Efecto de la duración en la tormenta

MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA

Fredy Jipson Cueva Castillo.

Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso

Efecto de la duración

Laboratorio Virtual de Hidrología

Universidad Técnica Particular de Loja


Preparado por:

Fredy Jipson Cueva Castillo.


Efecto de la duración en la tormenta es una herramienta de cálculo del:

Laboratorio Virtual de Hidrología

www.hydrovlab.utpl.edu.ec

Universidad Técnica Particular de Loja

Ecuador - 2010

MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN


es una herramienta de cálculo del:

http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoduraciontormenta.aspx 1

ÍNDICE

Disclamer ............................................................................................................... 2

MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA ................................... 3

1.- DATOS DE ENTRADA ................................................................................................................ 3

2.- CALCULAR tc ............................................................................................................................ 4

3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS ...................................................................................................... 6

4.- RESULTADOS ............................................................................................................................ 9

5.- VARIACIÓN DE LA DURACIÓN EFECTIVA (de) ..................................................................... 10

BIBLIOGRAFÍA: .................................................................................................... 15


Disclamer

El autor no se responsabiliza por la aplicación que se le dé a la presente herramienta

y/o por perjuicios directos o indirectos que se deriven del uso inadecuado de la

misma. El mismo que ha sido desarrollado con fines investigativos, y su confiabilidad

está aún en proceso de evaluación. El uso y aplicación del mismo queda bajo

absoluta responsabilidad del usuario.

Si durante la aplicación de la herramienta “Efecto de la duración en la tormenta”

surgen inconvenientes, por favor informe sobre el problema a: [email protected] o

[email protected] .



1.- DATOS DE ENTRADA

Se procede a ingresar las características morfológicas y geométricas de la cuenca,

estos parámetros son: área de la cuenca, longitud del cauce principal, pendiente

media del cauce, precipitación efectiva o en exceso y su duración efectiva.

Como a manera de ejemplo se toma los siguientes valores:

DATOS DE ENTRADA

ÁREA DE LA CUENCA (Ac ) = 20 Km2.

LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) = 7 Km.

PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE (J) = 0.015 m/m.

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) = 100 mm.

DURACIÓN EFECTIVA (de) = 2.44 h.

Estos valores se los puede cargar directamente del botón.

Luego de hacer click en este botón se cargan los siguientes valores.

Figura 1. Panel que contiene los datos de entrada


2.- CALCULAR tc

Para calcular el tiempo de concentración (tc) se hará click en el botón.

Luego de haber hecho click en este botón, este se deshabilita y presenta los

siguientes resultados:

Figura 2. Tiempo de concentración para diferentes fórmulas empíricas

Como se observa en la (Fig.2), se tiene los resultados del tiempo de concentración

(tc) aplicando cuatro fórmulas empíricas, estas ecuaciones son:

� Fórmula de Kirpich

0.385

0.77

SL

0.000325tc =

Donde:

tc → tiempo de concentración, ( h ).

L → longitud del cauce principal, (m).

S → Pendiente promedio del recorrido del cauce, (m/m).


� Fórmula Californiana (del U.S.B.R)

77.0

2/1

=JL

0.066tc

Donde:


L → longitud del cauce principal, (Km).

J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).

� Fórmula de Giandotti

LJ25.3L1.5A4

tc c

×+=

Donde:


Ac → Superficie de la cuenca, (Km2)



� Fórmula de Témez

0.77

1/4JL

0.3tc

=

Donde:




En la (Fig.2) se encuentran marcados con color azul los resultados del tiempo de

concentración (tc) de estas formulas empíricas. En el casillero que tiene como

nombre “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN DEFINITIVO (tc)” (Fig.2), aparece por defecto el

valor del tiempo de concentración con la fórmula de Kirpich.


Si se requiere se podrá modificar el valor asignado “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

DEFINITIVO (tc)” con cualesquiera de las otras formulas empíricas mostradas (Fig.2) o

si también se determinó este tiempo de concentración por algún otro método

diferente a los mostrados en el panel.

3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS

Para calcular y graficar los parámetros necesarios del “HIDROGRAMA TRIANGULAR” y el

“HIDROGRAMA DEL S.C.S” se hará click en el botón.

Luego de haber hecho click en este botón, este presenta los siguientes resultados:

Figura 3. Parámetros necesarios para graficar el hidrograma Triangular y el

hidrograma del S.C.S

Para determinar los parámetros necesarios para la construcción de los hidrogramas

se los determina mediante las siguientes ecuaciones:

http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoduraciontormenta.aspx

� Tiempo de retraso (tr)

tc0.6tr =

� Tiempo pico (tp)

tr2

detp +=

� Tiempo base (tb)

tp38

tb =

� Caudal pico (Qp)

tp

Pe*Ac*0.208Qp =

Donde:

Qp →

Ac →

tp →

Pe→

Figura 4.

http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod

→ Caudal pico, (m3/s).

→ Superficie de la cuenca, (Km2).

→ Tiempo pico, (h).

→ Precipitación (mm.)

Figura 4. Parámetros del Hidrograma Triangular.

