HIDROGRAMA UNITARIO - PPT

download HIDROGRAMA UNITARIO - PPT

of 84

  • date post

    14-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    494
  • download

    32

Embed Size (px)

Transcript of HIDROGRAMA UNITARIO - PPT

Hidrograma UnitarioPor Laura Ibez Castillo

1

Hidrograma Un hidrograma es una grfica continua tiempo contra gasto (volumen / unidad de tiempo) producido por una lluvia de cualquier magnitud para una duracin especfica. Un hidrograma puede ser el resultado de un proceso de aforos en un ro.HIDROGRAMA DE TORMENTAGasto en ft3/sec 20000 15000 10000 5000 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 182

Tiempo en horas

Como predecir un hidrograma para una tormenta ocurriendo en tiempo real (pronstico) o el hidrograma para una tormenta diseo en una cuenca (planeacin)? HIDROGRAMA UNITARIO3

Hidrograma en tiempo real igual aLluvia Efectiva en tiempo real *Hidrograma Unitario + Flujo Base

4

Componentes de un hidrograma Flujo superficial Escurrimiento directo (pudiendo incluir interflujo) Flujo Base o Flujo subterrneo somero

Esc. directo Flujo base5

De que es resultado el hidrograma?El hidrograma es la huella digital de la cuenca y captura la relacin lluvia-escurrimiento en una cuenca y es el resultado de: Condiciones meteorolgicas Condiciones fisiogrficas, y, Condiciones de usos del suelo6

Factores Climticos que Influyen en el hidrograma Intensidad de la lluvia Duracin de la lluvia Distribucin espacial de la lluvia sobre la cuenca

7

Factores Fisiogrficos que Influyen en el hidrograma Tamao y forma del rea drenada Distribucin de la red de corrientes Pendientes de laderas y cauces Almacenamientos naturales o artificiales que amortiguan avenidas8

La influencia del Uso del Suelo en el hidrograma La presencia o ausencia de cubierta vegetal (urbanizacin) reduce o incrementa las velocidades con que se mueve el agua en la cuenca influenciando el gasto pico. La cubierta vegetal incrementa la cantidad de agua infiltrada en el suelo La vegetacin intercepta lluvia9

Proceso LluviaLluvia-Escurrimiento

10

Esquema del proceso LluviaLluviaEscurrimientoL lu v iaI n t e r c e p c i n p o r v e g e t a c i n E v a p o r a c i n y E V T * A l m a c e n a m ie n t o e n p e q u e a s d e p r e s io n e s A l m a c e n a m ie n t o a m o r t ig u a d o r I n f i lt r a c i n A g u a S u b t e rr n e a

F lu jo S u p e r f ic ia l I n t e r f lu jo

F lu jo S u p e r f ic ia l D i re c t o

F lu jo B a s e D i re c t o

Q e n h id r o g r a m a s e s c u r r i m ie n t o e n c o r r ie n t e s

o

* P a r a u n a to r m e n ta d e d u r a c i n m e n o r a 2 4 h o r a s (d a n u b la d o ) l a E V T p u e d e ser d e s p r e c ia b l e . R e p r e s e n ta por m u c ho a p r o x im a d a m e n te 2 % . S i lo q u e s e h a c e e s u n b a l a n c e h id r o l g i c o s e m a n a l, m e n s u a l y / o a n u a l s d e b e s e r c o n s id e r a d a .

11

LLEGANDO AL CONCEPTO DE HIDROGRAMA UNITARIO NO PERDER DE VISTA EL CONCEPTO DE ESCURRIMIENTO DIRECTO O LLUVIA EXCESO

12

Lluvia Exceso o Escurrimiento Directo o Lluvia efectiva Lluvia Bruta = Almacenamiento en depresiones + evaporacin + infiltracin + escurrimiento superficial Lluvia Exceso = Lluvia Bruta (infiltracin +Almacenamiento en depresiones), , Lluvia Exceso = Lluvia Bruta prdidas* Almacenamiento amortiguador puede ser includo en escurrimiento superficial; EV y EVT despreciadas.13

Lluvia Exceso o Escurrimiento DirectoLluvia Exceso o Escurrimiento Directo o Lluvia Efectiva = Lluvia Bruta infiltraci*

*Finalmente el contingente ms grande de las prdidas ser formado por la infiltracin.

14

Hidrograma Unitario (Sherman, 1932; Horton, 1933) El hidrograma que resulta de 1-mm de lluvia exceso (o 1 pulgada o 1 cm) distribuido uniformemente en espacio sobre un rea para una duracin dada. Los puntos clave: 1-mm de lluvia EXCESO La lluvia exceso est distribuda uniformemente en espacio sobre un rea La lluvia exceso tiene una duracin asociada

15

Supuestos del Hidrograma Unitario (Aparicio, p. 209)Excesos de Lluvia de igual duracin producen hidrogramas con tiempos bases equivalentes sin importar la intensidad de la lluvia Las ordenadas del escurrimiento directo para una tormenta de una duracin dada se suponen directamente proporcionales (lineales) a los volmenes de exceso de lluvia. Por lo tanto el doble de exceso de lluvia produce el doble de las ordenadas del hidrograma. Superposicin de causas y efectos. El hidrograma que resulte de un periodo de lluvias puede superponerse a hidrogramas resultantes de lluvias previas o posteriores.16

Representacin Grfica tiempo al pico y tiempo baseDuracin de la lluvia exceso Tiempo al pico

