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ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA TALLER DE HIDROLOGÍA III TERCIO – XI_12_ 2019

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0.00000000 1.09523160 27.20060743 123.53900573 325.43131107 630.01842988 934.14460820 1116.47176881 1097.79788368 935.01094594 738.49725331 685.58728641 751.24082102 867.39834063 859.75561235 750.57868468 511.21848887 378.34677650 290.73396513 224.57890075 162.05533544 102.20003065 50.89715333 11.09485710

El hidrograma de escorrentía superficial de una creciente observada sobre una cuenca y que ha sido producida por un aguacero como el que se presenta en el pluviograma adjunto es el siguiente:

Pluviograma Observado Precipitación Acumulada Bruta [mm]

Hidrograma Observado de Escorrentía superficial Tiempo Caudal [m3/s] [hr]

Aguacero de Diseño 210

210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

158

158

I constante en intervalo

185

158

170 158

138 110 78 50

Intervalo

Intensidad

de Tiempo

de la Lluvia

[Hr]

[mm/hr]

0- 3 3- 6

17.0 26.0

6- 9

10.0

9 - 12

13.0

24 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tiempo [hr]

Para la cuenca, cuya longitud del drenaje principal es de L=27.0 km y pendiente media del i=9.2%, se ha estimado un valor medio de CNII = 55 y se considera que durante el evento las 24 0.00000000 condiciones antecedentes de la cuenca eran húmedas. Se pide entonces: a) Calcular utilizando la teoría del U.S. S.C.S. (D.A.) el Hietograma del evento de lluvia para intervalos de 1, 2 y 3 horas b) Calcular los Pluviogramas de lluvia neta cada 1, 2, y 3 horas c) Si para la cuenca se han estimado unos parámetros de infiltración de Horton de fo=26 mm/hr y fc=6 mm/hr determine el parámetro K [1/hr] de Horton y escriba las ecuaciones resultantes para f(t) y F(t) d) Calcule las infiltraciones acumuladas y las tasas de infiltración para períodos de t=1 hr, compare dichos valores con los que se obtendrían utilizando la fórmula del U.S. S.C.S. (D.A.). Utilizando únicamente la teoría de infiltración del U.S. S.C.S. (D.A.): e) Deducir el Hidrograma Unitario, H.U.[1 cm, 1hr], con las ecuaciones generales y por regresión lineal múltiple. f) Estimar el área de la cuenca a partir de los dos hidrogramas, el observado [creciente] y el calculado [H.U.] g) Calcular el coeficiente de escorrentía del evento de lluvia h) Si para la cuenca se puede adoptar la ecuación de las IDF´s mostrada, estime el Tr del evento de lluvia i) Calcular la curva S correspondiente al H.U. obtenido j) Deducir a partir de la curva S obtenida, el H.U.[ 1 cm, 3 hr] y el de [1 cm, 2 hr] k) Comparar el hidrograma observado con el que se obtendría con el H.U.[1 cm, 3 hr] y con el de [1cm, 2 hr] l) Despreciando la Ev durante el evento, estime las pérdidas totales por retención e infiltración m) Estime el índice Ф del evento n) Si se hubiera utilizado el método racional para estimar el caudal pico, cuál sería el valor obtenido? o) Si para un proyecto de aprovechamiento en la cuenca, se ha calculado un aguacero de diseño como el de la tabla, suponiendo las mismas condiciones de la cuenca, calcule los pluviogramas de lluvia bruta o total y neta p) Calcule la creciente, utilizando el H.U. [1 cm, 3hr], [1cm, 2hr] y el H.U.[1 cm, 1 hr] obtenidos anteriormente q) Calcule para este nuevo evento, las pérdidas totales por infiltración y retención y estime el índice Ф r) Calcule para este evento el coeficiente de escorrentía s) Verifique con los hidrogramas obtenidos en el punto p), el área de la cuenca t) Determine el hidrograma unitario sintético de U.S. S.C.S. [D.A.], H.U. [D hr, 1 cm], para la cuenca en cuestión u) Calcule la creciente observada con el H. U. Sintético obtenido. v) Calcular la creciente de diseño con el H. U. Sintético obtenido w) Compare los hidrogramas calculado y observado [Qp, V, T Total, forma, etc.] y revise el área de la cuenca.

Fórmulas y expresiones de interés:

𝑄[

𝑚3 𝑠

]=

𝐶 𝐼[

𝑚𝑚 ]𝐴[𝑘𝑚2 ] ℎ𝑟

3.6

C=Pe/P

𝐼𝑇𝑟,𝑑 =

581.41 𝑇𝑟 0.167 𝑑0.667

I[mm/hr],Tr[años], d[minutos]

Según U.S. S.C.S. [D.A.]:

( P  0.2 S ) 2 Pe  P  0.8 S tc 

L0.8 (S 1)0.7 1140 i 0.5

S

tp 

1000  10  pu lg  CN

Ia=0.2S

CN I 

4.2 CN II 10  0.058CN II

CN III 

23CN II 10  0.13CN II

L0.8 (S 1)0.7 i = Pendiente media del cauce en [%] L = Longitud del cauce principal [ft] 1900 i 0.5

S = Capacidad máxima de infiltración [in] tc = Tiempo de concentración [hr] tp = Tiempo de retardo (lag) [hr] Según HORTON:

f (t )  fc  ( f0  fc ) e K t

F (t )  f c t  ( f 0  f c ) (1  e K t ) / K

Según KIRPICH (California) Tc = 0.0195 L0.77 S-0.385

S =Pendiente media del cauce en [m/m] L = Longitud del cauce principal [m]

Tc = Tiempo de concentración [min] Profesor: Ing. Germán E. Acero Riveros