Fuente: El autor


7

Parámetros del Hidrograma Triangular.

http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoduraciontormenta.aspx

Con los parámetros del hidrograma triangular y las coordenadas del hidrograma

unitario adimensional (Tabla 1),

S.C.S.

Tabla 1. Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.

t/tp0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3

Figura 5. Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.



(Tabla 1), se llegara a obtener la gráfica del hidrograma del

Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.

t/tp Q/Qq t/tp Q/Qq 0 1.4 0.75 0.015 1.5 0.65 0.075 1.6 0.57 0.16 1.8 0.43 0.28 2.0 0.32 0.43 2.2 0.24 0.6 2.4 0.18 0.77 2.6 0.13 0.89 2.8 0.098 0.97 3.0 0.075 1 3.5 0.036 0.98 4.0 0.018 0.92 4.5 0.009 0.84 5.0 0.004

Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.


8


se llegara a obtener la gráfica del hidrograma del

Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.

Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.


4.- RESULTADOS

Los resultados del hidrograma del S.C.S se presentan en el siguiente panel:

Figura 6. Resultados del hidrograma del SCS.

Como se observa en (Fig. 6) se tiene los resultados para la duración efectiva (de =

2.44 h.) con su respectivo tiempo pico, tiempo base, caudal pico, los tiempos y

caudales del hidrograma; donde el tiempo (t) está dado en horas (h) y el caudal (Q)

en (m3/s). Estos resultados son:

EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA

HIDROGRAMA DEL S.C.S

de(h)= 2.44

tp(h)= 2.115

tb(h)= 5.647

Qp(m³/s)= 196.69

t(h) Q(m³/s)


0 0

0.212 2.95

0.423 14.752

0.635 31.47

0.846 55.073

1.058 84.577

1.269 118.014

1.481 151.451

1.692 175.054

1.904 190.789

2.115 196.69

2.327 192.756

2.538 180.955

2.75 165.22

2.961 147.517

3.173 127.848

3.384 112.113

3.807 84.577

4.23 62.941

4.653 47.206

5.076 35.404

5.499 25.57

5.922 19.276

6.345 14.752

7.403 7.081

8.46 3.54

9.518 1.77

10.575 0.787

5.- VARIACIÓN DE LA DURACIÓN EFECTIVA (de)

Si se requiere comparar la simulación de los hidrogramas y el efecto que nos produce

el cambio de la duración efectiva (de) en la tormenta. Se podrá variar el valor de la

duración efectiva (de) en los datos de entrada (Fig. 7).


Figura 7. Datos de entrada considerando la variación de la duración efectiva (de).

Para poder visualizar dicho efecto de la duración efectiva (de) se hará click en el

siguiente botón

Figura 8. Parámetros para la construcción del hidrograma variando la duración

efectiva (de) por segunda vez.


Figura 9. Graficas del hidrograma triangular y del S.C.S, con el panel de resultados.

En el panel de “RESULTADOS” (Fig. 9) se tiene los resultados de la primera y

segunda variación de la duración efectiva (de) estos son:

EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA

HIDROGRAMA DEL S.C.S

de(h)= 2.44 = 2

tp(h)= 2.115 = 1.895


tb(h)= 5.647 = 5.06

Qp(m³/s)= 196.69 = 219.525

t(h) Q(m³/s) t(h) Q(m³/s)

0 0 0 0

0.212 2.95 0.19 3.293

0.423 14.752 0.379 16.464

0.635 31.47 0.568 35.124

0.846 55.073 0.758 61.467

1.058 84.577 0.948 94.396

1.269 118.014 1.137 131.715

1.481 151.451 1.326 169.034

1.692 175.054 1.516 195.377

1.904 190.789 1.706 212.939

2.115 196.69 1.895 219.525

2.327 192.756 2.085 215.134

2.538 180.955 2.274 201.963

2.75 165.22 2.464 184.401

2.961 147.517 2.653 164.644

3.173 127.848 2.843 142.691

3.384 112.113 3.032 125.129

3.807 84.577 3.411 94.396

4.23 62.941 3.79 70.248

4.653 47.206 4.169 52.686

5.076 35.404 4.548 39.514

5.499 25.57 4.927 28.538

5.922 19.276 5.306 21.513

6.345 14.752 5.685 16.464

7.403 7.081 6.632 7.903

8.46 3.54 7.58 3.951

9.518 1.77 8.528 1.976

10.575 0.787 9.475 0.878

NOTA: La aplicación permite comparar y cambiar la duración efectiva (de) para un

máximo de cinco veces.


Figura 10. Resultados de las 5 simulaciones considerando la variación de la

duración efectiva (de)


Los resultados del panel de la (Fig. 9) son:

BIBLIOGRAFÍA:

� http://web.usal.es/~javisan/hidro/temas/T070.pdf

� Hidrología en la Ingeniería, Germán Monsalve Sáenz (2006)

� http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/hidrologia-de-superficies-y-

conservacion-de-suelos/ocw-marta-pdf/Tema12.pdf

� http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6083/8/CAPITULO 3.-

CAUDAL.pdf

� Fundamentos de Hidrología de superficie, Aparicio(1992)

� Hidrología aplicada, Ven Te Chow, 1994.

Education

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