HIDROGRAMASI. GENERALIDADES:1. COMPONENTES DE UN HIDROGRAMA: Un hidrograma es un grfico que muestra los cambios en la descarga de un ro en un perodo de tiempo. Representa la forma como una cuenca responde a la lluvia.

Fig.1.1 Componentes del hidrograma de caudalesLos diversos componentes de un hidrograma natural se muestran en la Fig. 1.1. Al principio solo hay flujo de base (la contribucin del agua subterrnea a la corriente) que agotan poco a poco en una forma exponencial. Despus de la tormenta comienza, las prdidas iniciales, como la intercepcin y la infiltracin se cumplen y luego comienza el flujo superficial. El hidrograma eleva gradualmente y alcanza su valor mximo despus de un tiempo (llamado tiempo de demora o retraso cuenca) medido desde el centroide del hietograma de lluvia neta. A partir de entonces disminuye y hay un cambio de pendiente en el punto de inflexin, ha habido, flujo de entrada de la lluvia hasta este punto y despus de esto no hay retirada gradual de almacenamiento de captacin. En ese momento la capa fretica ha sido construido por el agua de infiltracin y percolacin, y ahora el agua subterrnea contribuye ms al flujo de la corriente que al comienzo de la tormenta, pero a partir de entonces el GWT declina y el hidrograma va otra vez sobre el ozono en forma exponencial llamado la curva de agotamiento de las aguas subterrneas o la curva de recesin. Si una segunda tormenta se produce ahora, de nuevo el hidrograma comienza a elevarse hasta que llega el nuevo pico y luego cae y comienza la recesin agua subterrnea, fig. 1.2 Fig.1.2.Hidrograma con mltiples picosPor lo tanto, en las corrientes reales calibradas, el hidrograma puede tener un solo pico o mltiple picos de acuerdo con la complejidad de las tormentas. Para el anlisis de las inundaciones y la derivacin del hidrograma unitario, se prefiere un solo hidrograma mximo. Un hidrograma complejo, sin embargo, puede resolverse en hidrogramas simples dibujando lneas recesin hipotticos como se muestra en Fig.1.2.Se ha encontrado de muchos hidrogramas que las curvas de agotamiento del agua subterrnea de una cuenca de drenaje dado son casi lo mismo y, por tanto, que se denomina como la curva normal de agotamiento de las aguas subterrneas. Se ha encontrado que tales curvas, o al menos sus segmentos, siguen una funcin exponencial inversa simple del tiempo transcurrido de la forma.

Donde:

Como es las derivaciones de almacenamiento con respecto al tiempo,

.. (1.2) Por lo tanto, la descarga en cualquier momento es proporcional al agua restante en el almacenamiento,

Tomando logaritmos en ambos lados de la ecuacin (1.1)

Que est en la forma de lnea recta con , x=t, y .El valor de K, puede ser determinada por el trazado de los datos de recesin Qt vs. t en un papel semi-log, teniendo cuidado de seleccionar perodos de poco o ningn escurrimiento directo; ver el ejemplo:

Fig.1.3: Curva de agotamiento de agua subterrnea II. ANALISIS DE UN HIDROGRAMA:

2.1 LA SEPARACIN DEL FLUJO DE EVENTOS

En los clculos del balance hdrico, es necesario separar eventos de escorrenta de lluvia individuales como muestra la Figura 2.1.1. El rea sombreada es el volumen de flujo total, que no es fcil de calcular ya que la curva de recesin de este evento se alcanzar el infinito con el tiempo. En la prctica, una frmula curva de recesin se utiliza para estimar el volumen de agua.Si la parte recesin est dominado por suministro de agua subterrnea, la curva de recesin normalmente se puede aproximar como

donde k es exponente, Q0 es la descarga en el tiempo cero (se puede establecer en cualquier lugar en la parte inferior de la extremidad recesin), es la descarga en el tiempo t.

Fig.2.1.1: Separacin de flujo de eventos Integrando esta frmula desde t=0 a

Fig. 2.1.2: Clculo del volumen de flujo de eventosPor lo tanto, el volumen de escorrenta total (tanto la escorrenta directa y el flujo de base) para el evento sombreada se puede calcular como

2.2 LA ESCORRENTA DIRECTA Y LA SEPARACIN DEL FLUJO BASEPara cada evento de flujo derivado de lo anterior, hay que separarlo en escorrenta directa y el flujo base. No hay medios estndar de diferenciar entre el flujo base y la escorrenta directa. Generalmente, a medida que pasa el tiempo desde el pico del flujo, el predominio de la superficie y interflujo disminuir y el agua subterrnea est tomando gradualmente. Los das de N en el diagrama deben ser estimados a partir de las caractersticas reales de captacin. Para una gua aproximada, una ecuacin por Linsley (Linsley 1992, P45) podra ser utilizado:

