MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN

MANUAL EFECTO DE LA
PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA
TORMENTA
Preparado por:
Fredy Jipson Cueva Castillo.
Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso
Efecto de la precipitación efectiva 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
ÍNDICE
Disclamer......................................................................................................................... 2
MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA ............... 3
1.- DATOS DE ENTRADA ............................................................................................................................. 3
2.- CALCULAR tc ......................................................................................................................................... 4
3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS .................................................................................................................. 6
4.- RESULTADOS ......................................................................................................................................... 9
5.- VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) ........................................................................ 10
BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 14
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1
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 precipitación efectiva en la
tormenta”
surgen
inconvenientes,
por
favor
informe
sobre
el
problema
a:[email protected] [email protected].
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2
MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN
EFECTIVA EN LA TORMENTA
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, duración efectiva y la precipitación efectiva o en exceso.
Como a manera de ejemplo se tomará los siguientes valores:
DATOS DE ENTRADA
=
23
Km2.
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) =
11
Km.
ÁREA DE LA CUENCA (Ac)
PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE (J)
= 0.02 m/m.
DURACIÓN EFECTIVA (de)
= 2.75
PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe)
=
100
h.
mm.
Estos valores se los puede cargar directamente en:
Luego de hacer click en este botón tenemos los datos de entrada:
Figura 1. Panel que contiene los datos de entrada
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3
2.- CALCULAR tc
Para calcular el tiempo de concentración (tc) se hace click en:
Luego de hacer click en este botón, este se deshabilita y presentará:
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
L0.77
tc  0.000325 0.385
S
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)
 L 
tc  0.066 1 / 2 
J 
0.77
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4
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
 Fórmula de Giandotti
tc 
4 A c  1.5 L
25.3 J  L
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
Ac→ Superficie de la cuenca, (Km2)
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
 Fórmula de Témez
 L 
tc  0.3 1/4 
J 
0.77
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
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.
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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:
 Tiempo de retraso (tr)
tr  0.6 tc
 Tiempo pico (tp)
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6
tp 
de
 tr
2
 Tiempo base (tb)
tb 
8
tp
3
 Caudal pico (Qp)
Qp 
0.208 * Ac * Pe
tp
Donde:
Qp → Caudal pico, (m3/s).
Ac → Superficie de la cuenca, (Km2).
tp → Tiempo pico, (h).
Pe→ Precipitación (mm.)
Figura 4. Parámetros del Hidrograma Triangular.
Fuente: El autor
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Con los parámetros del hidrograma triangular y las coordenadas del hidrograma
unitario adimensional (Tabla 1), se llegara a obtener la gráfica del hidrograma del
S.C.S
Tabla 1. Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.
t/tp
0.0
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
Q/Qq
0
0.015
0.075
0.16
0.28
0.43
0.6
0.77
0.89
0.97
1
0.98
0.92
0.84
t/tp
1.4
1.5
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Q/Qq
0.75
0.65
0.57
0.43
0.32
0.24
0.18
0.13
0.098
0.075
0.036
0.018
0.009
0.004
Figura 5. Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.
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8
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 (Fig. 6) se tiene los resultados para la Precipitación efectiva (Pe =
100 mm.) con su respectivo caudal pico, los tiempos y caudales del hidrograma;
donde el tiempo (t) está dado en horas (h) y el caudal (Q) en (m 3/s). Estos resultados
son:
RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN
EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA
HIDROGRAMA DEL S.C.S
Pe(mm)=
100
Qp(m³/s)=
190.628
t(h)
Q(m³/s)
0
0
0.251
2.859
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9
0.502
14.297
0.753
30.5
1.004
53.376
1.255
81.97
1.506
114.377
1.757
146.784
2.008
169.659
2.259
184.909
2.51
190.628
2.761
186.815
3.012
175.378
3.262
160.128
3.513
142.971
3.764
123.908
4.015
108.658
4.517
81.97
5.019
61.001
5.521
45.751
6.023
34.313
6.525
24.782
7.027
18.682
7.529
14.297
8.784
6.863
10.038
3.431
11.293
1.716
12.548
0.763
5.- VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe)
Si se requiere comparar la simulación de los hidrogramas y el efecto que produce el
cambio de la Precipitación efectiva (Pe) en la tormenta. Se debe variar el valor de la
Precipitación efectiva (Pe) en los datos de entrada como en (Fig. 7):
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Figura 7. Datos de entrada considerando la variación de la Precipitación efectiva (Pe)
Para poder visualizar el cambio de la precipitación efectiva (Pe) se hace click en:
Se tendrá los resultados para el cambio de precipitación efectiva (Pe), con los
resultados de la precipitación efectiva anteriormente ejecutada.
Figura 8. Resultados de la segunda variación de la Precipitación efectiva (Pe)
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NOTA: La aplicación permite comparar o cambiar la precipitación efectiva (Pe) para
un máximo de cinco variaciones.
Figura 9. Resultados de las 5 simulaciones variando la Precipitación efectiva (Pe)
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Los resultados del panel de la (Fig. 9) son:
RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN
EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA
HIDROGRAMA DEL S.C.S
Pe(mm)=
100
75
50
25
150
Qp(m³/s)=
190.628
142.971
95.314
47.657
285.942
t(h)
Q(m³/s)
Q(m³/s)
Q(m³/s)
Q(m³/s)
Q(m³/s)
0
0
0
0
0
0
0.251
2.859
2.145
1.43
0.715
4.289
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13
0.502
14.297
10.723
7.149
3.574
21.446
0.753
30.5
22.875
15.25
7.625
45.751
1.004
53.376
40.032
26.688
13.344
80.064
1.255
81.97
61.478
40.985
20.493
122.955
1.506
114.377
85.783
57.188
28.594
171.565
1.757
146.784
110.088
73.392
36.696
220.175
2.008
169.659
127.244
84.829
42.415
254.488
2.259
184.909
138.682
92.455
46.227
277.364
2.51
190.628
142.971
95.314
47.657
285.942
2.761
186.815
140.112
93.408
46.704
280.223
3.012
175.378
131.533
87.689
43.844
263.067
3.262
160.128
120.096
80.064
40.032
240.191
3.513
142.971
107.228
71.486
35.743
214.456
3.764
123.908
92.931
61.954
30.977
185.862
4.015
108.658
81.493
54.329
27.164
162.987
4.517
81.97
61.478
40.985
20.493
122.955
5.019
61.001
45.751
30.5
15.25
91.501
5.521
45.751
34.313
22.875
11.438
68.626
6.023
34.313
25.735
17.157
8.578
51.47
6.525
24.782
18.586
12.391
6.195
37.172
7.027
18.682
14.011
9.341
4.67
28.022
7.529
14.297
10.723
7.149
3.574
21.446
8.784
6.863
5.147
3.431
1.716
10.294
10.038
3.431
2.573
1.716
0.858
5.147
11.293
1.716
1.287
0.858
0.429
2.573
12.548
0.763
0.572
0.381
0.191
1.144
BIBLIOGRAFÍA:
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta
ciontormenta.aspx
14
 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-yconservacion-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.
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