1. Hidrograma Unitario 2017-1.pdf

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HIDROLOGIA HIDROGRAMA UNITARIO

Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

2017-1 Hidrología- Pregrado

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HIDROGRAMA Una lluvia intensa genera un hidrograma de crecientes en una corriente, al convertir la lluvia bruta en lluvia neta.

Recordemos la definición del hidrograma: Se define como la representación gráfica del tránsito de una creciente o el cambio del caudal respecto al tiempo generado por lluvias intensas.

Se elimina el caudal base y se transforma en un hidrograma efectivo. Hidrología- Pregrado

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IMPORTACIÓN DE LA CONDICIÓN ANTECEDENTE EN EL HIDROGRAMA Pico del hidrograma

Entre más saturado este el suelo, menor serán las abstracciones iniciales y por tanto la infiltración, creando una mayor eficiencia entre lo que llueve y lo que escurre. Caudal Base

El hidrograma de escorrentía directa cambiará a medida que cambia el VOLUMEN total de lluvia (lluvia bruta): Un hidrograma puede cambiar debido al cambio del pico del hidrograma y las condiciones del FLUJO BASE INFLUENCIA POR EL COEFICIENTE Determinado a partir de las condiciones DE ESCORRENTIA antecedentes Hidrología- Pregrado

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HIDROGRAMA DE ESCORRENTÍA NETA Se debe recordar que por los efectos de las abstracciones iniciales el hidrograma que genera la creciente, contiene un volumen de agua “encharcada” que junto con el caudal normal o promedio del río genera el denominado FLUJO BASE. El cual se puede determinar por los conceptos de la curva de infiltración o con metodología gráficas.

Lluvia Neta: Lluvia Bruta – Flujo Base

HIDROGRAMA NETO

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METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN HIDROGRAMA DE ESCORRENTÍA NETA Existen algunos método gráficos, los cuales a partir de una serie de rectas, dividen el hidrograma de escorrentía, en su sección neta y en su flujo base.

Lluvia intensa con múltiples impulso (lluvia compuesta)

Hidrograma de escorrentía neta

Métodos Gráficos. Flujo Base Hidrología- Pregrado

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METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN HIDROGRAMA DE ESCORRENTÍA NETA Método de la línea recta.

Se traza una recta la cual corte el punto de inflexión E del hidrograma de escorrentía brutal, desde la tangente del inicio del hidrograma

La parte superior corresponde al hidrograma de escorrentía Neta. La parte inferior corresponde al caudal base. Hidrología- Pregrado

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METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN HIDROGRAMA DE ESCORRENTÍA NETA Método de las dos líneas recta.

Se traza una recta tangente desde el inicio del hidrograma a la línea central del hidrograma y desde allí se traza una recta al punto de inflexión E. La parte superior corresponde al hidrograma de escorrentía Neta. La parte inferior corresponde al caudal base. Hidrología- Pregrado

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METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN HIDROGRAMA DE ESCORRENTÍA NETA Método de la línea curva

Se traza rectas tangentes desde el inicio del hidrograma a la línea central del hidrograma y desde punto de inflexión E, trazando una curva entre tangentes. La parte superior corresponde al hidrograma de escorrentía Neta. La parte inferior corresponde al caudal base. Hidrología- Pregrado

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Determinación del Punto de Inflexión del Hidrograma

Todas las metodologías gráficas se basan en el punto de inflexión. Ahora nos concentraremos en las distintas metodologías para le determinación de dicho punto del hidrograma de escorrentía bruta. Método Visual.

Consiste en la determinación a “ojo” del punto de inflexión, el cual define el inicio de la curva de agotamiento.

La curva de agotamiento se define como la curva en la cual se empalma el hidrograma de la creciente con el caudal base del río o la corriente. Hidrología- Pregrado

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Determinación del Punto de Inflexión del Hidrograma Método Empírico de Linsley.

Consiste en la determinación del tiempo en días, medido desde el pico del hidrograma hasta el punto de inflexión a partir de una línea horizontal.

Donde N: Es el tiempo medido desde el pico al punto de inflexión medido en días.

A: Es el área de la cuenca hidrográfica en km².

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Determinación del Punto de Inflexión del Hidrograma Método Gráfico

Este método consiste en dibujar en papel semilogarítmico la curva de descenso y agotamiento. Es conveniente cuando la curva comprendida entre D y E o curva de descenso y la curva de agotamiento se representan de la siguiente manera:

Donde Q: Ordenada del hidrograma de crecientes para el tiempo t

Qo: Ordenada del hidrograma de crecientes para el tiempo to K: Constante que depende de la hoya.

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Método Gráfico

Tomando logaritmo a la ecuación anterior

Curva de agotamiento Curva de descenso

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RESUMEN DE TODOS LOS MÉTODOS PARA LA DETERMINACÍÓN DEL CAUDAL BASE

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HIDROGRAMA UNITARIO

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Se define como el hidrograma de escorrentía superficial resultante de un volumen unitario de lluvia neta, uniformemente distribuido en el espacio y en el tiempo

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HIDROGRAMA UNITARIO

Lluvia Bruta

Hidrograma Unitario Adimensional

Hidrograma Total o Bruto

Hidrograma Unitario

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Se elimina el caudal base de la corriente

Hidrograma de escorrentía neta

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USOS HIDROGRAMA UNITARIO

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A partir de un hidrograma Unitario para una CUENCA dada determinada a partir de un lluvia intensa es posible realizar el hidrograma de otra lluvia intensa para la misma cuenca pero diferente evento.

