Hidrologia

1. Cálculo hidrometeorológico de crecientes

Consiste en estimar los valores de flujo (normalmente máximos) originados en una sección determinada de un cauce para una precipitación creta que incide en la cuenca vertiente correspondiente a dicha sección. Para estos cálculos se necesitan unos cálculos básicos previos, los que se refieren a las precipitaciones, y los que se encargan de estudiar la propia cuenca receptora de las precipitaciones.

Los métodos más conocidos son:

- Determinación y aplicación de fórmulas empíricas regionales: Son las fórmulas que permiten calcular los caudales de creciente en función de algunas características físicas e hidrometeorológicas de cuencas que tiene buena información y pertenecen a una región determinada.

- Método racional: Se aplica en cuencas homogéneas pequeñas menores de 10 has principalmente para drenaje de carreteras, patios, áreas rurales se representa con la siguiente expresión Q=CiA donde Q= caudal pico de la escorrentía C= Coeficiente de escorrentía, i= Tiempo de concentración de la cuenca, A= Area

2.

- Hidrogramas unitarios: es un modelo matemático que representa la respuesta de la cuenca a la acción de una lluvia de exceso unitario, la lluvia exceso es la parte del aguacero que genera escorrentía superficial, el Hidrograma unitario de una cuenca se determina por medio de análisis de lluvias e Hidrograma, son apropiados para el cálculo de crecientes en obras importantes como son los aliviaderos de presas de embalse o los puentes grandes.

Pasos en la aplicación del método del Hidrograma unitario:

1- Síntesis de la lluvia de diseño a partir de un análisis de intensidad, duración, frecuencia de aguaceros de corta duración.

2- Determinación de un índice de infiltración característico de la cuenca.

3- Calculo de la lluvia de exceso a partir de la lluvia total de diseño y de la infiltración esperada.

4- Determinación de diagrama unitario de la cuenca.

3.

- Métodos estadísticos: Están basado en grandes series de datos anuales de caudales, que permiten hallar caudales máximos siguiendo las siguiente metodología: a) recopilación de datos, b) análisis de datos, c) extrapolación estadística, d) contraste de resultados.

Series 40-50 Longitud de muestras recomendable

Series 30-40 apoyado por métodos de comparación en cuencas similares

Series cortas de 10-20 métodos basados en el estudio de precipitación (Hidrograma unitario).

- Método de hidrogramas sintéticos o artificiales: consiste en determinar las características fundamentales de un Hidrograma cuando no se tienen datos reales por medio de fórmulas empíricas se destaca el Hidrograma triangular modelo que sustituye la campana de gauss por un triángulo.

Escorrentía superficial: Hace referencia a una lámina de agua que circula sobre la superficie en una cuenca de drenaje es decir la altura en mm de agua de lluvia escurrida y extendida. Normalmente se considera como la precipitación menos la evapotranspiración real y la infiltración del sistema suelo. La escorrentía superficial es una de las principales causas de la erosión mundial, suele ser particularmente dañina en suelos poco permeables

4.

Características del flujo superficial: (El flujo de agua superficial se compone de dos tipos básicos a) flujo superficial b) flujo en canal). El flujo superficial es una combinación de flujo en lámina de pequeña profundidad sobre una superficie ancha con flujo en pequeños canales. El flujo en canales es una corriente más angosta que fluye en una trayectoria confinada, los canales se acumulan aguas abajo para formar el flujo del curso de la salida de la cuenca. El flujo de aguas superficial está gobernado por los principios de continuidad y cantidad de movimiento.

Hidrograma de caudal anual y de tormenta: Es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de segmentos, entre otros. Para un río, arroyo, rambla o canal, típicamente se representa el caudal frente al tiempo, estos pueden ser hidrogramas de tormenta e hidrogramas anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en intermitentes.

Permite observar: - las variaciones en la descarga a través de una tormenta, o a través del año hidrológico.

- El pico de escorrentía (caudal máximo de la avenida)

- El flujo de base o aporte de las aguas subterráneas al flujo.

5.

- Las variaciones estacionales de los caudales si se grafica un periodo de uno o varios años.

Nota: un mm de precipitaciones significa que en una superficie de un m2 ha caído un litro de agua de lluvia.

6.

- Hidrograma anual: es una gráfica de caudal en función del tiempo a lo largo de un año, muestra el balance de largo plazo de la precipitación, la evaporación y el caudal en una cuenca.

Picos por efecto de tormentas se conoce como escorrentía directa o flujo rápido

Flujo con pocas variaciones en periodos sin lluvias se llama flujo base.

- Hidrograma de tormenta: Es el estudio de los hidrogramas anuales, muestra que los picos de creciente se producen en forma poco frecuente y son el resultado de la lluvia por si sola o acompañada por el derretimiento de la nieve.

- Análisis de caudales: El régimen de caudales de una corriente de agua durante un periodo determinado es el único termino del balance hidrológico de una cuenca que puede ser medido con una buena precisión. Los otros elementos de ese balance como las precipitaciones, la evaporación etc, no pueden ser sino estimados a través de mediciones observadas en distintos puntos de la cuenca o deducidos de fórmulas hidrológicas, los cuales siempre son estimativos muy aproximados.

El objeto de toda estación de aforo es poder establecer la curva de caudales contra el tiempo. Todos los ríos de cierto tamaño se deben medir cerca de sus bocas lo mismo que en un cierto número de afluentes.

7.

- Curvas de calibración: Medir o aforar una corriente durante varias épocas en el año en una sección determinada. Esta permite transformar niveles de agua. Las curvas se construyen a partir de los aforos hechos durante un periodo largo de tiempo de tal manera que se tengan niveles bajos y altos en el rio.

- Análisis del Hidrograma de tormenta: El análisis implica separar el caudal directo y el caudal base para su consideración en el análisis del Hidrograma unitario, existen distintas metodologías basadas en la rapidez o en la lentitud en que se manifiesta el escurrimiento subterráneo, al aparecer el escurrimiento directo producto de una precipitación.

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