downloadFiles

advertisement
MANUAL EFECTO DE EL USO DEL
SUELO EN LA TORMENTA
Preparado por:
Fredy Jipson Cueva Castillo.
Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso
Efecto de el uso del suelo en la tormenta es una herramienta de cálculo del:
Laboratorio Virtual de Hidrología
www.hydrovlab.utpl.edu.ec
Universidad Técnica Particular de Loja
Ecuador - 2010
ÍNDICE
Disclamer .................................................................................................................................. 2
MANUAL DEL USO Y TIPO DE SUELO EN LA TORMENTA.......................... 3
1.- DATOS DE ENTRADA .............................................................................................................................. 3
2.- DETERMINAR EL NÚMERO DE LA CURVA ................................................................................. 4
3.- CALCULAR tc .............................................................................................................................................. 7
4.- GRAFICAR HIDROGRAMAS .............................................................................................................. 10
5.- RESULTADOS ............................................................................................................................................ 12
6.- VARIACIÓN DEL NÚMERO DE LA CURVA (CN) .................................................................... 14
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 16
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
1
Disclamer
El autor no se responsabiliza por la aplicación que se le dé a la
presente herramienta y/o por perjuicios directos o indirectos que se
deriven del uso inadecuado de la misma. El mismo que ha sido
desarrollado con fines investigativos, y su confiabilidad está aún en
proceso de evaluación. El uso y aplicación del mismo queda bajo
absoluta responsabilidad del usuario.
Si durante la aplicación de la herramienta “Efecto de el uso del suelo
en la tormenta” surgen inconvenientes, por favor informe sobre el
problema a:[email protected] [email protected]
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
2
MANUAL DEL USO Y TIPO DE SUELO EN LA
TORMENTA
1.- DATOS DE ENTRADA
Se procede a ingresar las características morfológicas y geométricas de la cuenca,
estos parámetros son: área de la cuenca, longitud del cauce principal, pendiente
media del cauce y precipitación total.
Como a manera de ejemplo se toma los siguientes valores:
DATOS DE ENTRADA
=
25
Km2.
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) =
9
Km.
ÁREA DE LA CUENCA (Ac)
PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE (J)
= 0.011 m/m.
PRECIPITACIÓN TOTAL (Pt)
=
200
mm.
Estos valores se los puede cargar directamente en:
Luego de hacer click en este botón se tenemos:
Figura 1. Panel que contiene los datos de entrada
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
3
2.- DETERMINAR EL NÚMERO DE LA CURVA
Para determinar el número de la curva (CN); Primero se selecciona el “uso de la tierra
y cobertura” cargados en la lista:
Figura 2. Lista del uso de la tierra y cobertura.
Nota: Para ver la tabla que contiene el número de la curva (CN) para diferente uso de
la tierra y cobertura se hará click en:
Este muestra la (Fig.3), para diferente “uso de la tierra y cobertura” que se han
cargado en la lista. (Fig. 2)
De acuerdo al “uso de la tierra y cobertura” que seleccione se habilitarán y
deshabilitarán las opciones de: Tratamiento del suelo, Pendiente del terreno (%) y tipo
de suelo.
En el ejemplo cargado ya tenemos marcadas las opciones de: (Fig.4)
 Uso de la tierra y cobertura: Sin cultivo
 Tratamiento del suelo: Surcos rectos
 Pendiente del terreno (%): No definido
 Tipo de suelo: Tipo A
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
4
Figura 3. Tabla de CN para diferente uso de la tierra y cobertura
Fuente: “Fundamentos de Hidrología de superficie”, Aparicio (1992), pág. 188
Figura 4. Selección de las opciones para determinar CN para el “Uso de la tierra y
cobertura” = “Sin cultivo”
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
5
El “Tipo de suelo” que se seleccione se lo hace de acuerdo al grupo hidrológico al que
pertenece en función de la textura del suelo (Tabla 1)
 A: muy permeable.