Donde A es el rea de la cuenca en km2.Parte de la lluvia que genera la escorrenta

Figura2.2.1. Escorrenta y la base de la separacin de flujo directo con un hidrograma eventoLa lnea recta AC divide el flujo en escorrenta directa y el flujo base.En la prctica, tambin es comn que los eventos de escorrenta de precipitaciones individuales no se separan y el flujo de base se puede encontrar al trazar una lnea horizontal (o una lnea inclinada) a lo largo de los hidrogramas de eventos (Figura 2.2.2).

Fig 2.2.2: Escorrenta directa y la separacin del flujo base con todo el hidrogramaPara la derivacin del hidrograma unitario, el flujo base tiene que ser separado de la escurrimiento total del hidrograma (desde el hidrograma del flujo de corriente calibrada). Algunos de los procedimientos de separacin de flujo de base conocidos se dan a continuacin, Fig. 2.2.31) Simplemente dibujando una lnea AC tangencial a ambas extremidades en su parte inferior. Este mtodo es muy simple, pero es aproximada y puede ser utilizado slo para las estimaciones preliminares.2) La extensin de la curva de recesin existente antes de la ocurrencia de la tormenta hasta el punto D directamente debajo del pico del hidrograma y luego dibujar una lnea recta DE, donde E es un punto en los das hidrograma N despus del pico, y N (en das) viene dada por

Fig. 2.2.3 Separacin del flujo base Donde A= rea de la cuenca de drenaje, Km2 y el tamao de las reas de la cuenca de drenaje como una gua para los valores de N se dan a continuacin:rea de la Cuenca de drenaje ( km2) 250 1250 5000 12500 25000Tiempo despus del pico, N (das) 2 3 4 5 6

3) Simplemente dibujando una lnea recta AE, desde el punto de origen al punto E, en el hidrograma, N das despus del pico.4) Construir una lnea AFG proyectando hacia atrs la curva de recesin del agua subterrnea despus de la tormenta, a un punto F caer directamente debajo del punto de inflexin de la extremidad y dibujar una arbitrara lnea ascendente desde el punto de aumento del hidrograma para conectar con el caudal base de recesion proyectada. Este tipo de separacin, donde se prefiere el almacenamiento de agua del suelo es relativamente grande y alcanza la corriente bastante rpidamente como en terrenos de piedra caliza.Muchas veces una lnea recta AE cumple los requisitos para los propsitos prcticos. Ubicacin del punto E es el lugar donde la pendiente de la curva de recesin cambia abruptamente, y como una gua aproximada E es N das despus del pico. En todos los procedimientos de separacin por encima de cuatro, el rea debajo de la lnea construida representa el caudal base, la contribucin del agua subterrnea para transmitir flujo. Puede no ser necesario cualquier mejora adicional en el procedimiento de separacin del flujo base, ya que el flujo base forma una parte muy insignificante de altas inundaciones. De hecho, muy a menudo, un valor constante de la base es asumido.In Fig. 2.2.3, ADE es el caudal base asumida. En realidad, cuando el nivel del agua en la corriente se eleva debido a las inundaciones, la corriente se alimenta el agua subterrnea y de los lmites permeables (denominado almacenamiento banco, Fig.2.2.4) y esto se denomina como flujo base negativa. Pero en realidad la variacin en el flujo base puede ser mucho menos de lo indicado en Fig. 2.2.3 dependiendo de la permeabilidad de los lmites y el gradiente de la superficie fretica. La variacin resultante ser un ligero descenso de la curva de agotamiento extrapolado, seguido por un aumento gradual a un nivel ms alto que el valor inicial como la inundacin retrocede como se muestra en Fig.2.2.5

Fig.2.2.3: Caudal base negativoFig.2.2.4.Banco de almacenamiento

Fig.2.2.5. Variacin del flujo de base real2.3 LA LLUVIA EFECTIVA (PRECIPITACIONES NETAS)La lluvia efectiva (o la lluvia neta) es la parte de la precipitacin total, que contribuye a la escorrenta directa. La diferencia entre el total de lluvia y la lluvia efectiva se llama "prdidas". Hay muchas maneras para obtener precipitacin efectiva. La ecuacin de balance de agua es la base de estos mtodos, como se muestra a continuacin.

