ESCORRENTA

Escorrenta o Escurrimiento

* Movimiento del agua sobre una ladera: Tipos de escorrentas

Medicin y Unidades de las escorrentas

Hidrograma

Procesos

Filtracin

Medicin

Aforos

Con estructuras de control como Vertederos, Canal Parshalletc. El caudal sera, por ejemplo, Q = C L H 1/2 para un

vertedero rectangular de long. De cresta L, carga de agua H sobre la cresta (metros) y Caudal o gasto Q (m3/seg.). En

que C es el coeficiente de descarga de la estructura.

Estaciones y AFOROS

VERTEDEROS en CANALES

FIGURA 26 - Corriente libre y corriente sumergida sobre un vertedero de pared

aguda

Corriente libre

CORRIENTE SUMERGIDA

Medicin del caudal con vertederos de pared aguda

(a) vertedero con escotadura en V de 90

(b) vertedero con escotadura rectangular

Canal de aforo Parshall (dibujado a partir de Scott y Houston 1959)

Dimensiones de un canal de aforo Parshall (de USDA-SCS 1965)

No se puede mostrar la imagen en este momento.

Tabla: Caudales en un canal de aforo Parshall de un ancho de garganta de 304,8 mm (12 pulgadas)

Unidades

(De agotamientodelcaudal)

Tiempo Base

Ejemplo de clculo de un Aforo (Ro Bulubulu e Manuel J. Calle, el da 9 de Mayo/1991). Tomado de Apuntes de Hidrologa Ing. A. Montoya

CURVA DE DESCARGA Caudal vs. Altura o Tirante de agua Q = f(h)

Usar tcnicas de

extrapolacin para

caudales, analticas

como estadsticas,

tanto en la parte alta

como para caudales

pequeos.

FORMA DE LA CURVA DE DESCARGA

Debe analizarse la cuenca, sus caractersticas, la variabilidad climtica, yprincipalmente de la forma geomtrica de la seccin y la pendiente del ejehidrulico.

Hay curvas simples y otras compuestas, sean estos ros de montaas, de valleso de zonas bajas con gran llanura de inundacin.

Factores que adems influyen en la variabilidad de la curva de descarga son:

- Error en mediciones del terreno

- Cambios en el cero de la escala

- Crecimiento de plantas acuticas

- Efectos de remansos producidos aguas abajo por estructuras u obras.

- Variaciones fuertes por crecidas.

EXTRAPOLACIN DE LA CURVA DE DESCARGA (Para grandes caudales y para los bajos)

Para la parte alta de la curva, que es donde ms se requiere:

- Extrapolacin grfica

- Mtodo de Stevens Q = A C ( S Rh ) 1/2

- Curvas analticas:

Exponencial Q = C ( h h0 ) n

Cuadrtica Q = a + b h + c h2

- Otros

Para los bajos caudales (sequas, estiajes):

- Mtodos como el de Running, el de Johnson etc.

Frecuencias y Perodos de retorno

Tiempo en que pasa la tormenta

VOLUMEN MEDIO ANUAL DE ESCURRIMIENTO DE UNA CUENCA

Fuente: Hidrologa aplicada

a las pequeas obras

hidrulicas.

Secretara de Agricultura

(SAGARPA), Mxico

Hidrograma Unitario En Hidrologa es prctica definir un Hidrograma Unitario (Sherman 1932) que es el Hidrograma de

Escorrenta Directa resultante de una unidad de exceso de lluvia generado uniformemente sobreel rea de drenaje o la cuenca, a una tasa constante a lo largo de una duracin efectiva.

No se considera el caudal base que es el producido por la escorrenta subterrnea principalmente. Se lo puede obtener a partir de los datos de precipitacin de la tormenta de inters (el

Hietograma para la precipitacin directa), o por otros mtodos indirectos como el del HidrogramaSinttico (por clculos), o por modelos sencillos como el propuesto por el Servicio deConservacin de Suelos (SCS) de Estados Unidos, en que asume una distribucin triangular delcaudal de escorrenta directa.

QP

t

Curva de caudales o de gasto

Ejemplo y curva de calibracin

Las curvas IDF son fundamentales parael clculo hidrolgico de las avenidas oescurrimientos de diseo, por cualquierade los mtodos que se utilice, sean semi-empricos, o hidrolgicos (modelos etc.).En la actualidad las institucionesestatales publican , generalmente, lascurvsa IDF para diferentes regiones delpas, basados en los datos recabados porlas estaciones meteorolgicasexistentes.Ejemplo, las curvas para una regin deMxico determinada, mostradas.

Mtodos Prcticos: I) ESTIMACIN DE LA MX. AVENIDA O ESCORRENTA

Fuente: Hidrologa aplicada

a las pequeas obras

hidrulicas.

Secretara de Agricultura

(SAGARPA), Mxico

Ejemplo de Coef. de escurrimiento de Creager en Mxico

Fuente: Hidrologa

aplicada a las pequeas

obras hidrulicas.

Secretara de

Agricultura (SAGARPA),

Mxico

II) Mtodo de la Huella de la mxima avenida observada en el sitio

Fuente:

Hidrologa aplicada a las

pequeas obras hidrulicas.

