MANUAL INTRODUCTORIO EN ESPAÑOL PARA EL USO DE HEC-HMS (v2.2.2)

LICENCIA

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Última revisión: viernes, 02 de septiembre de 2005.

INTRODUCCION.

Jeje, ¿os habéis creído que esto es un manual? Ni de coña, tan solo voy a explicar como se realiza un caso concreto (el que a mi me ha tocado realizar) y a partir de ahí cogeis el concepto y ya os apañáis vosotros para cualquier otra cosa. Lo primero que necesitáis para seguir este texto es el programa (v2.2.2), y lo podéis bajar gratuitamente desde esta dirección: http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/hechms-download.html La documentación la podéis bajar aquí: http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/hechms-document.html pero está en ingles, razón por la cual se ha hecho este texto en español, aunque si realmente queréis sacarle todo el jugo al programita tendréis que leeros el manual oficial. Por si alguien no sabe de que va el programa, decir que es un software que permite simular transformación de lluvia histórica o hipotética en escurrimiento, a través de un sistema que integra diferentes métodos hidrológicos ya sean concentrados o distribuidos para el transito de caudales, y con esto es suficiente. Si te suena a chino entonces es que no lo necesitas para nada.

CONFIGURACION INICIAL.

Primero de to, para que el programa funcione sin cascarse, os vais al panel de control de vuestro ordenador, y donde aquello de la Configuración regional, ponéis como símbolo decimal el punto, y no la coma que es como aparecerá por defecto. En Windows XP esta en Opciones regionales/Personalizar. Con respecto a XP, decir que la versión 2.2.2 del programa, cuando se instala suelta un mensaje diciendo que no esta preparada para funcionar sobre este SO, pero no le hagáis mucho caso, a lo mas el programa se espantara en algún momento y os dejara colgados, por lo cual es conveniente que grabéis cada paso que realicéis por si las moscas (la espada de Damocles cuelga pero nunca sabes cuando caerá). Po bien, arrancamos el programa y lo configuramos para que furule en latín, y con esto quiero decir que le vamos a poner el Sistema Internacional de Medida, y no el de los ingleses, que como todos sabéis circulan por el lado contrario y miden las cosas con los pies y los pulgares de las manos. Eso esta en File/Project attributes/Units. Lo ponemos en System internacional tanto para Basin model como para Meteorologic model. Y ya que estamos ahí, vamos a configurarlo para introducir el modelo que voy a explicar, a saber:

• Met default, lo dejamos en Precipitation: User hyetogram y en Evapotranspiration: No evapotranspiration, eso quiere decir que las lluvia a considerar la vamos a meter a huevo, o sea, un hietograma con los datos de precipitación (diferencial o acumulada) para el intervalo de tiempo considerado. Esta se supone que es nuestra tormenta de proyecto o lo que sea. También quiere decir que no consideraremos el efecto de la evapotranspiración.

• Basin options, activamos la casilla Allow subbasin and source flow ratios in Basin model. También activaremos la casilla de Compute local flow in junctions.

• Basin defaults, ponemos Loss method: SCS curve No, que quiere decir que vamos a caracterizar cada subcuenca con los números de curva que tiene el suelo según la clasificación del SCS, y esto usaremos como método de estimación de pérdidas. Este numero varia entre 100 para suelos impermeables y 30 para suelos con tasas muy altas de infiltración. Aquí tienes la tabla que ellos usan por si la necesitas:

• Grupo A: Arena profunda, suelos profundos depositados por el viento, limos

agregados. • Grupo B: Suelos poco profundos depositados por el viento, marga arenosa. • Grupo C: Margas arcillosas, margas arenosas poco profundas, suelos con alto

contenido de arcilla. • Grupo D: Suelos expansivos, arcillas altamente plásticas.

Para hallar el índice de abstracción inicial de este método (initial loss, o lo que

se queda el terreno antes de empezar a escurrir el agua), primero se calcula

25400254S

CN= −

, en mm. y después se hace

Ia = 0,2 *S El parámetro S es lo que ellos llaman Máxima Retención Potencial del suelo, y

tras la suposición (derivada de estudios empíricos) de que la abstracción inicial es el 20% de la abstracción máxima del suelo (de ahí sale el 0,2 de la formula Ia = 0,2 *S), terminan calculando el índice de abstracción inicial.

