Hidráulica II Trabajo Práctico Nº2

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1. Defina brevemente: Hidrograma, Hietograma, Flujo Base, Tiempo de Concentración de una cuenca y Pérdidas.

        Hidrograma: el Hidrograma de río, arroyo, rambla o canal es la representación gráfica de las variaciones de caudal con respecto al tiempo, arregladas en orden cronológico en un punto dado del flujo.

        Hietograma: es un diagrama de barras que relaciona la intensidad de la lluvia en función del tiempo; por lo general se emplean intervalos de igual duración donde se supone que la intensidad es constante. Los intervalos se escogen según el tipo de análisis requerido y el tipo de datos con el que cuento. A través de este gráfico se logra tener una idea de la tendencia de distribución de las lluvias a lo largo de una tormenta.

        Flujo Base: corresponde a la fracción de agua que infiltra, recarga y circula a través del suelo y los acuíferos descargando posteriormente su almacenamiento en los ríos, lagos o en el mar. Es la diferencia entre el caudal total y la escorrentía directa. También se lo puede determinar como la escorrentía que se observa durante largos períodos en los que ni llueve ni tiene lugar fusión de hielo.

        Tiempo de Concentración: es el tiempo necesario para que una gota de agua que cae en el punto "hidrológicamente"  más alejado del punto de salida en cuestión llegue a la misma. De esta manera, es el tiempo necesario que  asegura que toda la cuenca está aportando a dicho punto.

        Pérdidas: diferencia entre lo que precipita y escurre en el punto de salida de la cuenca. Se calcula restando a la lámina de precipitación total, la lámina de escurrimiento directo.

1. ¿Cómo puede determinarse el tiempo de concentración de una cuenca?¿De qué factores depende? ¿Qué utilidad práctica tiene para el proceso de transformación lluvia – caudal?

El tiempo de concentración de una cuenca se puede determinar gráficamente como la distancia desde el CG del Hietograma con el primer punto de inflexión de la rama descendente. Cuando no se cuenta con datos observados se debe determinar  a través de fórmulas empíricas, entre las cuales tenemos las de S.C.S. y Kirpich.

El tiempo de concentración depende de los siguientes factores:

• Área de la cuenca
• Uso de suelo
• Si tiene cauces definidos o cursos de agua no constantes
• Pendiente de la cuenca
• Tipo de suelo

El modelo de transformación lluvia-caudal se encarga de estimar el porcentaje del volumen total caído sobre la cuenca como precipitación que se convierte en caudal a la salida de la misma. Para ello, es necesario saber en qué momento trabaja toda la cuenca, lo que se define a partir del tiempo de concentración.

1. ¿En qué consiste el procedimiento de la Curva S? ¿Para qué se emplea?

        Procedimiento de la Curva S:

1. Obtención de la curva S para el HU de horas dado ‘T’ a partir del desfasaje continuo del mismo hasta que la suma de dichos desfasajes sea constante.
2. Desplazar la curva S según el tiempo ‘t’ del nuevo hidrograma a contruir.
3. Restar a la curva S primera, este último desfasaje.
4. Multiplicar el Hidrograma resultante por la relación T/t.

        La curva S se emplea para obtener hidrogramas unitarios a partir de uno conocido.

1. A continuación se presentan las ordenadas de un hidrograma observado a la salida de una cuenca de 15,5 km2. La precipitación que generó la respuesta de la cuenca ha sido de 75 mm en una hora. Calcule el hidrograma de escurrimiento directo (adopte criterio simplificado), volumen y lámina de escurrimiento directo, monto total de las pérdidas durante el evento y coeficiente de escorrentía.

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1. Separo Flujo Base a partir del método simplificado, admitiendo como límite del escurrimiento base una línea recta que une el punto de origen del escurrimiento directo y sigue en forma paralela al eje x hasta cortar la curva.

Imagen 1. Determinación gráfica del Flujo Base.

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Imagen 2. Hidrograma de escurrimiento directo.

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1. Cálculo del volumen de escurrimiento directo.

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1. Cálculo de la lámina de escurrimiento directo (LED).

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1. Cálculo de las pérdidas.

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1. Cálculo del coeficiente de escorrentía

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Tabla I. Determinación del flujo base y escurrimiento directo.

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1. Con el hidrograma de escurrimiento directo obtenido en el ejercicio anterior, obtenga el hidrograma unitario para una hora de duración de la lluvia. Obtenga el hidrograma de escurrimiento para la siguiente lluvia efectiva e indique el valor del caudal máximo.

1. Con los datos del ejercicio anterior calculo el Hidrograma Unitario para una hora de duración HU [1mm,1hs], dividiendo cada ordenada por la LED.

Imagen 2. Hidrograma Unitario (1mm,1hs).

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1. Para el cálculo del Hidrograma de escurrimiento para la lluvia determinada en el inciso, multiplico cada ordenada del HU[1mm,1hora]  por la lluvia efectiva, desfasando cada hora.
2. Calculo el caudal del escurrimiento directo sumando la precipitación para cada hora y para el cálculo del escurrimiento total le agrego el flujo base.
3. Obtengo el caudal o escurrimiento total máximo, igual a 22,36 m3/s.

Tabla II. Escurrimiento total según determinada lluvia efectiva y determinación del caudal máximo

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