Propuesta de estimación de escorrentía superficial distinguiendo

Propuesta de estimación de escorrentía superficial
distinguiendo
g
tres niveles de velocidad de
respuesta
p
t d
de lla cuenca p
para dicha
di h escorrentía
tí
Autor José Carlos Robredo Sánchez1
Autor.
Otros autores.
Ot
t
J
Juan
Á
Ángel
g l Mintegui
Mi t g i Aguirre
Ag i 1 , Carlos
C l d
de G
Gonzalo
l
Aranoa2, Pablo Huelin Rueda1 y Enrique Eduardo Tarifa3
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR
DE INGENIEROS DE MONTES
1 Unidad de Hidráulica e Hidrología.
g Departamento
p
de Ingeniería
g
Forestal. E.T.S. de Ingenieros
g
de Montes de la
Universidad Politécnica de Madrid.
2 Oficina Técnica de Estudios y Control de Obras,
Obras S
S.A..
A
3 Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Jujuy. CONICET (Argentina).
Resumen
La respuesta hidrológica de una cuenca vertiente frente a un evento extraordinario de precipitación no es lineal. La
determinación de la parte de la precipitación que escurre superficialmente y que genera los caudales de avenida es
determinante a la hora de simular dichos eventos.
eventos El procedimiento habitual se basa en suponer que dicha escorrentía
superficial se mueve en su conjunto con una misma “velocidad
velocidad de salida
salida”. Esta suposición no es real y los volúmenes de
agua que circulan
i l
superficialmente
fi i l
t lo
l hacen
h
con distintas
di ti t
velocidades.
l id d
E t comunicación
Esta
i
ió propone un método
ét d para
poder
d distinguir
di ti
i tres
t
partes
t
d escorrentía
de
tí superficial,
fi i l lenta,
l t normall y rápida,
á id para, posteriormente,
t i
t poder
d aplicarles
li l
distintas velocidades de respuesta. La distribución se basa en suponer una tasa de infiltración del terreno y un
almacenamiento superficial,
p
ambos variables con el tiempo.
p El almacenamiento es debido a una microtopografía
p g
del
terreno q
que experimenta
p
una destrucción a lo largo
g del evento y libera los volúmenes retenidos de forma más
concentrada, ocasionando ascensos del hidrograma de avenida más rápidos que los que se obtienen con las
simulaciones tradicionales y más cercanos a los registros reales que se tienen en muchos casos.
casos
Esquema del modelo de generación de triple escorrentía superficial.
Una vez fijados escorrentías y repuestas unitarias se procede de la forma habitual utilizada cuando se aplica el método
del Hidrograma Unitario,
Unitario generándose en este caso tres hidrogramas por cada intervalo de escorrentía.
escorrentía El modelo
se implementa
i l
t en un software
ft
hid á li e hidrológico
hidráulico
hid ló i que se está
tá desarrollando
d
ll d conjuntamente
j t
t entre
t la
l Unidad
U id d de
d
Hid á li e Hidrología
Hidráulica
Hid l í de
d la
l E.T.S.
E T S de
d Ingenieros
I
i
d Montes
de
M
d la
de
l Universidad
U i
id d Politécnica
P li é i de
d Madrid
M d id y la
l Facultad
F
l d de
d
Ingeniería de la Universidad Nacional de Jujuy. Dicho programa es la actualización, dentro del entorno Windows, de uno
ya existente en la mencionada Unidad de Hidráulica desde 1993,, el CAUDAL3 ((MINTEGUI y ROBREDO 1993).
y
) El
nuevo
ue o so
software
t a e recibe
ec be e
el nombre
o b e de WinCaudal3
Cauda 3 ((TARIFA et a
al 2010).
0 0)
Superficie
S
fi i (km
(k 2)
Número de Curva medio estimado
Longitud del cauce más largo (km)
Altitud máxima del cauce (m)
( )
Altitud mínima del cauce (m)
Altitud media (m)
P di t media
Pendiente
di del
d l cauce (m/m)
( / )
Tiempo de concentración según: (h)
Kirpich
Témez
Ven Te Chow
U.S. Corps of Engineers
Gi d tti
Giandotti
SCS
S.C.S.
Elorrio
29 66
29,66
80
7 53
7,53
430
170
300,0
0 034542
0,034542
Mañaria
18 69
18,69
70
6 36
6,36
700
173
436,5
0 082927
0,082927
1,15
1
15
2,64
,
2,93
2,46
10 07
10,07
5 27
5,27
0,72
0
72
1,96
,
1,99
1,83
4 59
4,59
4 11
4,11
PW-RMSE. Peak-Weighted Root Mean
Square Error.
NTD. Coeficiente de Nash. (NASH &
SUTCLIFFE 1970)
R. Coeficiente de correlación.
Caudal
simulado.
Caudal
C
d l
observado.
b
d
SIMULACION
NC
NC/Po
MÚLTIPLE
CUENCA
ELORRIO MAÑARIA
Ñ
ELORRIO MAÑARIA
Ñ
ELORRIO MAÑARIA
Ñ
TIEMPO TR (h)
TIEMPO TR (h)
1 40
1.40
3 40
3.40
1 55
1.55
3 40
3.40
1 40
1.40
3 55
3.55
NUMERO DE CURVA
NUMERO DE CURVA
81.7
88.3
74.2
86.3
Po (mm)
(
)
11.69
7.47
1.36
5.08
IMAX1 (mm/h)
1.10
0.34
IMAX2 (mm/h)
0.00
0.02
VMAX1 (mm)
9.29
7.35
VMAX2 (mm)
0.00
0.67
DEC. DE V Y F (1/d)
0.61
2.15
RAMA DE DESC. (1/h)
0.36
0.67
FRAC. DE ESC. NOR.
0.55
0.44
COEF TR RAPIDO
COEF‐TR RAPIDO
0 66
0.66
0 71
0.71
COEF TR NORMAL
COEF‐TR NORMAL
1 61
1.61
1 62
1.62
COEF TR LENTO
COEF‐TR LENTO
9 77
9.77
5 50
5.50
TR RAPIDO
TR RAPIDO
0 93
0.93
2 38
2.38
TR NORMAL
TR NORMAL
2.19
5.76
TR LENTO
13.35
18.96
PW‐RMSE
2.6209
3.0918
2.4324
2.7445
0.7713
0.8853
NTD
0.2438
‐0.2456
0.3449 ‐0.0262
0.9334
0.9189
R
0 8509
0.8509
0 7015
0.7015
0 8428
0.8428
0 8135
0.8135
0 9685
0.9685
0 9771
0.9771
Cuenca de
C
d Elorrio,
El i Tormenta
T
t 01,
01 a la
l izquierda
i
i d y cuenca de
d Mañaria,
M ñ i Tormenta
T
t 18,
18 a la
l derecha.
d
h En
E la
l parte
t superior,
i
l
la
simulación correspondiente al método NC/Po. En el centro y en la parte inferior,
inferior la simulación realizada con el método MÚLTIPLE.
MÚLTIPLE
En ambos casos la línea a trazos discontinuos refleja el hidrograma real registrado.