valoración de parámetros en la modelacion hidrologica de Áreas urbanas

8/18/2019 Valoración de Parámetros en la Modelacion Hidrologica de Áreas Urbanas

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VALORACIÓN DE PARÁMETROS EN LA MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE ÁREASURBANAS PLANAS

Depettris, Carlos!"# R$%erto, Ale&a'(ro!"# Pilar, )or*e!"# Galea'o, +a%io"# G-.e/,

Mar0elo!"

(1) Departamento de Hidráulica, Facultad de Ingeniería, UNNE. (2) Becario pregrado de laecretaría !eneral de "iencia # $%cnica, UNNE.

&'enida a Hera *2*, +eitencia (-), "/aco. $E0 2332*. Email0cdepettri4ing.unne.edu.ar

RESUMEN

Las cuencas urbanas del Área Metropolitana del Gran Resistencia están dominadas por la baja

pendiente, por lo cual se hace difícil el escurrimiento de las aguas pluviales hacia los ríos y lagunasque actan como cuerpos receptores del drenaje!" esto se le suma la dificultad de infiltraci#n en el suelo dominantemente arcilloso presente en laregi#n, y el constante aumento de la impermeabili$aci#n por la demanda del desarrollo urbanoconforme pasa el tiempo! "l abordar la modelaci#n hidrol#gica de los eventos pluviales intensos setorna imprescindible lograr una adecuada valoraci#n de los parámetros vinculados con ladominancia de las áreas impermeables y su influencia en la conformaci#n del hidrograma deescurrimiento superficial! %l modelo "R&'(M), a trav*s de su comando +R'-.R), permitedisponer de una herramienta adecuada para representar la distribuci#n temporal de los e/cedentessuperficiales, en tanto puedan convalidarse con informaci#n observada los parámetros propuestos!%n la cuenca denominada 0isterna 123,24ha5, ubicada en la $ona sur del "MGR, el Grupo de-nvestigaci#n del .epartamento de 'idráulica ha podido medir un importante conjunto de eventosocurridos en los ltimos a6os, a partir de observaciones hidrom*tricas en el canal 0olector de la"venida Malvinas "rgentinas! Reali$ada la simulaci#n de los eventos observados se ha procedido aanali$ar en detalle el proceso de asignaci#n de valores a los parámetros más relevantes relacionadoscon la impermeabilidad de la cuenca7 el área impermeable directamente conectada en relaci#n conel área impermeable total, y los factores involucrados en los planos de escurrimiento permeable eimpermeable como la pendiente, la longitud y el coeficiente de rugosidad! %l trabajo permiteobtener conclusiones sobre el rango de adopci#n de valores para los parámetros mencionados en

peque6as cuencas urbanas de baja pendiente y reali$ar consideraciones sobre la verificaci#n de lamodelaci#n cinemática de la cuenca!

Palabras clave: 8arámetros hidrol#gicos, impermeabilidad, calibraci#n, baja pendiente!

mailto:[email protected]:[email protected]


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La cuenca posee un área de aporte de 23,24ha y sus e/cedentes son evacuados mediantecunetas a cielo abierto 1microdrenaje5 que descargan al 0anal 0olector :ur 1macrodrenaje5! %sesistema de $anjas se interconecta por medio de alcantarillas y toda la cuenca descarga al 0anal0olector :ur a trav*s de un conducto ubicado en el centro de la "v! elgrano, cuya pavimentaci#n

fue ejecutada en los ltimos a6os!%n el cuadro nE B se muestran las superficies de aporte determinadas a partir de unaevaluaci#n actuali$ada de las descargas del sistema de drenaje superficial de la cuenca 0isterna!

Cuadro 1: Superficie de aporte de las subcuencas integrantes

:ubcuenca :uperficie 1ha5:an Miguel BD,4A:)%:G(8% 12?? =iviendas5 B


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8or lo que e/iste una relaci#n biunivoca entre q e y, resulta7

q=α ym 1@5

α −m 7 0oeficientes cinemáticos, dependen de la forma, pendiente y rugosidad del plano y delr*gimen del flujo!0onsiderando la variabilidad de la fricci#n y el coeficiente de 0he$y 105 con el r*gimen del flujo, setiene para un flujo completamente turbulento que7

α =1

n S

0

1

2 125

m=5

3 1A5

.erivando 1@5 respecto de / y rempla$ando podemos obtener la ecuaci#n diferencial para flujosuperficial7

α m ym−1 ∂ y

∂ x +

∂ y

∂ t =i 135

:e utili$a el concepto de tiempo de equilibrio, definido como el tiempo que tarda una onda

infinitesimal en trasladarse desde la cabecera de un plano o cuenca hasta la secci#n de salida paraun caudal lateral constante, resultando un parámetro representativo de la respuesta hidrol#gica18edra$a,


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A"l#cab#l#$a$ $el %&$el& $e la &'$a c#'e%()#caLa aplicaci#n del modelo de la onda cinemática está limitada a flujos donde e/iste

preponderancia de las fuer$as de gravedad y fricci#n respecto a las de presi#n e inercia! oolhiser y

Liggett, para evaluar la aplicabilidad de la onda cinemática en flujo superficial, definieron elsiguiente parámetro7

k = So L

yn F r2 1BB5

F r=V n

√ g y n 1B


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La distribuci#n de la precipitaci#n efectiva para la $ona impermeable directamenteconectada se obtiene luego de determinar el almacenamiento por depresiones!

