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• Eduardo Cordova Villanes

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• Descarga (hidrología)
• Velocidad del viento
• Agua

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a.

Describa la curva masa (01 punto)

c.

La curva masa, llamada también curva de volúmenes acumulados, es una curva que se utiliza en el estudio de regularización de los ríos por medio de embalses. Proporciona el volumen acumulado que ha escurrido en una estación en función de tiempo, a partir de un origen arbitrario. Es por ello una curva siempre creciente, que contiene a los meses secos.

b.

1.

Calcular la amplitud ΔX de cada intervalo de clase:

R NC

De los parámetros que intervienen en esta ecuación, sobre el que se tiene que incidir, es sobre el factor C, el cual esta formado de 3 componentes:

3.Calcular los limites de clase de cada uno de los intervalos: Los límites de case superior e inferior del primero intervalo de clase son: LS1 = Qmax. LI1= Qmax –ΔX Los límites de clase de los otros intervalos, se obtienen restando la amplitud ΔX, a los límites de clase anteriores. La tabulación de estos resultados puede ser como se muestra en la columna 1 del cuadro siguiente: LIMITE INFERIOR 2

LI1 - LS1

LI1

LI2 - LS2

LI2

LI3 - LS3

LI3

que

2.- La ecuación de Mac Math para el sistema métrico es el siguiente: Q = 0.0091CIA4/5S1/5 (Ec. 7.11) Donde: Q : Caudal máximo con un periodo de retorno de T años, en m3/seg. C : Factor de escorrentía de Mac Math, representa las características de la cuenca. I : Intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración tc y un periodo de retorno de T años, mm/h. A : Área de la cuenca en has. S : Pendiente medio del cauce principal en 0/00

Ordenar los caudales de mayor a menor. Qmax ... Q min → 8 ≤ N ≤ 10 Si N > 75 → 10 ≤ N ≤ 30 a. NC = 1.33 Ln N + 1 Donde: N : Tamaño de la muestra. LnN: Logaritmo natural o Neperiano del tamaño de la muestra. Para datos diarios elegir NC≥10.

INTERVALO DE CLASE 1

ecuaciones

1.- La fórmula es: Q=CiA (Ec. 7.8) Donde: Q : Caudal máximo de escorrentía C : Coeficiente de escorrentía (tablas No 4.1 y No 4.2) A : Área de la cuenca i : Intensidad máxima de la lluvia para un período de duración igual al tiempo de concentración, y para la frecuencia deseada en el diseño.

construir la curva de duración aportado por un rio durante 365 dias del año (01 punto)

∆X =

las

conosca para la determinación de caudales, describa cada uno de los términos y en que casos se aplica cada uno de ellos (01 punto)

Indique los pasos a seguir para

2.

Escriba

C = C1 + C2 + C3 7.12) Donde: C1 C2 C3

FRECUENCIA

No DIASQ≥LI

%DIAS Q≥LI

3

4

5

I A S

: Intensidad máxima de la lluvia, cm/h. : Área de la cuenca en has. : Pendiente medio del cauce principal en 0/00

4. Kresniv, plantea para el cálculo del caudal máximo la siguiente ecuación: Q = α 32 A / (0.5 + √A) (Ec. 7.14) Donde: Q : Caudal máximo en m3/seg. α : Coeficiente variable entre 0.03 y 1.61 A : Area de la cuenca en Km2.

d.

Indique los pasos a seguir para la

obtención del hidrograma unitario (01 punto) Se parte de conocer el hidrograma resultante de una lluvia neta uniforme de duración conocida (t1 horas). Se trata de hallar el H.U de las t1 horas para esa cuenca. El método consiste en: 1 Separar el flujo base de la escorrentía directa.

2

Por planimetría obtener el volumen de escorrentía directa (V0).

3

Obtener la lámina de escorrentía directa (h), dividiendo el volumen V 0 entre el área de la cuenca:

V0 =h A Esta lámina de escorrentía directa es, por definición, igual a la lámina de lluvia neta.

4

Dividir las ordenadas de escorrentía directa entre la lámina h. Los valores obtenidos son las ordenadas del H.U de las t1 horas.

0 =0 h

(Ec.

: Esta en función de la cobertura vegetal. : Esta en función de la textura del suelo. : Esta en función de la topografía del terreno.

3. La ecuación de Burkli – Zieger para el cálculo del caudal máximo es: Q = 0.022 CIA (S/A)1/4 (Ec. 7.13) Donde: Q : Caudal máximo en m3/seg. C : Factor que depende de la naturaleza de la superficie drenada cuyo valor se muestra en la siguiente tabla.

e.

Ocúpese

de

la

distribución

de

valores extremos más empleados en hidrología (01 punto)

a. b.

Distribución de valores extremos Tipo I o ley de Gumbel Distribución Tipo III

Log-Pearson

f.

• • • • • • • • • • • •

Indique los factores más importantes que afectan la velocidad de infiltración: (01 puntos). Características físicas de la textura del suelo. Carga hidráulica o lámina sobre la superficie del suelo. Contenido de materia orgánica y carbonatos en el suelo. Contenido de humedad del suelo (inicial y a saturación). Grado de uniformidad en el perfil del suelo. Acción microbiana en el suelo. Temperatura del suelo y del agua. Cobertura vegetal. Uso del suelo. Cantidad de aire atrapado en el suelo. Lavado del material fino. Compactación. g.

Describa las zonas en que se divide el perfil de humedad en el suelo: (01 puntos).