Secretara de Agricultura

(SAGARPA), Mxico

Coeficientes de resistencia de Mannings n

El Mtodo Racional para el clculo de la escorrenta

El mtodo racional cuantifica una relacin entre un Flujo de entrada (Lluvia) y un Flujo desalida en condicin mxima (pico) que es la escorrenta.

La condicin pico se alcanzar en el rea de drenaje despus de un tiempo Tc llamadoTiempo de Concentracin.

El Tiempo de concentracin representa el lapso para que la escorrenta se establezca yfluya desde la parte mas remota del rea de drenaje hacia el punto de descarga (Ejemplo:El punto donde se recoja el agua por una alcantarilla).

La experiencia ha demostrado que las avenidas ms crticas proceden de lluvias cuyaduracin es al menos, igual al tiempo de concentracin.

En base a mediciones se encontr que el caudal de avenidas (caudal de punta o pico QTpara un perodo de retorno T en aos) se relaciona con las precipitacionescorrespondientes, reas de drenaje, pendiente de los canales principales, coeficientes deinfiltracin del terreno y otras variables, que por lo general dan una ecuacin del tipo:

QT = a Ab Sc Id Si

e

En que los coeficientes y exponentes a,b,c,d,e son obtenidos de mediciones en la cuenca de inters;y Si es la infiltracin en el terreno normalmente en mm/hora o pulgadas/hora.

Si no se cuenta con toda esta informacin se puede estimar la escorrenta mediante elmtodo o frmula racional, que tiene la restriccin que se aplica para pequeascuencas.

QT o Qp es el caudal pico

Si se usa la intensidad en mm/hora la ecuacin es:

Qp = 2.78 c IT A

Para usar la Ecuac. Racional conunidades de caudal en m3/seg,Intensidad en mm/hr, y superficiede la cuenca en Has. Utilice laEcuacin (9).

Fuente: Hidrologa aplicada a

las pequeas obras hidrulicas.

Secretara de Agricultura

(SAGARPA), Mxico

Mtodo Racional Modificado

Fuente: Hidrologa aplicada a las

pequeas obras hidrulicas.

Secretara de Agricultura (SAGARPA),

Mxico

Coeficiente de Escorrenta

El coeficiente de escorrenta c es, bsicamente, unarelacin entre cuanta agua escurre versus cuanta aguallueve (por unidad de tiempo) en un rea de drenajedeterminada.

Por tanto, variar, desde Cero (nada de escurrimiento)hasta 1 (escurrimiento completo), y depende de factorescomo el tipo de suelo, uso del suelo, pendiente delterreno, intensidad de la lluvia, proximidad del nivelfretico, grado de compactacin del suelo, vegetacin, yalmacenamiento por depresiones. Por tanto requiere unconocimiento slido del hidrlogo para su correctaseleccin.

Ejemplo

Tc = 0.0078 K 0.77 (Ecuac. 7.1)K es la mx. longitud de recorrido en metros,

dividida por la raz cuadrada de la pendiente S

Terreno casi plano con menos del 50% cubierto de vegetacin.

Hidrograma unitario

Ejemplo 7.4

Ejemplo 7.5

Usando la Fig. 7.5 con A = 10 millas cuadradas y Tp= 2 hrs., se halla que el escurrimiento mximo para una pulgada de lluvia sera 2400 pies3/seg..

Como la precipitacin fue de tres pulgadas, la max. Descarga ser Qmax.= 3 x 2400 = 7200 pies3/seg.

Flujo en canales

Q = 1/n So1/2 A R2/3 (m3/seg.)n: Coef. de Mannings

So: Pendiente o inclinacin del canal

Ecuacin de Mannings

Caudal en Pies3/segUnidades inglesas

Coeficiente Mannings (sin dimensiones)

Ec. de Mannings en Unidades inglesas

Q en Pies3/seg

reas y secciones tpicas de canales

Ejemplos

Un canal de riego transporta 25.3 m3/seg. Con una profundidad uniforme de 1.2 m.

Calcule la pendiente o inclinacin que tendr el canal si el coeficiente mannings n =

0.022

PePendiente= 1 / x

X = 1 / 0.041 = 25Pend, ser 1 en 25 (1:25)

Quiere decir que cae 1 m en la vertical cada 25 m en la

horizontal

Canal trapezoidal con talud 1 en 2, recubierto de concreto,

tiene pend. 1:10.000 con tirante de 6 pies de agua.

Calcule Q

Canales estables

Coeficientes Mannings de ambientes naturales y

artificiales

Ejemplo

Aplicaciones para el ordenamiento y restauracin de cuencas

hidrogrficas y reas intervenidas

Tomado de: Robredo J.C.

Conceptos fundamentales de

hidrulica e hidrologa que afectan el

ordenamiento y restauracin de cuencas

hidrogrficas. U. Politcnica de Madrid.

+ Objetivo y Alcance del estudio/proyecto

+ La cuenca y sus parmetros.

+Informacin hidro-meteorolgica. (llegar a obtener laprecipitacin y escurrimientos de diseo. Crecidas,almacenamientos otros).

+ Estudio hidrulico. Otros estudios.

+ Factibilidad y diseos.

+ Ordenamiento/Manejo/Socializacin etc.

+ Intervencin/Construccin otros.

+ Seguimiento de planes de operacin y ambiental.