manual efecto de la duración en la tormenta

MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN
EN LA TORMENTA
Preparado por:
Fredy Jipson Cueva Castillo.
Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso
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
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
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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 duración 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 DURACIÓN 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, precipitación efectiva o en exceso y su duración efectiva.
Como a manera de ejemplo se toma los siguientes valores:
DATOS DE ENTRADA
=
20
Km2.
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) =
7
Km.
ÁREA DE LA CUENCA (Ac)
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
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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
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).
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4
 Fórmula Californiana (del U.S.B.R)
 L 
tc  0.066 1 / 2 
J 
0.77
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.
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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:
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6
 Tiempo de retraso (tr)
tr  0.6 tc
 Tiempo pico (tp)
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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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)
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9
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).
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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.
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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
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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
9.475
0.878
10.575 0.787
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)
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Los resultados del panel de la (Fig. 9) son:
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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-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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