Zona de saturación y transición: Es una región somera donde el suelo esta totalmente saturado. Zona de transición: Es la zona ubicada debajo de la zona de saturación. Zona de humedecimiento: Es la zona donde se unen la zona de transición y el frente húmedo, esta región termina abruptamente con una frontera entre el avance del agua y el contenido de humedad del suelo. Frente húmedo: es la zona mas profunda por debajo de la zona de humedecimiento.

Los acuíferos no confinados son como verdaderos lagos subterráneos en material poroso; como no hay restricción en la parte superior el nivel freático es libre de subir y bajar. Acuíferos confinados: Son acuíferos comprendidos entre dos estratos impermeables. El flujo es a presión, como en las tuberías. En vez de un nivel freático se tiene ahora un nivel piezométrico. La línea de energía, como es el caso de los acuíferos no confinados, se confunde prácticamente con el nivel piezométrico debido a que altura de velocidad del agua es muy pequeña. j.

Conductibilidad hidráulica (K): es la constante que define la capacidad del medio poroso para transmitir al agua a través de si mismo. Porosidad (n):- Se define como la relación del volumen de vacíos al volumen total, mide la capacidad de una formación para contener agua. Una alta porosidad no indica que el acuífero rendirá grandes volúmenes de agua a un pozo. Transmisividad (T): Es el producto de la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero, considerando el flujo básicamente horizontal. Rendimiento especifico(S): Es el volumen de agua, expresado como un porcentaje del volumen total del acuífero. Es siempre menor que la porosidad de los capilares y moleculares. k.

h.

Indique los métodos empleados para determinar la infiltración (01 puntos):

Métodos empíricos: • Método Kostiakov. • Método de Horton. Métodos basados en la teoría del movimiento del agua en el suelo: • Ecuación de Green y Ampt. i.

Describa los principales tipos de acuíferos: (01 puntos).

Acuíferos no confinados: Son acuíferos confinados por un estrato impermeable y otro permeable. El flujo es libre como en los canales; la línea de energía es siempre descendente en el sentido del flujo; el nivel freático sigue las variaciones de la de superficie.

Describa las propiedades importantes de los acuíferos: (01 puntos).

Describa los métodos para determinar el Kp de un determinado suelo (01 punto).

Permeatros: Se usan los laboratorios:

Q = Av = A × Kp × s Q Q QL Kp = = = H AH As A× L

La principal dificultad del método se presenta al colocar la muestra de suelo no consolidado en su estado natural y la principal desventaja es la incertidumbre de la representatividad de la muestra con respecto al acuífero en su conjunto. Pozos de ensayo. Este método hace uso de los conceptos inherentes a la hidráulica de pozos y permite obtener la permeabilidad promedio en un área extensa alrededor del pozo de bombeo.

Radiación solar; temperatura del aire; presión de vapor; viento y presión atmosférica.

l.

Describa la curva de duración: (01 punto). La curva de duración, llamada también curva de persistencia, es una curva que indica el porcentaje del tiempo durante el cual los caudales han sido igualados o excedidos. Para dibujarla, los gastos medios diarios semanales o mensuales, se ordenan de acuerdo a su magnitud y luego se calcula el porcentaje de tiempo durante el cual ellos fueron igualados o excedidos. o. Indique las características que influyen en la tasa y cantidad de la escorrentía: (01 puntos). Pendiente.- A mayor pendiente de la cuenca mayor rapidez en el viaje de la escorrentía, de modo que los caudales pico son mayores. La infiltración tiende a ser menor. Algunas veces se conviene definir como pendiente de la cuenca la pendiente del curso principal pero medida entre dos puntos estándar, por ejemplo a 10 % y 85 % del punto de desagüe de la cuenca. Orientación.- La orientación es importante con respecto a la meteorología del área en que ella se encuentra. Si los vientos dominantes tienen un patrón estacional definido el hidrograma de escorrentía dependerá en algún grado de la orientación de la cuenca. Forma.- El efecto de la forma puede demostrarse mejor considerando los hidrogramas de descarga de tres cuencas de diferente forma e igual área sometidas a una lluvia de igual intensidad. Densidad de arroyos.- El esquema de los cursos de agua en la cuenca puede tener un efecto marcado en la tasa de escorrentía. Una cuenca bien drenada tendrá comparativamente hidrogramas más empinados que una cuenca con muchas depresiones superficiales, charcas y similares. Una manera de cuantificar esta densidad de cursos de agua consiste en medir las longitudes de curso por unidad de área. Otra manera consiste en expresarla mediante el número de uniones de cursos por unidad de área. Lagos.- Los lagos, lagunas y reservorios actúan como almacenamientos superficiales del agua y tienen el efecto de suavizar los hidrogramas de escorrentía a la salida de las cuencas que los contienen. Otros.- Aparte de los citados hay otros factores que afectan la tasa y la cantidad de la escorrentía, como el déficit de humedad del suelo, la altitud (con su efecto sobre la temperatura y la presencia de nieve en invierno), el uso de la tierra (ya sea área de bosques o tierras de cultivo), la proporción del desarrollo urbano, etc p.

Escriba la ecuación de Muskingum y describa cada uno de los términos: (01 punto).

El método Muskingum de análisis consiste en considerar que el almacenamiento es una función de los gastos de entrada y salida ponderados, según la expresión:

S = K xI + (1 − x ) 0 Donde: K : Constante de almacenamiento; tiene dimensiones de tiempo. x : Constante sin dimensiones (para la mayoría de los ríos cae entre 0.1 y 0.3). Si existen datos de otras avenidas, K y x pueden ser estimados haciendo un gráfico de S versus

xI + (1 − x )0

para varios valores de x. El mejor

valor de x es aquel que hace tomar a la curva la forma más cercana a una línea recta. La pendiente de dicha recta es el valor de K.