También es valido aceptar

Ia = CC*Po, siendo • Po el umbral de escorrentía que obtenemos de la clasificación de las

tablas del MOPU. • CC el coeficiente corrector del umbral de escorrentía que se saca del

mapita del mismo nombre. Con esto ganaremos en precisión pues el método del MOPU esta adaptado a nuestra idiosincrasia cultural e hidrológica, incluidas las cabras monteses y los incendios veraniegos. Ahora bien, puesto que el programa pedirá tanto el CN (SCS Curve No) como el Ia (Initial Loss) y ambos están relacionados, si hemos introducido un Ia extraído del método del MOPU entonces deberíamos calcular el CN correspondiente de la siguiente manera:

En cualquier caso, no estaría de más como medida de precaución el comparar los CN obtenidos de esta manera con los que obtendríamos usando directamente la tabla del SCS.

NOTA1: Se recuerda que el factor 0,2 de la formula Ia = 0,2 *S se basa en la hipótesis del SCS de que la abstracción inicial es del 20% de la abstracción máxima del suelo. Si se desea otro valor basta sustituir el 0,2 por el coeficiente deseado. NOTA2: En el proyecto de ejemplo se ha calculado el CN por un lado usando la tabla del SCS y el Ia por otro usando las tablas del MOPU. No se recomienda hacerlo así. NOTA3: La tabla original para los CN es esta: ftp://ftp.wcc.nrcs.usda.gov/downloads/hydrology_hydraulics/tr55/tr55.pdf

Bueno, pues aparte de eso, seguimos con los menús. Ponemos Transform: SCS

UH, y con eso estamos considerando que usamos los hidrográmas unitarios del SCS como método de transformación lluvia-escorrentía. Este método lleva como parámetro el tiempo de retardo, y usamos:

Tlag = 0,35*Tc para España, siendo • T lag, tiempo de retardo en horas o minutos (diferencia de tiempo entre

el centroide del hietograma efectivo y el pico del hidrograma unitario). • Tc, tiempo de concentración, que es el tiempo que tarda una gota de agua

en trasladarse desde el punto más alejado de la subcuenca hasta la salida de esta (realmente no corresponde al recorrido mas largo de la gota de agua, sino al mas dilatado en el tiempo, y en esto influyen la longitud de cada recorrido y su pendiente particular).

Seguimos; Baseflow: No baseflow, y con esto nos olvidamos del flujo subterráneo; Channel routing: Muskingum Cunge Std, y esto es para aplicar el método de Muskingum-Cunge a la hora de considerar el tránsito de caudales a lo largo del cauce (método de propagación de hidrográmas). Este método lleva como parámetros:

• X = entre 0,3 y 0,35 para España (este parámetro varia entre 0 y 0,5. En cauces naturales muy caudalosos y de baja pendiente, X suele ser próximo a 0 y será más cercano a 0,5 cuanta más pendiente y menos caudal tenga el cauce).

• N = 2 para Subreaches o subtramos. • K = 0,6*Tc’ , siendo

o K el tiempo de tránsito de la onda de avenida a través del tramo considerado (en horas).

o Tc’ el tiempo de concentración en horas POR EL CAUCE PRINCIPAL de la subcuenca (no confundir con el anterior), y con esto aviso de que no le pongáis el tiempo de concentración para el recorrido mas largo de la gota de agua en la subcuenca. Esto es así porque Muskingum se usa para saber como se propaga el caudal por el tramo de cauce principal de las subcuencas, que es el cauce que recoge el agua de los distintos subcauces que tiene la subcuenca.

