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03 de abril de 2019 | por: Comunicación EADIC | 0 comentarios

Hidrología Práctica para la obtención de la escorrentía en varios países

En el temario del Máster de Obras Hidráulicas de Eadic estudiamos diferentes métodos de obtención de los parámetros hidrológicos principales y los sistemas para la obtención de la escorrentía final, fijándonos en las limitaciones de cada uno de los métodos.

Tras un primer post sobre Hidrología Básica y la filosofía de los cálculos hidrológicos para el diseño de Obras Hidráulicas, en este post y siguientes veremos como en los distintos países se establecen unas Recomendaciones y Normas que no suelen ser de obligado cumplimiento sino que dejan la posibilidad de que el proyectista establezca su propio criterio si está suficientemente justificado, para la obtención de caudales de escorrentía.

 

Elementos comunes del cálculo hidrológico.

Como elementos comunes a todos los países, los servicios hidrológicos nacionales propios establecen como punto de partida el empleo y calibración de unos modelos o métodos muy extendidos:

1. Se calibran modelos empíricos de carácter nacional o regional del tipo Creager o similar (Lowry, Francou-Rodier, Zapata….). Con estas calibraciones se estiman los parámetros de la fórmula general para distintos períodos de retorno y zonas.

Ilustración 1: Envolvente de caudales máximos de Creager para un período de retorno de 10000 años y coeficiente regional Cc=105. http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2318-03312017000100403 

 

2. Casi con carácter general se establece como válido en todos los países el empleo del Método Racional directo para cuencas pequeñas. El límite al tamaño de la cuenca lo establece cada normativa o recomendación nacional, aunque suele ser menor de 10 km2.

Ilustración 2: Formulación del Método Racional. https://slideplayer.es/slide/12984937/

 

3. Es común también que en cada país las autoridades hidrológicas obtengan y calibren sus propias curvas de intensidad-duración-frecuencia (IDF) que nos darán las intensidades asociados a distintas duraciones de tormenta y en el caso del método racional y otros podemos obtener la intensidad para una duración igual al tiempo de concentración de la lluvia (Tc)

 

4. Los métodos de obtención del tiempo de concentración de la cuenca, Tc, originalmente dependen de la forma de su obtención por su autor, lo que incluye la zona donde se desarrolló (clima, textura de la cuenca, tipo de cuenca y otros parámetros).

En este sentido diremos que los métodos de obtención son muy diversos y con resultados muy dispares. Esto hace que en muchos países las normas contemplen distintas formas de obtención del Tc (Ven Te Chow, Kirpich, SCS, Témez,…). En este caso habría que optar por uno de los métodos, no siendo aceptable, en general, el uso de valores medios como se recomienda en alguna Norma.

Ilustración 4: Variación de los tiempos de concentración con diferentes métodos. https://revistas.unal.edu.co/index.php/dyna/article/view/25640/39138

 

5. Para la obtención de la lluvia neta los métodos más comunes son los que hacen referencia al número de curva (CN de la SCS-NRCS) o el umbral de escorrentía (P0) con las correcciones recomendadas en cada caso.

Ilustración 5: Tabla correspondiente a la asignación de números de curva con humedad antecedente media. http://www.pgrweb.go.cr/scij/Busqueda/Normativa/Normas/nrm_articulo.aspx?param1=NRA&nValor1=1&nValor2=85790&nValor3=111074&nValor5=11

 

6. Para cuencas medias, donde el método racional no sea recomendado porque puede sobreestimar el resultado final de la escorrentía, se emplean métodos asociados a los hidrogramas unitarios (SCS, Clark,….) o sintéticos, o bien extrapolaciones al método racional con modificaciones respecto a la distribución de la lluvia esperada, en superficie y en tiempo del aguacero.

Ilustración 6: Hidrograma sintético del NRCS (SCS). https://slideplayer.es/slide/12984937/

 

7. Para cuencas heterogéneas, el método más recomendado es el HEC-HMS y suele resultar válido para cualquier administración dada la entidad original desarrolladora del software y su extensa aplicación mundial

Ilustración 7: Esquema para cálculo de la escorrentía mediante el método del HEC-HMS. http://www.appsolutelydigital.com/ModelPrimer/chapter5_section2.html

 

En el siguiente post de este tema trataremos de forma más pormenorizada sobre los manuales de diseño de hidrología y drenaje de empleo general en cada país, con una selección de manuales, recomendaciones o instrucciones para facilitar el diseño de obras de drenajes, al menos en carreteras y obras lineales pero que son la base para el estudio de caudales en cualquier obra civil, hidráulica o vial.

Destacaremos algunos que por su claridad y su filosofía permiten una aplicación práctica sencilla e intuitiva.

Estos post forman parte del temario del Módulo I en el Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas. Título Propio UDIMA, impartido on-line a través de Eadic.

Autor: Víctor Emilio Flórez Casillas, profesor del Máster

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