Tiempo Base Flujo base

17

Mtodos para determinar el Hidrograma Unitario Tradicional: A partir de datos de precipitacin y aforos Sintticos Soil Conservation Service (SCS) mtodo del nmero de curva Snyder Time-Area (Clark, 1945)

18

Mtodo Tradicional1) Separar flujo base de flujo directo 2) Clculo del volumen de escurrimiento directo. Medir el volumen total bajo el hidrograma 3) Clculo de la altura de precipitacin efectiva : dividir Vol. Esc. Directo entre area de la cuenca y obtenerlo en mm o cm o pulgadas 4) Derivar las ordenadas del hidrograma unitario dividiendo las ordenadas del hidrograma total entre la altura precipitacin efectiva del punto 3 5) Determinar duracin efectiva separando lluvia efectiva e infiltracin y viendo la duracin de la lluvia efectiva (en este momento hacerlo con el indice de infiltracin media, )19

Indice de Infiltracin Media, 10 8 6 4 2 0 0-2 2-4 4-6 6-8 8-1020

Lluvia exceso= 6 mm

Duracin lluvia Exceso= 4 horas

= 2.5 mm/hr

Infiltracin= 17 mm

EJEMPLO-DETERMINACION H.U. METODO TRADICIONAL Determinar H.U. para una cuenca de 888 Km2 Hietograma de altura de precipitacion :

Tiempo (horas) 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10

Precipitacin, Hp (mm) 7.0 9.0 4.0 1.0 2.021

EJEMPLO H.U. METODO TRADICIONAL Hidrograma de escurrimiento medido a la salida de la cuenca: Tiempo (horas) 0 2 4 6 8 10 12 14 Gasto, Q (m3/s) 40.0 80.0 220.0 300.0 200.0 120.0 60.0 40.0

22

Separation of Baseflow... generally accepted that the inflection point on the recession limb of a hydrograph is the result of a change in the controlling physical processes of the excess precipitation flowing to the basin outlet. In this example, baseflow is considered to be a straight line connecting that point at which the hydrograph begins to rise rapidly and the inflection point on the recession side of the hydrograph. the inflection point may be found by plotting the hydrograph in semilog fashion with flow being plotted on the log scale and noting the time at which the recession side fits a straight line.

23

SemiSemi -log Plot10 0 00 0 1 0 00 0

Reces sio n sid e o f hydro grap h be co me s line ar at ap pro xim ately ho ur 6 4.

1 000 Fl o w (cfs )

100

10

110 4 10 9 11 4 11 9 12 4 12 9 13 4 74 79 84 29 34 44 59 64 69 39 49 54 89 94 99

Tim e (hrs. )

24

Hydrograph & Baseflow250 00 200 00

150 00 Flo w (c fs) 100 00 50 00

0 11 9 14 21 35 42 56 63 77 84 98 0 7 105 112 126 133 28 49 70 91

T im e (h rs.)

25

Separate Baseflow25000 20000

15000 Flo w (cfs ) 10000 5000

05 0 7 14 21 28 42 49 63 70 84 91 2 9 6 12 35 56 77 98 10 11 13 11 3

T im e (hrs.)

26

Sample Calculations In the present example (hourly time step), the flows are summed and then multiplied by 3600 seconds to determine the volume of runoff in cubic feet. If desired, this value may then be converted to acre-feet by dividing by 43,560 square feet per acre. The depth of direct runoff in feet is found by dividing the total volume of excess precipitation (now in acre-feet) by the watershed area (450 mi2 converted to 288,000 acres). In this example, the volume of excess precipitation or direct runoff for storm #1 was determined to be 39,692 acre-feet. The depth of direct runoff is found to be 0.1378 feet after dividing by the watershed area of 288,000 acres. Finally, the depth of direct runoff in inches is 0.1378 x 12 = 1.65 inches.27

Obtain UHG Ordinates The ordinates of the unit hydrograph are obtained by dividing each flow in the direct runoff hydrograph by the depth of excess precipitation. In this example, the units of the unit hydrograph would be cfs/inch (of excess precipitation).

28

Final UHG25 000 St orm # 1 h yd rograp h 20 000 St orm #1 dire ct run o ff h yd rog ra ph

15 000 Flo w (c fs) S torm # 1 u nit hyd rograp h 10 000

S torm # 1 b as eflo w 5 000

0 1 19 14 21 42 49 70 77 91 98 1 05 11 2 1 26 1 33 0 7 28 35 56 63 84

T im e (h rs. )

29

Determine Duration of UHG The duration of the derived unit hydrograph is found by examining the precipitation for the event and determining that precipitation which is in excess. This is generally accomplished by plotting the precipitation in hyetograph form and drawing a horizontal line such that the precipitation above this line is equal to the depth of excess precipitation as previously determined. This horizontal line is generally referred to as the -index and is based on the assumption of a constant or uniform infiltration rate. The uniform infiltration necessary to cause 1.65 inches of excess precipitation was determined to be approximately 0.2 inches per hour.

30

Estimating Excess Precip.0.8 0.7

0.6

Precipitation (inches)

0.5

0.4

Uniform loss rate of 0.2 inches per hour.

0.3

0.2

0.1

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Time (hrs.)

31

Excess Precipitation1 0.9

0.8

0.7 Exc ess P rec. (in ch es)

De rived unit hydrog rap h is the result of ap pro xim ately 6 hours of exce s