Bien, pues hasta aquí esta parte. NOTA: He recibido algunos correos electrónicos haciéndome notar que tanto en el manual oficial del HEC-HMS como en el documento de Francisco Javier Sánchez San Román (Ver http://web.usal.es/~javisan/hidro/Complementos/Hec-hms_manual.pdf ) se usa X=0.2. Como aclaración al respecto, cito textualmente a Leonardo S. Nanía (Ver http://www.puertosycostas.com/pyc/html/docente/apuntes/Transformaci_2003.pdf ): Donde X es un factor de ponderación tal que puede tomar valores entre 0 y 0,5, en función de la forma de almacenamiento en cuña. Cuando X = 0, no existe cuña, no hay curva de remanso y el almacenamiento en el cauce será tipo embalse: S = KQ. En este caso se produciría la máxima atenuación posible. Cuando X = 0,5; se dice que la cuña está completamente desarrollada y no existiría atenuación alguna del pico. En cauces naturales muy caudalosos y de baja pendiente, X suele ser próximo a 0 y será más cercano a 0,5 cuanta más pendiente y menos caudal tenga el cauce. En ríos españoles, en general poco caudalosos, se puede tomar como media un valor de 0,3 a 0,35.

EL MODELO DE LA CUENCA.

Ahora entramos en Component/Basin model/New, y nos hacemos nuestro modelo de cuenca. Le ponemos un nombre y descripción, le damos a OK y nos sale una pantalla mu chula, como pa dibujar cosas, y eso es lo que vamos a hacer. Vamos a ver una serie de componentes a la izquierda, y voy a explicar los básicos:

• Subbasin es subcuenca, y pondremos tantas como tenga nuestra cuenca. Este elemento se caracteriza porque no recibe flujo entrante y produce un solo flujo saliente, el que se genera en esa subcuenca a partir de los datos meteorológicos.

• Reach es cauce o flujo, y representa el movimiento de agua de una subcuenca a otra. Este elemento se caracteriza porque recibe uno o varios flujos entrantes y produce un solo flujo saliente. Los flujos entrantes provienen de otros elementos de la cuenca, como por ejemplo las subcuencas. Es importante saber que las subcuencas de cabecera o mas alta no llevan reach, es decir, el primer reach va desde la salida de la subcuenca mas alta hasta la salida de la subcuenca que le sigue, o sea, que los parámetros para el transito de caudales para la subcuenca mas alta no se tendrán en cuenta ni es necesario calcularlos pues no se considera flujo en ella, sino a partir de la primera siguiente. También es importante aclarar que el agua que recoge la subcuenca se sitúa a la salida de ella, o sea, justo en el inicio del cauce de la subcuenca que le sigue. En el ejemplo volveremos a remarcar estos detalles.

• Junction es una unión de flujos o cauces, con lo cual si nuestra cuenca esta ramificada se usara para juntar los reach de dos subcuencas cuyos cauces confluyan en un punto, se supone que este punto es el inicio de la subcuenca a donde ambas vierten o confluyen. Este elemento se caracteriza porque recibe uno o varios flujos entrantes y produce un solo flujo saliente.

• Sink es la salida de la cuenca (sumidero), ya sea el mar o el vértice mas bajo de esta, y en ese punto es donde se supone que miraremos el hidrograma para saber cuanto caudal nos da la cuenca para según que tormenta, sobre todo por si no es conveniente andar por allí pescando lucios cuando esto ocurra. Este elemento se caracteriza porque recibe uno o varios flujos entrantes y no produce flujo saliente.

Bien, pos ahora vamos a aprender a modelizar la cuenca y después ya le meteremos datos a cada cacharro de esos. Empezamos con una subcuenca (subbasin), y para ello colocamos el cursor sobre el fondo gris de la pantalla, pulsamos el botón derecho del ratón, y aparece un submenú, pues aun con el botón derecho pulsado (no lo sueltes porque entonces el submenú desaparece, como los amigos cuando les prestas dinero) nos vamos a New element, y en el submenú que aparece nos vamos a Subbasin. Soltamos el botón derecho y se nos queda el cursor en cruz, tras lo cual hacemos click con el botón izquierdo en cualquier punto de la pantalla y nos aparece un dibu muy mono a lo Heidi que es nuestra primera subcuenca. También podemos simplemente hacer click sobre el icono correspondiente en la barra de la izquierda (Elements), y arrastrarlo hasta la pantalla. Bien, ahora vamos a dibujar un flujo, que tiene el mismo procedimiento de antes pero eligiendo reach en la lista de elementos, y nos aparece una línea cruzada sobre la pantalla ¿y ahora que hacemos con el cuadrito y la raya? Pues pincha el reach y ponlo así a tu gusto, mas largo o mas corto, pinzando y moviendo sus extremos, como las líneas de AutoCAD. Ahora colocamos el cursor encima de la subcuenca y pinchamos con el derecho del ratón, y en el menú que aparece seleccionamos Connect downstream, y cuando se ponga el cursor en cruz hacemos click con el izquierdo sobre el extremo superior del reach y entonces aparece una rayita azul que dice que el agua que cae sobre esa subcuenca baja en canal por la línea de flujo dibujada. Bueno, pos ahora hacemos otra subbasin y otro reach y los unimos (idem que antes), y después unimos con un Connect downstream el extremo superior del segundo Reach con el extremo inferior del primer Reach que dibujamos. Luego hacemos un