La precipitacin total efectiva = volumen de escurrimiento directoIII. HIDROGRAMA UNITARIO3.1 DEFINICION:El hidrograma unitario es la respuesta de flujo de captacin a una unidad (1 cm) de precipitacin efectiva ocurre durante una duracin dada (Figura 3.1.1). Se supone que a) precipitacin efectiva se distribuye uniformemente sobre toda la cuenca y la duracin; b) proceso de escorrenta directa es lineal en superposicin y proporcionalidad (es decir, si la lluvia se duplica, la segunda vuelta tambin se duplica. Cualquier escorrenta de un momento posterior se puede aadir a la segunda vuelta anterior); c) el proceso de escorrenta de la lluvia es estacionario (no cambia con el tiempo).Fig. 3.1.1. Hidrograma unitario El flujo total de varios valores de precipitacin puede ser simplemente aadido juntos como se muestra en la Figura 3.1.2.

Fig.3.1.2. Proporcionalidad y superposicinEl hidrograma unitario se puede construir para cualquier lugar en un momento decisivo de forma regular una vez que se definen los valores de y (fig. 3.1.3, las reas A y B)Zona C en la figura 3.1.4 es una cuenca de forma irregular que tiene dos zonas de forma regular (C2 y C1) con una gran diferencia en su tiempo de concentracin. Esta cuenca requiere el desarrollo de dos hidrogramas unitarios que pueden aadirse juntos, formando un hidrograma unitario de forma irregular. Este hidrograma unitario de forma irregular puede ser utilizado para desarrollar un hidrograma inundacin en la misma forma que la unidad de hidrograma desarrollado a partir de la forma adimensional (fig. 3.1.3) se utiliza para desarrollar el hidrograma de crecida. Adems, cada uno de los dos hidrogramas unitarios desarrollado para las zonas C2 y C1 en la figura 3.1.4 puede ser utilizado para desarrollar hidrogramas de crecida para las respectivas reas C2 y C1. Los hidrogramas de cada rea se combinan para formar el hidrograma en la salida de la zona C.Muchas variables estn integradas en la forma de un hidrograma unitario. Desde un hidrograma unitario adimensional se utiliza y los nicos parmetros fcilmente disponibles a partir de datos de campo son la zona de descarga y el tiempo de concentracin, debe considerarse la posibilidad de dividir la cuenca en unidades hidrolgicas de reas de forma uniforme. Estas subreas, si es posible, deben tener un patrn de drenaje homogneo, uso del suelo homogneo y aproximadamente el mismo tamao. Para asegurar que todas las subreas que contribuyen estn adecuadamente representados, se sugiere que no exceda de la Subzona 20 millas cuadradas en el rea y que la relacin de los ms grandes de la zona de drenaje ms pequeo hasta el 10.

Fig 3.1.3 Efecto de la forma de las cuencas hidrogrficas en los picos de la unidad hidrogramas

Fig 3.1.4 Efecto de la forma de las cuencas hidrogrficas en los picos de hidrogramas unitarios. Continuacin

3.2 APLICACIN HIDROGRAMA UNITARIOLa frmula para el modelo de hidrograma unitario es

Donde es lluvia efectiva, es ordenadas del hidrograma unitario, es la escorrenta directa, M es el nmero de valores de precipitacin. En la prctica, es mucho ms fcil de utilizar una tabla para llevar a cabo los clculos.IV. CURVA S O HIDROGRAMA SS-curva o la curva sumatorio es el hidrograma de descarga superficial directa que resultara de una sucesin continua de la unidad de tormentas que producen 1 cm de -hr (Fig.4.1). Si la base de tiempo del hidrograma unitario es T hr, que alcanza constante flujo de salida () a T hr, desde 1 cm de lluvia neta en la zona de captacin se suministra y se retira cada hora y slo grficos de la unidad T / son necesarias para producir una curva en S y desarrollar constante flujo de salida dada por,

Donde:

Dado un grfico de unidad hora, para derivar un grfico -hora (-Cambie la curva S por la duracin requerida a lo largo del eje de tiempo. La diferencia grfica entre las ordenadas de los dos curvas S, es decir, el rea sombreada en la Fig. 4.1 representa la segunda vuelta debido a tr 'horas de lluvia en una intensidad de 1/es decir, el escurrimiento de en horas. Para obtener una segunda vuelta de 1 cm de horas, se multiplican las ordenadas de la diferencia de la curva S por Esta tcnica puede ser usado para alterar la duracin de la unidad de hidrograma dado a una duracin ms corta o ms larga. La duracin ms larga no tiene por qu ser necesariamente un mltiplo de corto.

Fig.4.1. Cambio de la duracin de la UG por S-curva tcnica