%l modelo a su ve$ reali$a una segunda distribuci#n de precipitaci#n efectiva eliminando las perdidas por infiltraci#n y tambi*n tomando el almacenamiento por depresi#n de la precipitaci#n en

áreas permeables, incorporando el escurrimiento que llega desde el área impermeable no conectada!8ara determinar el porcentaje de áreas impermeables en la cuenca 0isterna se tom# como base imágenes satelitales de


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8ara la determinaci#n del almacenamiento en depresiones, se acepta que sea constante entoda la cuenca! %l modelo puede tomar dos valores diferentes de almacenamiento por depresi#n

para las $onas permeables y las impermeables en la cuenca!%l almacenamiento en las depresiones en $onas impermeables puede calcularse por medio

de la siguiente e/presi#n en funci#n de la pendiente7

d (mm)=0,77 s( )−0,49 1BA5

"l hidrograma de escurrimiento generado en la porci#n impermeable de cuenca se le sumael hidrograma de escurrimiento que se produce en la $ona permeable, generado de la misma maneraconsiderando la precipitaci#n efectiva caída en esta $ona!

%l hidrograma unitario, que asimila a la cuenca un nico embalse lineal, se encuentradefinido por dos parámetros7

• Fiempo al pico 1tp5!• 0oeficiente de almacenamiento del embalse lineal 1P5!

%l tiempo al pico del hidrograma unitario en el modelo es igual a P 1isner, 8! et al!, BDJD,en7 "R'(M) =

K =a( L0,6

n0,6

if 0,4

S0,3 ) 1B35

:iendo7aQ 0onstante de homogeneidad de unidades Q @,2D2 1con P minS5

L Q Longitud del plano de escurrimiento 1m5n Q rugosidad del plano de escurrimientoief Q -ntensidad de precipitaci#n promedio en un tiempo igual a P, centrado en el intervalo

de mayor intensidad 1mmh5

La e/presi#n anterior corresponde a la mitad del tiempo de concentraci#n o tiempo deequilibrio, determinado por la teoría de la onda cinemática!

8or este motivo se debe verificar la e/presi#n mostrada anteriormente 1B257

K F 2≥5

0umpliendo esta condici#n la cuenca es modelable cinemáticamente! 8ara que el flujo seaturbulento se debe verificar tambi*n que7

if ∙ L>4103 1B45

" su ve$, para que la variabilidad espacial de la topografía y rugosidad no incidan en la precisi#n de la modelaci#n se establece la siguiente condici#n7

Ls=0,0391 ! (min )

5

3 ∙ S

1

2 ∙ if (mm/" )2

3

n > L 1BJ5

as "a*)as "ara la %&$elac#.' /*e es)ablece Ar+0-%&


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La adopci#n de los parámetros con que trabaja el modelo permite definir además laslimitaciones de las rutinas para la simulaci#n en cuencas urbanas 1Ma$a et! al, BDD@5, y son7

& La aplicaci#n del comando +R'-.R) está restringida a cuencas con impermeabilidadsuperior a


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Fig. 4. Esquema topológico para la simulación idrológica de la cuenca Cisterna.

PRESENTACIÓN ! AN1ISIS DE RESUTADOS

%l ajuste de los parámetros de la modelaci#n se reali$o considerando siete eventos relevadoscorrespondientes a los días7

•


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Los resultados de la modelaci#n de los siete eventos relevados se presentan en el cuadro 2,donde pueden observarse los valores de los caudales aforados y modelados, como asimismo elcaudal má/imo que el modelo le asigna a cada evento, habida cuenta de que el momento de ladeterminaci#n de campo no coincide con el momento de má/imo escurrimiento!

Cuadro 4: Resumen del proceso de modelación idrológica para los siete e!entos anali"ados.

Las diferencias obtenidas entre los caudales aforados y los modelados son inferiores al


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Figura 5: Modelación del e!ento del 1#$%&$'%1&

%n el cuadro A se presenta un análisis de las condiciones establecidas por el modelo paradeterminar si las subcuencas estudiadas son modelables como onda cinemática, si se verifica lae/istencia de flujo turbulento y si la variabilidad espacial de la topografía y la rugosidad puedenincidir en la precisi#n de la modelaci#n!

Cuadro 5: Condiciones de la modelación como onda cinemática para los siete e!entos simulados.


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CONCUSIONES ! RECOMENDACIONES

La diferencia entre los caudales modelados y aforados han sido inferiores a


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