junction, y un reach, y otras subbasin y otros reach, y un sink, hasta que formemos algo como mi modelo. Si necesitas borrar elementos tienes en el submenú las opciones de Delete elements, aunque también sirve el Suprime del teclado, y si tienes que quitar alguna conexión porque se te ha ido a donde no querías (sucede hasta que aprendes las reglas de creación del programa, siempre se conecta desde arriba hacia abajo) tienes en el submenú la opción de Delete connection. Te tiene que quedar algo como esto:

que corresponde a esta cuenca, con salida al mar (por eso no tiene vértice al final, sino una porción de línea costera) y con una divisoria central que separa dos cauces los cuales confluyen en la subcuenca 3:

Espero que quede claro lo de que las subcuenca 1 y 4 no tienen reach. Obsérvese que el sink-1 corresponde al final de la cuenca (salida del cauce al mar), que es el punto mas bajo de la subcuenca 3 y que el junction-1 es la confluencia de las subcuencas 2 y 5 en el inicio de la subcuenca 3. Los caudales de lluvia recogidos por cada subcuenca (subbasin) se añaden en el punto de salida del cauce o punto mas bajo de cada una de estas. Menu para las cuencas Pos ahora vamos a meterle características a las subcuencas y a los flujos. Colocamos el cursor encima de subbasin-1, hacemos click en el botón derecho del ratón y en el menú que nos aparece seleccionamos Edit, y aparece una pantalla donde le vamos a meter en la pestaña Loss rate (donde ya tenemos seleccionado el método SCS Curve No ) un nombre en cristiano (algo así como SUBCUENCA 1), una descripción y su área en Km2. Además metemos la abstracción inicial (Initial loss), identificado anteriormente como la Ia (mm), y el numero de curva (SCS Curve No) hallado según las tablas o bien deducido a partir de la formula expuesta para un Ia extraido de las tablas del MOPU. Comentar que tenemos una casilla llamada Impervious %. Este parámetro es el % de área impermeable que tenemos en la subcuenca, y se deja a cero siempre que lo hayamos tenido en cuenta a la hora de calcular el CN ponderado. Es decir, si en el CN ponderado de la cuenca (que es la suma de los CN de cada área definida de la subcuenca multiplicada por el tanto por ciento unitario que ocupa sobre esta) ya incluimos este área impermeable con su correspondiente CN, entonces la casilla se deja a cero. Si no fue así y no introdujimos tal área en el CN ponderado, entonces ahí colocaremos el % que tiene respecto a al subcuenca.

NOTA: Se supone que partimos de una clasificación de usos del suelo, que junto con la textura o grupo hidrológico de este nos permitirá hallar los CN o Po de cada parcela clasificada ayudándonos de las tablas creadas para esto (la del método SCS o la del MOPU). A parir de ahí sacaremos el CN o Po ponderado para cada subcuenca. Con respecto a la ponderación del Po, comentar que en el método racional clásicamente lo que se hace es ponderar los coeficientes de escorrentía (C). Simplemente, aclarar que puesto que la formula que hay entre el Po y el C para el método racional no es lineal, ambas cosas (ponderar el Po o ponderar el C) no dan el mismo resultado.

Ahora nos vamos a la pestaña Transform el tiempo de retardo (SCS Lag), ya sea en minutos o en horas, según elijamos en el menú desplegable que hay a la derecha del campo de introducción del valor.

