GASTOS PICOS EN CUENCAS SIN REGISTROS

Este material es propiedad intelectual del Prof. Franklin Paredes. UNELLEZ/VIPI/PROGRAMA INGENIERA

ANLISIS HIDROLGICO DE MICROCUENCAS SIN REGISTROS

HIDROMTRICOS

FRANKLIN PAREDES

Programa Acadmico Ingeniera. UNELLEZ

VICERRECTORADO DE INFRAESTRUCTURA Y PROCESOS INDUSTRIALES REA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO PROGRAMA DE POSTGRADO INGENIERA AMBIENTAL CURSO: MODELACIN HIDROLGICA GRUPO PARA INVESTIGACIONES SOBRE CUENCAS HIDROGRFICAS Y RECURSOS HIDRULICOS DEL PROGRAMA INGENIERA ( GICHRI )

Marzo, 2011


QU ES UN CUENCA HIDROGRFICA?

Cuenca hidrogrfica Cuenca hidrogrfica

rea de la superficie terrestre drenada por un nico sistema fluvial. Sus lmites estn formados por las divisorias de aguas que la separan de zonas adyacentes pertenecientes a otras cuencas fluviales.

Punto de inters


1. Portada : nombre del proyecto, responsables, lugar y fecha .

2. Resumen: sinopsis del proyecto donde se expres dnde se realiz, qu

se hizo, cmo se hizo, y los resultados ms relevantes . No debe tener

ms de 300 palabras . En este pgina se indica todo el personal que

trabaj en el proyecto y la funcin de cada uno .

3. Contenido

i. Descripcin de la Unidad de Estudio : Ubicacin geogrfica . Punto de inters .

ii. Caracterizacin de la Unidad Hidrolgica : Subcuenca y Cuenca a la que

pertenece . rea drenada . Perfil longitudinal del cauce principal . ndices

morfomtricos : compactibilidad, circularidad y elongacin . Patrn de

drenaje : nmero de ordenes, razn de bifurcacin, densidad de drenaje .

Estimacin del tiempo de concentracin . Anlisis de tormentas mximas .

Estimacin de los caudales pico .

iii. Caracterizacin fisiogrfica y de vegetacin : Clasificacin fisiogrfica .

Anlisis de la cobertura del suelo . Uso actual de la tierra .

4. Referencias

5. Anexos

CONTENIDO DE INFORME HIDROLGICO BSICO


ETAPAS PARA ELABORAR UN ESTUDIO HIDROLGICO


Ubicacin geogrfica : se menciona el Sector, la Parroquia, el Municipio y

el Estado donde se encuentra la Unidad de Estudio . Se anexa un croquis de

ubicacin . Fuente : MPPA y mapas viales .

Principales centros poblados : se menciona las principales ciudades cercanas

a la Unidad de Estudio, direccin y distancia estimada en kilmetros . Es

conveniente mencionar las principales vas de acceso a la Unidad de

Estudio . Fuente : MPPA, FUDECO y mapas viales .

Punto de inters : se refiere a las coordenadas UTM del punto de inters en

la Unidad de Estudio . Fuente : punto GPS levantado durante una visita de

campo extrado de la base cartogrfica .

QU DEBE CONTENER CADA SECCIN?


CMO GENERAR LA BASE CARTOGRFICA?

Instalar los software Google Earth (cobertura vegetal, usos del

suelo, elevacin, topnimos, entre otros), Autodesk Map (generador de

base cartogrfica vectorial) y Transforven (convertidor de

coordenadas ) .

Material cartogrfico : Debe seleccionar las cartas que cubren el

rea de estudio . Estas deben estar a escala 1: 250000 (error 250 m),

1: 100000 (error 100 m), 1: 50000 (error 50 m) o 1: 25000 (error 25 m)

[Formato Raster ] .

Fuente estadal : Direccin Estadal Ambiental Cojedes e INTI .

Fuente nacional : Instituto Venezolano Geogrfico Simn Bolvar (Caracas) .


Hojas 1:100000 del estado Portuguesa


1. Sigue paso a paso las instrucciones del video GEOREFERENCIANDO UN

MAPA RASTER.

2. Sigue paso a paso las instrucciones del video TRAZADO DE DIVISORIA DE

UNA MICROCUENCA.

3. Sigue paso a paso el video TRAZADO DE LA HIDROGRAFA DE UNA

MICROCUENCA

4. Traza los polgonos de cobertura y usos del suelo, para ello sigue

paso a paso lo indicado en la presentacin CURSILLO PARA REALIZAR

ESTUDIOS DE COBERTURA CON GOOGLE EARTH que esta en la carpeta

MATERIAL COMPLEMENTARIO DE HIDROLOGA.