 B: permeable
 C: impermeable
 D: muy impermeable
Tabla 1. Grupo hidrológico del suelo
Tipo de Suelo
Textura del Suelo
A
Arenas con poco limo y arcilla :
Suelos muy permeables
Arenas finas y limos:
Suelos permeables
Arenas muy finas, limos, suelos con alto contenido de arcilla:
Suelos impermeables
Arcillas en grandes cantidades; suelos poco profundos con
subhorizontes de roca sana:
Suelos muy impermeables.
B
C
D
Fuente: “Fundamentos de Hidrología de superficie”, Aparicio (1992), pág. 189
A continuación se selecciona una de las siguientes humedades del suelo al que
pertenece:
Relacionado con la cantidad de lluvia caída en la cuenca durante los 5 días
precedentes (ll5) al evento:
Tabla 2. Humedad antecedente
CN I
Suelos secos; Si ll5 < 2.5 cm, hacer corrección (Tabla 3.4).
CN II
Suelos intermedios; Si 2.5 <ll5< 5 cm, no hacer corrección.
CN III Suelos húmedos; Si ll5> 5 cm, hacer corrección (Tabla 3.4).
Fuente: “Fundamentos de Hidrología de superficie”, Aparicio (1992), pág. 189
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
6
Para determinar CN I y CN III en función de CN II se utiliza las siguientes
expresiones:
CN I 
CN III 
4.2 * CN II
10  0.058 * CN II
23 * CN II
10  0.13 * CN II
El número de curva (CN) resultante estará comprendido entre 0 y 100.
Cuando se haya seleccionado
el CN al que pertenece, automáticamente se
determina la precipitación efectiva Pe (mm)
La cual se determina mediante:
2
 508

 5.08 
P CN

Pe  
2032
P
 20.32
CN
Donde:
Pe → Precipitación efectiva, (cm).
P → Precipitación total para la duración de tormenta seleccionada y el
periodo de retorno establecido, (cm).
CN → Numero de curva o de escurrimiento, (adimensional).
3.- CALCULAR tc
Para calcular el tiempo de concentración (tc) se hará click en:
Luego de haber hecho click en este botón, este se deshabilita y presenta los
siguientes resultados:
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
7
Figura 5. Tiempo de concentración para diferentes fórmulas empíricas
Como se observa en la (Fig.5), se tiene los resultados del tiempo de concentración
(tc) aplicando cuatro fórmulas empíricas, estas ecuaciones son:
 Fórmula de Kirpich
tc  0.000325
L0.77
S 0.385
Donde:
tc→ tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (m).
S → Pendiente promedio del recorrido del cauce, (m/m).
 Fórmula Californiana (del U.S.B.R)
 L 
tc  0.066 1 / 2 
J 
0.77
Donde:
tc→ tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
8
 Fórmula de Giandotti
tc 
4 A c  1.5 L
25.3 J  L
Donde:
tc→ tiempo de concentración, ( h ).
Ac→ Superficie de la cuenca, (Km2)
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
 Fórmula de Témez
 L 
tc  0.3 1/4 
J 
0.77
Donde:
tc→ tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
En la (Fig.5) se encuentran marcados con color azul los resultados del tiempo de
concentración (tc) de estas formulas empíricas. En
el casillero que tiene como
nombre “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN DEFINITIVO (tc)” (Fig.5),
aparece por defecto el
valor del tiempo de concentración con la fórmula de Kirpich.
Si se requiere se podrá modificar el valor asignado “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
DEFINITIVO (tc)” con cualesquiera de las otras formulas empíricas mostradas (Fig.5) o
si también se determinó este tiempo de concentración
por
algún otro método
diferente a los mostrados en el panel.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
9
4.- GRAFICAR HIDROGRAMAS
Para calcular y graficar los parámetros necesarios del “HIDROGRAMA TRIANGULAR” y el
“HIDROGRAMA DEL S.C.S” se hará click en:
Luego de haber hecho click en este botón, este presenta los siguientes resultados:
Figura 6. Parámetros necesarios para graficar el hidrograma Triangular y el
hidrograma del S.C.S
Para determinar los parámetros necesarios para la construcción de los hidrogramas
se los determina mediante las siguientes ecuaciones:
 Tiempo de retraso (tr)
tr  0.6 tc
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
10
 Tiempo pico (tp)
tp 
de
 tr
2
 Tiempo base (tb)
tb 
8
tp
3
 Caudal pico (Qp)
Qp 
0.208 * Ac * Pe
tp
Donde:
Qp→ Caudal pico, (m3/s).