Hacemos lo mismo con el resto de subcuencas. Menú para los cauces Ahora vamos con los parámetros para los reach. Ya se ha explicado básicamente que parámetros lleva en su definición (X=0,35, Number of Subreaches=2, K=0,6*Tc’)

La tabla de propiedades para cauces y subcuencas que he introducido es esta:

Subcuenca Área(Km2) Tlag (min) K (h) N X Ia (mm) CN

(mm) S1 16,73 40.91 1,169 2 0.35 69 68 S2 12,40 53.55 1,530 2 0.35 63 71 S3 6,10 33.01 0,888 2 0.35 48 83 S4 13,11 40.60 1,152 2 0.35 62 72 S5 8,24 55.70 1,555 2 0.35 67 70

Y el modelo me ha quedado finalmente de esta forma:

CONTROL.

Ahora le asignamos un control, que es el bicho virtual que va a observar como circula el caudal a través de la cuenca. Nos vamos a Component/Control specification/New, le ponemos nombre y descripción y le damos a OK, y en el siguiente menú le ponemos el día en que caerá la tormenta (Starting date y Ending date), un intervalo de tiempo (Time interval) que sea menor que el 29% del intervalo de tiempo que se usaremos para meter los datos de los pluviómetros (si no el programa protesta, y no tengo ni idea del porque), y el inicio y final del tiempo de observación lluvia (Starting time y Ending time), que tendrá que ser mayor que el tiempo que se supondrá que dura la lluvia, porque si no hacemos así entonces no le dará tiempo a observar como baja todo el caudal y por lo tanto no tendremos hidrográmas completos (obvio que el caudal termina de pasar por la salida de la cuenca tiempo después de dejar de llover)

PLUVIOMETROS.

Ahora vamos a meter unos datos de lluvia en los pluviómetros. Decir que el programa esta preparado para meter datos de pluviómetros reales, con lo cual un solo modelo meteorológico puede tener varios gages (pluviómetros) y estos gages pueden llevar sus correspondientes coordenadas geográficas y datos particulares y tal y cual. Pero nosotros vamos a ser mas brutos que todo eso. Si tenemos varias tormentas de proyecto para diferentes periodos de retorno, nos creamos varios modelos meteorológicos (uno por cada periodo de retorno) y en cada modelo consideramos que existe un solo pluviómetro que no importa donde coño esté situado, y suponemos que ese pluviómetro ha recogido la serie de datos de la tormenta de proyecto. Es decir, supones que un pluviómetro ficticio representara la lluvia que caerá sobre esa cuenca (en todas las subcuencas) y le introducimos los datos de dicha lluvia. Pos vamos allá. Nos metemos en Data/Precipitation gages, y en el próximo menú nos metemos en, Edit/Add gage, y en la pantallita que nos sale pos seleccionamos en el menú desplegable Data Type: Incremental precipitation, si es que tenemos los datos por incrementos, o sea, la lluvia que cae esta medida cada 20 minutos o cada tantos minutos del intervalo de tiempo considerado en nuestra tormenta de proyecto. Ponemos también Units: Millimeters y dejamos activada la casilla de Manual entry:

le damos a OK y ahora nos sale otro menú donde metemos el intervalo de tiempo considerado (Time interval), el día de la lluvia, que será el mismo que se introdujo en el control y el cual puede ser cualquier día del mundo existente (Start date y End date); las horas de inicio y final de la lluvia (Start time y End time), que coincidirán en su inicio con el tiempo de inicio del control, y que obviamente corresponderá a un intervalo de tiempo mayor o igual que el tiempo de concentración total para la cuenca (para poder obtener el caudal máximo, se supone). La hora de finalización de la lluvia habrá de ser menor que la hora de finalización del control, ya hemos comentado eso antes.