5. Al finalizar todos estos pasos, tendrs la base cartogrfica de la

cuenca .

CMO GENERAR LA BASE CARTOGRFICA?


QU SE RECOLECTA EN LA VISITA DE CAMPO?

visita de campo: se colectan las coordenadas proyectadas UTM del : Punto de

inters (sitio donde se generarn los hidrogramas de crecientes), coberturas

vegetales caractersticas de la zona (matorrales , sabanas, pastizales, lagunas,

entre otras), vialidades ms importantes, estructuras de drenaje, centros

poblados, y cualquier referencial de inters al estudio . Se necesita un

Navegador - GPS e ir al campo.

P1; matorral denso; 563456 E; 1036000 N; 125 msnm; NE P1; matorral denso; 563456 E; 1036000 N; 125 msnm; NE


Subcuenca y cuenca a la que pertenece : se menciona hacia que subcuenca drena la

microcuenca evaluada, y hacia cual cuenca drena esta subcuenca .

rea drenada : se menciona el rea que drena hasta el punto de inters . Se expresa en

Hectreas si el rea es menor a 10000 Hectreas ; de ser mayor, se emplea kilmetros

cuadrados .

Perfil longitudinal del cauce principal : se disea una hoja de calculo en Microsoft

Excel TM. Dos variables se grafican : distancia acumulada desde aguas arriba del cauce

principal versus cota del cauce, cada vez que corta una curva de nivel .

CMO SE DETERMINAN LAS CARACTERSTICAS FISIOGRFICAS DE LA CUENCA?


CMO SE REPRESENTA EL PERFIL LONGITUDINAL DEL CAUCE?

Perfil Longitudinal del Cauce Principal del Ro Orupe

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

Progresiva (m)

Co

ta (

m.s

.n.m

.)

Perfil Longitudinal del Cauce Principal del Ro Orupe

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

Progresiva (m)

Co

ta (

m.s

.n.m

.)


ndices morfomtricos :

ndice de Compactibilidad ( Ic ) : mientras ms cercano a uno, la cuenca tender a ser

redondeada y las crecientes sern mas violentas .

ndice de Circularidad ( Rc) : Los valores oscilan entre 0 y 1. Cuanto ms cercano a la

unidad la forma de la cuenca es ms circular .

ndice de Elongacin (Re) : el ndice de elongacin se determina como sigue :

CLCULO DE LOS NDICES MORFOMTRICOS

A

P28.0IC

Donde:

Ic: ndice de compactibilidad

A: rea de la cuenca en Km2.

P: Permetro de de la cuenca en Km. A

PI C 28.0

2

4

P

ARc

L

ARe

129.1

Donde:

Re: ndice de elongacin

A: rea de la cuenca en Km2.

L: Longitud axial de cuenca en Km (30,47 Km)


Patrn de drenaje : son los modelos formados por los canales que colectan,

llevan y descargan el agua desde la superficie al punto de inters .

Patrn de drenaje dendrtico : esta formado por una corriente principal con sus afluentes

primarios y secundarios unindose libremente en todas direcciones . Indica que la pendiente inicial

del rea era ms bien plana y compuesta de materiales uniformes .

Patrn rectangular : este patrn se caracteriza por el paralelismo de sus afluentes principales y

generalmente con ngulos rectos y conexiones cortas entre los afluentes .

Patrn de drenaje paralelo : son canales paralelos que tienen una direccin definida por la

pendiente regional del terreno .

Patrn de drenaje reticular o enrejado : es particular de rocas fuertemente plegadas o empinadas .

Los canales que siguen las depresiones junto con los que corren a lo largo de las pendientes

opuestas, se combinan para formar un sistema enrejado integrado con afluentes cortos .

Patrn en forma de pluma o pinado : se caracteriza por los afluentes que son fuertemente paralelos

unos a otros, y las crcavas uniformemente espaciadas se unen a ellos en o muy cercanos a ngulos

rectos .

Patrn de drenaje radial : esta compuesto por un grupo de canales que se originan en un punto

central alto o termina en centro comn bajo .

Patrn de Drenaje Desordenado : es peculiar de las forma de tierra constructivas .

CARACTERIZACIN DEL PATRN DE DRENAJE


Nmero de ordenes : es una jerarquizacin que pretende subdividir los

distintos cursos de agua que integran la red de drenaje superficial en

segmentos de cauce clasificados en funcin del orden de magnitud de los

mismos .