Los hidrograma tienen nombre y apellido: La duración de intervalo escogido y las unidades con las cuales se determinado. Por ejemplo: H. U. de 6 horas con m³/s-cm de unidad.

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CONDICIONES HIPÓTESIS DEL HIDROGRAMA UNITARIO

𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 1 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2 = 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 1 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 2

𝐻. 𝑈. =

Una lluvia compuesta es igual a los efectos de la suma de los eventos de lluvias simples por impulso.

𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 2 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 2

Puedo despejar el hidrograma de la nueva lluvia

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CONDICIONES HIPÓTESIS DEL HIDROGRAMA UNITARIO Tiempo base o tiempo total del hidrograma es igual al tiempo de la lluvia (Tr) más el tiempo de concentración

Por cada cuenca existe un hidrograma unitario.

El área bajo la curva de H. U. debe ser igual a 1.

La intensidad de lluvia generado a partir de un H.U. es igual a 1 cm/h 18

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USOS CONCRETOS DEL HIDROGRAMA UNITARIO Convolución

Si conozco el hidrograma unitario de la cuenca de un evento de lluvia Px puedo determinar el hidrograma de escorrentía neto de un evento de lluvia Py

Determinar un Hidrograma a partir de una lluvia y del H.U

Calcular los volúmenes de lluvia a partir del hidrograma Unitario con las características geográficas de la cuenca.

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USOS CONCRETOS DEL HIDROGRAMA UNITARIO

Distintas organizaciones han determinado H.U SINTÉTICOS (adimensional) el cual sin importar el tipo de hoya hidrográfica es posible determinar un H. U. dimensional a partir de las características geográficas y del histograma de un evento de lluvia; por tanto el caudal máximo de un evento futuro (caudal pico para un TR definido).

Comparar que tan propenso es una creciente para distintas hoyas.

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PASOS PARA DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO

Cada impulso de lluvia sencillo genera un hidrograma unitario, que al sumarse linealmente entre impulsos compuesto, se determina el hidrograma total unitario del evento de lluvia total o compuesto.

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PASOS PARA DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO

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PASOS PARA DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO

PRECIPITACIÓN MEDIA DE LA HOYA Y DETERMINACIÓN DE LOS IMPULSOS

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PASOS 1, 2 Y 3PARA DETERMINAR UN H.U

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PASOS PARA DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO

Determinar la lluvia efectiva Determinar la duración del Hidrograma de escorrentía como Tr+Tc=Tb

Dividir el hidrograma neto de escorrentía en:

La lámina de agua de la escorrentía directa (he):

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He: Qe/Ac 25

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PASOS 4, 5 Y 6 PARA DETERMINAR UN H.U

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PASOS PARA DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO

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PASOS 7 AL 10 PARA DETERMINAR UN H.U

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RESULTADOS DEL H.U.

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HIDROGRAMA UNITARIO A PARTIR DE TORMENTAS COMPLEJAS

La suma lineal desfasada de los hidrograma unitarios de cada impulso de lluvia simple, es igual al hidrograma unitario total del evento compuesto. Hidrología- Pregrado

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HIDROGRAMA DE ESCORRENTIA A PARTIR DE TORMENTAS COMPLEJAS Y DEL H.U Determinación del hidrograma unitario a partir de una lluvia compuesta.

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HIDROGRAMA DE ESCORRENTIA A PARTIR DE TORMENTAS COMPLEJAS Y DEL H.U

Si poseo un hidrograma unitario de una cuenca evaluada y una lluvia neta compuesta puede determinar el hidrograma de la creciente

𝑈𝑖: 𝐸𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜

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DETERMINACIÓN DEL H.U. A PARTIR DE UNA LLUVIA COMPUESTA

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DETERMINACIÓN DE UN HIDROGRAMA UNITARIO DE UNA DURACIÓN D1 A PARTIR DE UN H.U DE DURACIÓN T2 Es posible determinar el H.U para una duración Di a partir de un H.U de duración Dj a partir del método de SUPERPOSICIÓN: Realizando los desfases múltiplos necesarios.

Método Similar al utilizado en la curva “S”

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TAREA

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1. INVESTIGAR EL PROCEDIMIENTO QUE SE NECESITA PARA DETERMINAR UNA CURVA “S” a partir de un hidrograma 2. INVESTIGAR CÓMO A PARTIR DE UNA CURVA “S” Y HIDROGRAMA UNITARIO CON DURACIÓN D1 DETERMINAR UN HIDROGRAMA UNITARIO DE DURACIÓN D2.

Ver pista en la siguiente diapositiva: EJEMPO RESUELTO.

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PISTA PARA LA APLICACIÓN DE LA CURVA S

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FIN Hidrología- Pregrado

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