MÉTODOS PARA REALIZAR EL TRÁNSITO DE HIDROGRAMAS

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL

INTEGRANTES:

• Flores Manayay, Erika
• Jara Vásquez, José Edwin
• Saldaña Zorrilla, Rocío
• Silva Rojas, Bilma

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ÍNDICE.

I. INTRODUCCIÓN.        3

II. OBJETIVOS.        3

III. MARCO TEÓRICO.        4

3.1 TRÁNSITO DE AVENIDAS.        4

3.1.1 Concepto de Tránsito.        4

3.1.2 Tránsito de Sistemas Agregados.        4

3.2 MÉTODOS PARA REALIZAR EL TRÁNSITO DE HIDROGRAMAS.        7

3.2.1 Métodos Hidrológicos.        8

3.2.2 Métodos Hidráulicos.        9

IV. ANTECEDENTES.        9

4.1 INGENIERÍA HIDRÁULICA.        9

V. MÉTODOS GRÁFICOS DE TRÁNSITO DE CORRIENTES.        10

VI. DEDUCCIÓN DE HIDROGRAMA DE SALIDA CON BASE DE PROCESOS DE TRANSITO DE AVENIDAS.        15

6.1 TRÁNSITO CINEMÁTICO Y TRÁNSITO DINÁMICO.        15

6.2 HIDROGRAMA DE SALIDA CON BASE DE PROCESOS DE TRÁNSITO DE AVENIDAS.        15

VII. CONCLUSIONES.        20

VIII.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.        21

I. INTRODUCCIÓN.

A medida que aumenta el caudal en un río, aumenta también el nivel del agua, y con él la cantidad almacenada temporalmente en el canal. Durante la etapa de recesión de la creciente el canal debe producir una cantidad de agua equivalente a este volumen almacenado. Como resultado, una onda de creciente que viaje a lo largo de un canal parece aumentar su tiempo base y (si el volumen permanece constante) rebajar su cresta. Entonces se dice que la onda es atenuada. El tránsito de avenidas es la técnica hidrológica utilizada para calcular el efecto del almacenamiento en un canal sobre la forma y movimiento de una onda de avenida.

Dado el caudal en un punto aguas arriba, el proceso de tránsito puede utilizarse para calcular el caudal en un punto aguas abajo. Los principios del tránsito de avenidas pueden aplicarse también para el cálculo de los efectos de un embalse sobre la forma de una onda de creciente. El almacenamiento hidráulico no sólo ocurre dentro de un canal o en un embalse sino también en el movimiento mismo del agua sobre la superficie del terreno. El almacena- miento es pues efectivo durante la propia formación de una onda de avenida y los métodos de tránsito pueden aplicarse para calcular el hidrograma que resultará de un patrón específico de lluvias de exceso.

II. OBJETIVOS.

• Conocer los principales conceptos acerca de tránsito de avenidas.

• Estudiar los antecedentes que se ha desarrollado con respecto al tema.

• Realizar el método gráficos de tránsito de avenidas en corrientes a partir de ecuaciones y gráficos del método de Muskingum.

• Realizar la Deducción de hidrogramas de salida con base en proceso de tránsito de avenidas.

III. MARCO TEÓRICO.

3.1 TRÁNSITO DE AVENIDAS.

3.1.1 Concepto de Tránsito.

El procedimiento para hallar el hidrograma en un punto de curso de agua a partir de un hidrograma conocido aguas arriba se conoce como tránsito de caudales. Si se trata de una avenida o crecida el procedimiento se conoce como tránsito de avenidas e incluso como laminación de avenidas. De manera general, el tránsito de caudales es un análisis para seguir el caudal a través de un sistema hidrológico conocida una entrada. En el tránsito agregado se calcula el caudal en función del tiempo únicamente. En el tránsito distribuido se calcula el caudal en función del espacio y tiempo a través del sistema. El tránsito agregado es conocido también como tránsito hidrológico. El tránsito distribuido es conocido también como tránsito hidráulico.