Le damos otra vez a OK y ya nos aparece nuestra tablita para empezar a meter los datos de lluvia (milímetros caídos, olvídate de intensidades). Yo le he puesto una lluvia para el 1 de febrero del 2004 desde las 12 de la noche hasta las 4:40 de la mañana, entre otras cosas porque el tiempo de concentración para mi cuenca es de 266 minutos, así que he considerado una lluvia de 280 minutos (para cuadrar los bloques). Acuérdate de meter las fechas en ingles o el programa protestará. De intervalo de tiempo tengo 20 minutos, y la lluvia en incrementos, no acumulada. Algo como esto:

(NOTA: Ver ANEXO 1: TORMENTA DE PROYECTO, para mas detalles)

que correspondería a la siguiente entrada de datos:

Al final el Precipitation manager nos tiene que mostrar las diferentes lluvias (serie de datos pluviómetros) que hemos introducido. Yo he metido 4 tormentas de diseño para los periodos de retorno de 2, 10, 50 y 200 años:

MODELOS METEOROLOGICOS.

Una vez hemos metidos tantos gages como lluvias a considerar y creadas y definidas las subcuencas, entonces creamos los modelos meteorológicos en Component/Meteorologycal model/New; le ponemos el nombre y descripción en el menú y le damos a OK,

luego nos aparece un menú donde le damos a Subbasin list, arriba a la derecha, y aparece otro menú donde le damos a Add debajo de Basin 1 (la cuenca 1) y nos aparecen todas las subcuencas que tenemos en dicha cuenca (SUBCUENCA 1, SUBCUENCA 2, etc…), le damos a OK,

y tenemos otra vez el anterior menú donde vamos a decirle al programa que para ese modelo meteorológico aplicamos el pluviómetro adecuado para todas y cada una de las subcuencas, es decir, en ese modelo caerá la tormenta de proyecto (representada por su correspondiente gage o pluviómetro) en todas las subcuencas que componen la cuenca (para el periodo de retorno que dicho modelo concreto representa), o dicho de otra forma, llevamos la tormenta de proyecto del periodo dado a toda la cuenca a través del pluviómetro que contiene los datos de esa tormenta, y ese será el primer modelo. Bueno, pues esto se hace pinchando en el campo de GageID, y entonces se abre un menú desplegable para cada subcuenca desde donde podemos elegir entre los distintos gages

creados anteriormente. Seleccionamos el Pluviómetro 1 para las 5 subcuencas en el modelo Meteorológico 1.

Una vez terminado le damos a OK y creamos un nuevo modelo meteorológico para la tormenta de proyecto del siguiente periodo de retorno. Al final nuestro proyecto quedara con los siguientes componentes, mas los pluviómetros

CONFIGURACIONES DE TRABAJO.

Bien, pues hacemos doble click en Basin 1 y nos volvemos a meter en la pantalla grafica para la cuenca (Basin model). Ahora lo que vamos a hacer es establecer distintas configuraciones para que trabaje el programa, es decir, las distintas hipótesis de trabajo para que este realice sus cálculos. Para ello, entramos en Simulate/Run configuration, y nos sale la pantalla desde la cual añadir las distintas configuraciones

Así pues, en nuestro ejemplo vamos a crear 4 configuraciones (Run 1 hasta Run 4), las cuales tienen la misma cuenca, el mismo control, pero un modelo meteorológico distinto, aquel que lleva el pluviómetro con las diferentes tormentas según que periodos de retorno. Se entiende, ¿no? Para esto basta con seleccionar en cada apartado de la ventana el elemento que interviene en el modelo concreto y después darle a OK. Bien, pues con esto como que ya vamos acabando. Ahora nos metemos otra vez en el menú Simulate y elegimos el Run1, que es el de la tormenta de 2 años. A continuación entramos de nuevo en Simulate y seleccionamos Compute <Run1>, y con esto el programa ya empieza a calcular.

LISTADO DE DATOS.

Para ver los datos generados por el programa podemos seleccionar en los menús desplegables del modelo de cuenca la opción View/Global summary table, o bien podemos situar el puntero del ratón sobre cualquiera de los elementos del modelo, darle al botón derecho y seleccionar cualquiera de las opciones del submenú View Results. Comentar que cms son cubic meters per second, esto es, m3/seg, y es la unidad con la que se miden los caudales. Los hidrográmas se ven en View results/Graph.

DESPEDIDA.