Ac → Superficie de la cuenca, (Km2).
tp→ Tiempo pico, (h).
Pe→ Precipitación (mm.)
Figura 7. Parámetros del Hidrograma Triangular.
Fuente: El autor
Con los parámetros del hidrograma triangular y las coordenadas del hidrograma
unitario adimensional (Tabla 1), se llega a obtener la gráfica del hidrograma del
S.C.S.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
11
Tabla 3. Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.
t/tp
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
Q/Qq
0
0.015
0.075
0.16
0.28
0.43
0.6
0.77
0.89
0.97
1
0.98
0.92
0.84
t/tp
1.4
1.5
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Q/Qq
0.75
0.65
0.57
0.43
0.32
0.24
0.18
0.13
0.098
0.075
0.036
0.018
0.009
0.004
Figura 8. Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.
5.- RESULTADOS
Los resultados del Hidrograma del S.C.S se presentan en el siguiente panel:
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
12
Figura 9. Resultados del hidrograma del SCS.
Como se puede observar (Fig. 9) se tiene los resultados para el número de la curva
(CN = 77) con su respectiva precipitación efectiva, caudal pico, los tiempos y
caudales del hidrograma; donde el tiempo (t) está dado en horas (h) , el caudal (Q) en
(m3/s) y la precipitación efectiva (mm). Estos resultados son:
RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN
EFECTO DEL USO DEL SUELO EN LA TORMENTA
HIDROGRAMA DEL S.C.S
CN =
77
Pe(mm)=
131
Qp(m³/s) =
256.927
t(h)
Q(m³/s)
0
0
0.265
3.854
0.53
19.27
0.795
41.108
1.061
71.94
1.326
110.479
1.591
154.156
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
13
1.856
197.834
2.121
228.665
2.386
249.219
2.651
256.927
2.916
251.788
3.182
236.373
3.447
215.819
3.712
192.695
3.977
167.003
4.242
146.448
4.772
110.479
5.303
82.217
5.833
61.662
6.363
46.247
6.893
33.401
7.424
25.179
7.954
19.27
9.28
9.249
10.605
4.625
11.931
2.312
13.257
1.028
6.- VARIACIÓN DEL NÚMERO DE LA CURVA (CN)
Si se requiere comparar la simulación de los hidrogramas y el efecto que produce el
cambio del Número de la curva (CN) en la tormenta. Se cambiara el valor del Número
de la curva (CN) en los datos de entrada:
Figura 9. Variación del número de la curva (CN).
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
14
Luego de cambiar el valor del número de la curva (CN) se tendrá que hacer click en:
Se podrá realizar 5 simulaciones con los hidrogramas cambiando el número de la
curva (CN).
Al final tenemos los resultados para las 5 simulaciones:
Figura 10. Resultados para la 5 variaciones del número de la curva (CN).
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
15
Los resultados que se muestran en el panel (Fig. 10) son:
BIBLIOGRAFÍA:
 http://web.usal.es/~javisan/hidro/temas/T070.pdf
 Hidrología en la Ingeniería, Germán Monsalve Sáenz (2006)
 http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/hidrologia-de-superficies-yconservacion-de-suelos/ocw-marta-pdf/Tema12.pdf
 http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6083/8/CAPITULO 3.CAUDAL.pdf
 Fundamentos de Hidrología de superficie, Aparicio(1992)
 Hidrología aplicada, Ven Te Chow, 1994.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectousosuel
o.aspx
16
Download
Related flashcards
Create Flashcards