficiente de escurrimiento que vara de 0.1 a 1 de acuerdo con las caractersticas dela cuenca.L= Lluvia mxima en 24 horas para un perodo de retorno dado. Este valor se expresa en cm.A= rea de la cuenca en ha.Es importante considerar que para elcaso ms crtico, la lluvia reportada en 24 horas, se puedepresentar en una hora.Por tal razn, estevalor se debe expresar en cm/hora.Mtodo del Servicio de Conservacin de Suelo de los Estados UnidosEl mtodo delServicio de Conservacin de Suelos para estimar el escurrimiento medio y mximo causado por una lluvia, est basado en las investigaciones y metodologas desarrolladas por los hidrlogos del SCS en los ltimos 30 aos. La ventaja de este mtodo es poder predecir el escurrimiento basado en datos de precipitacin y caractersticas de los suelos, donde no existan aforo de corrientes o datos hidrometeorolgicos, que en general, son las reas donde se realizan las obras de conservacin del suelo y del agua.El mtodo se puede resumir y expresarlo matemticamente mediante la siguiente frmula:

Q=

Donde:Q= escurrimiento medio en mm.P= precipitacin por evento en mmS= Retencin mxima potencial en mm.La retencin mxima potencial se puede obtener en base a la siguiente relacin emprica:S=

Donde:S= Retencin mxima potencial en mm.CN= Curva numrica adimensional.

Estas curvas numricas son una representacin general de los coeficientes de escurrimiento yfueron obtenidas por el SCS basados en la observacin de hidrogramas procedentes de variastormentas en diferentes reas de los Estados Unidos.

Mtodo de huellas mximas

DescripcionTiene la ventaja de no requerir de datos de precipitacin y se recomienda en crcavas donde se observe claramente las huellas dejadas por los escurrimientos mximos que se hayan presentado.Para calcular los escurrimientos mximos por este mtodo se utiliza laformula siguiente:Q = A VDonde:Q: Escurrimiento mximo m3/segA: rea hidrulica de la seccin en m2V: Velocidad del flujo (m/seg)

Clculo del rea hidrulica en crcavas con taludes verticales y seccin transversal en forma de U:

Con una cinta se mide la longitud (L) que existe entre las huellas mximas, en la seccin de lacrcava para determinar la altura de los trapecios (H)a1, a2, a3, a4y a5, son las ordenadas de los trapecios.

El rea de la seccin transversal se determina mediante la siguiente frmula:

A=

Clculo del rea hidrulica en crcavas con taludes inclinados y seccin transversal en forma de V:

El rea se calcula aplicando la frmula siguiente:

A=

Donde:A= rea de la seccin transversal en m2H= altura en ma= las ordenadas mPara calcular la velocidad de flujo o de la corriente, se utiliza la frmula de Manning

V=

Donde:R = A/PR: es el radio hidrulico en m.A: es el rea hidrulica en m2P: es el permetro de mojado en m.S: es la pendiente hidrulica enm/m.n: es el coeficiente de rugosidad adimensional.V: es la velocidad en m/s