Bueno, pues esto ya esta, si a alguien no le sale el modelo es que me he olvidao de explicar algo. Me escribís un mail a itspanish@gmail.com y me lo contáis. Aparte del manejo del programa, si alguien necesita formación teórica sobre el método del SCS, el Racional y el de Muskingum, le recomiendo estas dos paginas web: http://web.usal.es/~javisan/hidro/ http://www.puertosycostas.com/pyc/html/docente/apuntes.asp El método del MOPU para el cálculo de caudales de referencia lo tenéis en esta página http://www.carreteros.org/drenaje/5_2ic/apartados/2.htm o bien en esta dirección en formato PDF http://web.usal.es/~javisan/hidro/Complementos/Inst5_2_IC.pdf Y esto es todo.

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http://itspanish.foro.st/ http://www.itspanish.org/ http://www.itspanish.tk/ itspanish@gmail.com

ANEXO 1: TORMENTA DE PROYECTO.

Uno de los puntos fundamentales para obtener un diagrama de cualquier periodo de retorno es ver cuál es la lluvia de diseño y cómo se reparte en el tiempo. Para ello hay varios métodos, usando en nuestro caso el de los bloques alternados, dada su sencillez y su claro significado físico. Vamos a resumir cual es el proceso del mismo, que nos permite obtener la llamada tormenta de proyecto en forma de una sucesión de bloques de igual duración donde en cada uno de ellos llueve distinto, dándose el valor máximo a mitad de la duración considerada:

• Determinación de la duración de la lluvia: Por definición, la duración de la lluvia más desfavorable y que provoca mayor pico de caudal de hidrograma es la del tiempo de concentración, que es el momento a partir del cual toda la superficie de la cuenca aporta agua en nuestra sección de estudio. Si la duración es menor, hay parte de la superficie de la cuenca que no aporta agua, por lo que el pico de caudal será menor, y si la duración es mayor el pico es el mismo que cuando tomamos como duración el tiempo de concentración de la cuenca, ya que la superficie de agua es la misma, no aumenta. En nuestro caso, el tiempo de concentración de la cuenca es de 4.43 horas (o lo que es igual 266 minutos), que será el que tomaremos.

• Determinación de los intervalos de lluvia: Ésta se toma de manera que tengamos entre

10 y 20 bloques de lluvia en la tormenta de proyecto, aproximándonos más a 20 cuanto mayor sea el tiempo de concentración. Aquí decidimos tomar 20 minutos, resultando 14 bloques totales (tormenta de 280 minutos).

• Deducción de los valores de intensidad de precipitación para cada una de las duraciones

acumuladas de los intervalos considerados (20, 40 ... y 280 minutos): Para ello tomamos la curva IDF sintética que se describe en la Instrucción 5.2.-IC. de Drenaje Superficial del MOPU, a saber:

0.1 0.1

0.1 0.1(28 )

1 28 124

24

*( )D

D

II I

I

−−=

o ID (mm/h) = Intensidad de precipitación correspondiente a una duración D. o I24 (mm/h) = Intensidad de precipitación correspondiente a una duración de 24 horas. Es igual a P24/24. o D (h) = Duración de la precipitación buscada. o (I1/I24)= Índice que varía según la situación geográfica, siendo su valor en nuestro caso igual a 9,83 según el mapa de la Instrucción de Carreteras 5.2-IC que se muestra a continuación:

• Obtención de la profundidad máxima de precipitación acumulada como el producto de la intensidad calculada por su duración correspondiente.

• Calcular la profundidad que le corresponde a cada uno de los bloques considerados

desacumulando los valores obtenidos en el punto anterior.

• Reducir estos últimos valores de lluvia a intensidad dividiendo por la duración del intervalo de lluvia en horas (20 minutos = 0.33 horas), para tener mm/h.

• Ordenar los bloques de manera que el mayor valor quede en el centro, y los siguientes

alternativamente a derecha e izquierda del central.

NOTA1: Hay una tabla de Excel llamada TormentaProyecto.xls donde se detallan los cálculos para las tormentas de proyecto según distintos periodos de retorno. NOTA2: Hay un detalle relativo a este método que me despisto en su momento, y es que según el numero de bloques que tomes la precipitación total varia (hacer sumatorio de la fila Precip (mm) en la tabla de Excel). Esto provoca que los caudales que finalmente nos muestra el programa difieran, en algunos casos significativamente, según los bloques formados para la tormenta de proyecto. Se avisa, pues, de tal circunstancia.