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Efecto de la precipitación efectiva en la tormenta
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Efecto de la precipitación efectiva en la tormenta

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  • 1. MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA Preparado por: Fredy Jipson Cueva Castillo. Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso Efecto de la precipitación efectiva 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
  • 2. ÍNDICE Disclamer ............................................................................................................................. 2 MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA .................... 3 1.- DATOS DE ENTRADA .............................................................................................................................. 3 2.- CALCULAR tc .......................................................................................................................................... 4 3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS .................................................................................................................... 6 4.- RESULTADOS .......................................................................................................................................... 9 5.- VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) ............................................................................ 10 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 15 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 1
  • 3. 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 la precipitación efectiva en la tormenta” surgen inconvenientes, por favor informe sobre el problema a: fjcueva@gmail.com o fronate.v@gmail.com . http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 2
  • 4. MANUAL EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA 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, duración efectiva y la precipitación efectiva o en exceso. Como a manera de ejemplo se tomará los siguientes valores: DATOS DE ENTRADA ÁREA DE LA CUENCA (Ac) = 23 Km2. LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) = 11 Km. PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE (J) = 0.02 m/m. DURACIÓN EFECTIVA (de) = 2.75 h. PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) = 100 mm. Estos valores se los puede cargar directamente en: Luego de hacer click en este botón tenemos los datos de entrada: Figura 1. Panel que contiene los datos de entrada http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 3
  • 5. 2.- CALCULAR tc Para calcular el tiempo de concentración (tc) se hace click en: Luego de hacer click en este botón, este se deshabilita y presentará: Figura 2. Tiempo de concentración para diferentes fórmulas empíricas Como se observa en la (Fig.2), se tiene los resultados del tiempo de concentración (tc) aplicando cuatro fórmulas empíricas, estas ecuaciones son: Fórmula de Kirpich L0.77 tc = 0.000325 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) 0.77  L  tc = 0.066 1 / 2  J  http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 4
  • 6. Donde: tc → tiempo de concentración, ( h ). L → longitud del cauce principal, (Km). J → Pendiente promedio del cauce, (m/m). Fórmula de Giandotti 4 A c + 1.5 L tc = 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 0.77  L  tc = 0.3 1/4  J  Donde: tc → tiempo de concentración, ( h ). L → longitud del cauce principal, (Km). J → Pendiente promedio del cauce, (m/m). En la (Fig.2) 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.2), 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.2) 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/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 5
  • 7. 3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS Para calcular y graficar los parámetros necesarios del “HIDROGRAMA TRIANGULAR” y el “HIDROGRAMA DEL S.C.S” se hará click en el botón. Luego de haber hecho click en este botón, este presenta los siguientes resultados: Figura 3. 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/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 6
  • 8. Tiempo pico (tp) de tp = + tr 2 Tiempo base (tb) 8 tb = tp 3 Caudal pico (Qp) 0.208 * Ac * Pe Qp = tp Donde: Qp → Caudal pico, (m3/s). Ac → Superficie de la cuenca, (Km2). tp → Tiempo pico, (h). Pe→ Precipitación (mm.) → Figura 4. Parámetros del Hidrograma Triangular. Fuente: El autor http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 7