CARACTERIZACIN DE LAS ORDENES DE LAS CORRIENTES

cuenca N de Orden N de Cauces

Orupe

1 1393

2 329

3 83

4 28

5 5

6 2

7 1


Razn de bifurcacin : define la relacin entre el nmero de ros de

cualquier orden y el del orden siguiente .

CARACTERIZACIN DE LAS BIFURCACIONES

Cuenca

N de

Orden N de Cauces Rb Rb Medio

Orupe

1 1393

3,5

4,2

2 329

4,0

3 83

3,0

4 28

5,6

5 5

2,5

6 2

2,0

7 1


Densidad de drenaje : relaciona la longitud total de cauce en la cuenca con

el rea drenada .

CLCULO DE LA DENSIDAD DE DRENAJE

Donde:

L : Longitud total de la cuenca (51664,89 Km)

A: rea total de zona de drenaje Km2.


Revisar el documento FRMULAS PARA ESTIMAR EL TIEMPO DE CONCENTRACIN, que esta en la carpeta MATERIAL COMPLEMENTARIO DE HIDROLOGA de este CD-ROM

ESTIMACIN DEL TIEMPO DE CONCENTRACIN


Estimacin de los caudales pico empleando el mtodo racional : se utiliza

para estimar el caudal de diseo de pequeas obras hidrulicas en cuencas

de hasta 500 hectreas, de acuerdo con la siguiente expresin :

Q = 0. 0028 C I A

Donde Q es el caudal de diseo en m3/s ; C es el coeficiente de escorrenta

(usar Tablas de coeficiente de escorrenta del CD); I es la intensidad de

la precipitacin en mm/h uniformemente distribuida sobre el rea de la

cuenca, con una duracin igual al tiempo de concentracin, Tc y un perodo

de retorno T igual al de diseo ; A es el rea de la cuenca en hectreas .

Cmo determinar el parmetro I?

1. - Realizar anlisis de tormentas (ver carpeta : CLASE. ANLISIS DE TORMENTAS EXTREMAS).

2. - Si no se cuenta con datos de lluvias mximas, se usa las curvas IDF incluidas en: la

carpeta MATERIAL COMPLEMENTARIO DE HIDROLOGA, luego abre el archivo en PDF, COMPENDIO DE

CURVAS IDF DE VENEZUELA. Ubicas la regin del pas donde estas haciendo el estudio,

seleccionas la curva con el perodo de retorno que te interesa, entras con la duracin de la

tormenta (ste coincide con el tiempo de concentracin), y cortas la curva del periodo de

retorno, por ultimo lees la intensidad de la tormenta en el eje Y.

ESTIMACIN DEL GASTO DE DISEO (FRMULA RACIONAL: cuencas de hasta 500 hectreas)


CMO SE CALCULA EL COEFICIENTE DE ESCORRENTA PONDERADO?

Fig. 1 .- Modelo Conceptual del Mtodo Racional

Tipo de Superficie Coeficiente de

Escorrenta

Pavimentos de hormign y

bituminosos 0.95

Pavimentos de macadam 0.60

Adoquinados 0.70

Superficie de grava 0.30

Zonas arboladas y bosque 0.20

Zonas con vegetacin densa:

Terrenos granulares

Terrenos arcillosos

0.05 a 0.35

0.15 a 0.50

Zonas con vegetacin

media:

Terrenos granulares

Terrenos arcillosos

0.10 a 0.50

0.30 a 0.75

Tierra sin vegetacin 0.80

Zonas cultivadas 0.40

El micro-cuenca est formada por diversas coberturas y uso del

suelo, por lo que el parmetro C del mtodo racional se

obtiene, como sigue:

Donde:

C es el coeficiente de escorrenta ponderado y

Ci es el coeficiente de escorrenta del rea homognea Ai.


CRITERIOS PARA DEFINIR EL PERODO DE RETORNO A USAR EN EL MTODO RACIONAL

Seleccin de perodo de retorno

Tipo de estructura Carretera Perodo de retorno (aos)

Puentes en puntos en los que la retencin de la avenida puede provocar daos en el puente o su prdida

Todas 50-100

Puentes en otras circunstancias Principal Secundaria

50-100 25

Caos, tajeas, alcantarillas y pontones

Principal Secundaria

25 10

Tipo de estructura Carretera Perodo de retorno (aos)

Cunetas y drenaje longitudinal Principal Secundaria

10 5

Vas urbanas, excepto cauces y sumideros

Todas 10

Cauces y sumideros (Se puede tolerar la formacin de remansos de corta duracin)

Todas 2-5


LECTURA DE LA INTENSIDAD DE DISEO A PARTIR DE LAS CURVAS IDF

Tiempo de concentracin de la cuenca (min)

Intensidad de diseo (mm/h)

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