ESCUELA POLITÉCNICA

NACIONAL

MAESTRIA EN RECURSOS

HÍDRICOS

CURSO DE HIDROLOGIA

CAUDALES MÁXIMOS

Dr. Ing. Laureano Andrade

Caudales máximosEl conocimiento de los caudales máximos de los ríos

reviste especial importancia para: Diseñar proyectos de aprovechamiento y/o control de caudales de crecida o avenidas, que pueden provocar desbordamientos e inundaciones ; para el diseño de puentes, navegación fluvial; diseño de sistemas de alcantarillado y saneamiento.

Generar planes de desarrollo, control de inundación de áreas urbanas, planificación de actividades recreativas, preservación del medio ambiente, desenvolvimiento de la vida acuática, navegación de ríos, etc.

Se tiene dos tipos de demanda de información de caudales máximos: los caudales máximos o pico; y, los hidrogramas de crecida, en los cuales interesa la forma de la avenida.

Se proponen tres procedimientos para la determinación de los caudales pico: a) aplicación del método estadístico –probabilístico; b) obtención de relaciones precipitación escurrimiento (método racional); y, c) relaciones zonales.

Caudales máximos …. • La ecuación de cálculo es:

• Se deberá analizar con ayuda del método gráfico para evaluar la

tendencia en la cola derecha (rango de valores máximos).

SkpQQp

Caudales máximos instantáneos – río Yacuambi A.J. ZamoraCaudal máximo

(m3/s)

1979 691 Junio

1980 1030 junio

1981 948 Junio

1982 869 abril

1983 802 julio

1984 1256 abril

1985 941 junio

1986 1095 abril

1987 894 junio falta marzo - abril

1988 1429 abril

1989 971 julio

1990 841 junio

1991 1321 junio

1992 1285 marzo falta abril - febrero

1993 1256 julio falta agosto - diciembre

1994 no hay datos

1995 solo septiembre - octubre

1996 solo enero

1997 falta febrero 1996 - mayo 1997

1998 no hay datos

1999 no hay datos

2000 no hay datos

2001 1557 junio falta enero - abril

2002 1061 junio falta enero

2003 1165 mayo

2004 1425 junio falta mayo

2005 1142 mayo

Fuente: INAMHI

AÑO Mes Observación

1979 691 6,5374

1980 1030 6,9376

1981 948 6,8548

1982 869 6,7673

1983 802 6,6873

1984 1256 7,1360

1985 941 6,8471

1986 1095 6,9985

1987 894 6,7957

1988 1429 7,2649

1989 971 6,8779

1990 841 6,7341

1991 1321 7,1865

1992 1285 7,1583

1993 1256 7,1360

2001 1557 7,3507

2002 1061 6,9666

2003 1165 7,0604

2004 1425 7,2620

2005 1142 7,0404

Media 1099,0 6,9800

s 235,3 0,2175

Cv 0,21 0,03

Cs 0,23 -0,16

n 20,00 20,00

Q max - caudal máximo instantáneo

AñoQmáx = X

(m3/s)ln(X)

Normal Log-normal

5 0,20 0,80 1297 1291

10 0,10 0,90 1401 1420

15 0,07 0,93 1452 1490

25 0,04 0,96 1511 1573

50 0,02 0,98 1582 1680

100 0,01 0,99 1646 1783

200 0,01 1,00 1705 1882

X - caudal máximo instantáneo anual

Se adoptan los va lores de la dis tribución log - normal , por Cs más cerca de 0

X (m3/s)p(X<Xi) p(X>Xi)

Tr

(años)

Caudales máximos ….

b) Método racional

Es la relación precipitación – escurrimiento más antigua (1851 – 1889).

El modelo toma en cuenta además del área de la cuenca la intensidad de la precipitación para una duración igual al tiempo de concentración de la cuenca (Kirpich) y un coeficiente, conocido como de escurrimiento.

Tc (min);

L (km);

Sc (m/m)

QTr = caudal máximo con período de retorno dado, (m3/s)

C = coeficiente de escurrimiento (tablas)

iTr = intensidad con período de retorno dado , (mm/h)

A = área de la cuenca, (km2)

𝑡𝑐 = 3,989𝐿0,77𝑆𝑐−0,385

𝑄𝑇𝑟 =1

3,6𝐶𝑖𝑇𝑟𝐴

Coeficientes de escurrmientoPRADOS:

Suelos arenosos planos, < 2% 0.05 0.10

Suelos arenosos medios, 2-7% 0.15 0.20

Suelos pesados planos, < 2% 0.13 0.17

Suelos pesados medios, 2-7% 0.18 0.22

Suelos pesados abruptos, > 7% 0.25 0.35

DISTRITOS COMERCIALES:

Centro de la ciudad 0.70 0.95

RESIDENCIAL:

Casas individuales separadas 0.30 0.50

Casas multifamiliares separadas 0.40 0.60

Casas multifamiliares unidas 0.60 0.75

Suburbana 0.25 0.40

PARQUES, CEMENTERIOS: 0.10 0.25

CAMPOS DE JUEGO: 0.20 0.35

CALLES

Asfaltadas 0.70 0.95

Concreto 0.80 0.95

TECHOS: 0.75 0.95

c) Relaciones zonalesMétodo de las envolventes: en este caso se relaciona el caudal

máximo de una cuenca con el área de drenaje, en la forma:

1)386.0(1303 AACq c

048.0

936.0

A

Cc = 200; envolvente mundial, Creager

Cc = 100; valor razonable

q = caudal específico, (l/s/km2)

A = área de la cuenca, (km2)

Hidrogramas de crecida

• Los hidrogramas resultantes de lluvias intensas

son formas típicas propias de cada cuenca

hidrografica, que muestran la variación del

escurrimiento directo con el tiempo.

Hidrograma

En ausencia de información hidrométrica los hidrogramas se obtienen haciendo uso de modelos numéricos. Entre los hidrogramas unitarios el método USA SCS es el de mayor uso.

Hidrogramas unitarios – principios básicos

- Área del hidrograma unitario = 1 cm * A;

- Proporcionalidad

- Superposición

- …………..

Laureano Andrade