  • 9. Con los parámetros del hidrograma triangular y las coordenadas del hidrograma unitario adimensional (Tabla 1 se llegara a obtener la gráfica del hidrograma del bla 1), S.C.S Tabla 1. Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS. t/tp Q/Qq t/tp Q/Qq 0.0 0 1.4 0.75 0.1 0.015 1.5 0.65 0.2 0.075 1.6 0.57 0.3 0.16 1.8 0.43 0.4 0.28 2.0 0.32 0.5 0.43 2.2 0.24 0.6 0.6 2.4 0.18 0.7 0.77 2.6 0.13 0.8 0.89 2.8 0.098 0.9 0.97 3.0 0.075 1.0 1 3.5 0.036 1.1 0.98 4.0 0.018 1.2 0.92 4.5 0.009 1.3 0.84 5.0 0.004 Figura 5. Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 8
  • 10. 4.- RESULTADOS Los resultados del hidrograma del S.C.S se presentan en el siguiente panel: Figura 6. Resultados del hidrograma del SCS. Como se observa (Fig. 6) se tiene los resultados para la Precipitación efectiva (Pe = 100 mm.) con su respectivo caudal pico, los tiempos y caudales del hidrograma; donde el tiempo (t) está dado en horas (h) y el caudal (Q) en (m3/s). Estos resultados son: RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA HIDROGRAMA DEL S.C.S Pe(mm)= 100 Qp(m³/s)= 190.628 t(h) Q(m³/s) 0 0 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 9
  • 11. 0.251 2.859 0.502 14.297 0.753 30.5 1.004 53.376 1.255 81.97 1.506 114.377 1.757 146.784 2.008 169.659 2.259 184.909 2.51 190.628 2.761 186.815 3.012 175.378 3.262 160.128 3.513 142.971 3.764 123.908 4.015 108.658 4.517 81.97 5.019 61.001 5.521 45.751 6.023 34.313 6.525 24.782 7.027 18.682 7.529 14.297 8.784 6.863 10.038 3.431 11.293 1.716 12.548 0.763 5.- VARIACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) Si se requiere comparar la simulación de los hidrogramas y el efecto que produce el cambio de la Precipitación efectiva (Pe) en la tormenta. Se debe variar el valor de la Precipitación efectiva (Pe) en los datos de entrada como en (Fig. 7): http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 10
  • 12. Figura 7. Datos de entrada considerando la variación de la Precipitación efectiva (Pe) Para poder visualizar el cambio de la precipitación efectiva (Pe) se hace click en: Se tendrá los resultados para el cambio de precipitación efectiva (Pe), con los resultados de la precipitación efectiva anteriormente ejecutada. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 11
  • 13. Figura 8. Resultados de la segunda variación de la Precipitación efectiva (Pe) NOTA: La aplicación permite comparar o cambiar la precipitación efectiva (Pe) para un máximo de cinco variaciones. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 12
  • 14. Figura 9. Resultados de las 5 simulaciones variando la Precipitación efectiva (Pe) Los resultados del panel de la (Fig. 9) son: RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN EFECTO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA EN LA TORMENTA HIDROGRAMA DEL S.C.S Pe(mm)= 100 75 50 25 150 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 13
  • 15. Qp(m³/s)= 190.628 142.971 95.314 47.657 285.942 t(h) Q(m³/s) Q(m³/s) Q(m³/s) Q(m³/s) Q(m³/s) 0 0 0 0 0 0 0.251 2.859 2.145 1.43 0.715 4.289 0.502 14.297 10.723 7.149 3.574 21.446 0.753 30.5 22.875 15.25 7.625 45.751 1.004 53.376 40.032 26.688 13.344 80.064 1.255 81.97 61.478 40.985 20.493 122.955 1.506 114.377 85.783 57.188 28.594 171.565 1.757 146.784 110.088 73.392 36.696 220.175 2.008 169.659 127.244 84.829 42.415 254.488 2.259 184.909 138.682 92.455 46.227 277.364 2.51 190.628 142.971 95.314 47.657 285.942 2.761 186.815 140.112 93.408 46.704 280.223 3.012 175.378 131.533 87.689 43.844 263.067 3.262 160.128 120.096 80.064 40.032 240.191 3.513 142.971 107.228 71.486 35.743 214.456 3.764 123.908 92.931 61.954 30.977 185.862 4.015 108.658 81.493 54.329 27.164 162.987 4.517 81.97 61.478 40.985 20.493 122.955 5.019 61.001 45.751 30.5 15.25 91.501 5.521 45.751 34.313 22.875 11.438 68.626 6.023 34.313 25.735 17.157 8.578 51.47 6.525 24.782 18.586 12.391 6.195 37.172 7.027 18.682 14.011 9.341 4.67 28.022 7.529 14.297 10.723 7.149 3.574 21.446 8.784 6.863 5.147 3.431 1.716 10.294 10.038 3.431 2.573 1.716 0.858 5.147 11.293 1.716 1.287 0.858 0.429 2.573 12.548 0.763 0.572 0.381 0.191 1.144 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 14
  • 16. 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-y- conservacion-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/hefectoprecipta ciontormenta.aspx 15