3.1.2 Tránsito de Sistemas Agregados.

En un sistema hidrológico, la entrada, la salida y el almacenamiento están relacionados por la ecuación de continuidad:

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Si bien el hidrograma de entrada I (t) puede estar definido, no garantiza la obtención del hidrograma de salida O(t) a partir de la ecuación (2.15) puesto que O como V son desconocidas. Es necesaria una relación adicional o función de almacenamiento para relacionar V, I y O; así lograr dos ecuaciones para que las dos incógnitas puedan encontrarse. De manera general, la función de almacenamiento podría definirse en función de I, O y sus derivadas respecto al tiempo:

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Si se tendría una forma lineal de la ecuación (2.16) entonces ésta podría diferenciarse, sustituirse en la ecuación (2.15), y luego integrarse la expresión resultante para obtener O(t) en función de I(t). Corrientemente se aplican métodos de solución por diferencias finitas a las dos ecuaciones. El espacio de tiempo se divide en intervalos finitos y la ecuación de continuidad (2.15) se resuelve repetitivamente desde un punto hasta otro usando la función de almacenamiento (2.16) para tomar en cuenta al almacenamiento en cada punto.

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La conformación de la función de almacenamiento depende de la condición del sistema que está siendo analizado. Para el tránsito en embalses empleando métodos como el de la piscina nivelada, el almacenamiento V es una función no lineal de O:

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En la ecuación (2.17) la función f se ensambla relacionando el almacenamiento V y la salida del embalse O con el nivel de agua en el mismo.

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La conexión entre el caudal de salida O y el almacenamiento V en un sistema hidrológico tiene un efecto importante en el tránsito de caudales. Esta relación puede ser invariable (ilustración 2.13) o variable (ilustración 2.14). Una función de almacenamiento invariable tiene correspondencia con la ecuación (2.17) y se emplea con un embalse de superficie o espejo de agua horizontal. Tales embalses tienen un depósito o piscina ancho y profundo en contraste a su longitud en la dirección del flujo. La velocidad del flujo en el embalse es muy baja. La relación de almacenamiento invariable requiere un caudal fijo de salida del embalse para una elevación de la superficie de agua dada, implicando que las estructuras de salida del embalse deban ser no controladas o controladas por compuertas estáticas. Si la disposición de las compuertas cambia, el caudal y la elevación del espejo de agua en la presa cambian, y el efecto se difunde aguas arriba en el embalse para generar una superficie o espejo de agua transitoriamente inclinada hasta que se instaura una nueva elevación de equilibrio de la superficie de agua a través del embalse.

Cuando un embalse tiene un espejo de agua horizontal, su almacenamiento es función de la elevación de la superficie de agua. Correspondientemente, el caudal de salida es una función de la elevación de la superficie de agua o carga sobre la estructura de salida. Combinando estas dos funciones, el almacenamiento en el embalse y el caudal de salida pueden relacionarse para crear una función de almacenamiento invariable y de valor exclusivo, V = f (O), como está mostrado en la ilustración 2.13. Para este tipo de embalses, el caudal máximo de salida sucede cuando el hidrograma de salida intercepta al hidrograma de entrada, puesto que el máximo almacenamiento ocurre cuando dV / dt = I -O = 0 , y el almacenamiento y el caudal de salida están relacionados por V = f (O) .

Una relación variable entre el almacenamiento y caudal de salida es aplicable a embalses largos y estrechos y a canales abiertos o corrientes, donde la silueta de la superficie de agua puede ser significativamente curva debido a efectos de remanso. El almacenamiento debido a la curva de remanso depende del cambio respecto al tiempo del caudal a través del sistema. De acuerdo a la ilustración 2.14 la relación entre el caudal y el almacenamiento del sistema no es una función de valor exclusivo sino que muestra una curva en forma de un lazo, dependiendo de las características de almacenamiento del sistema. A causa del efecto de retardo ocasionado por la curva de remanso, el máximo de caudal de salida sucede después del momento en el cual se interceptan los hidrogramas de entrada y salida, como se ve en la ilustración 2.14. Si el efecto de remanso no es de magnitud, el lazo que se muestra en la ilustración 2.14 puede substituirse por una curva promedio que se muestra como una línea discontinua. Consecuentemente, los métodos de tránsito para espejo de agua horizontal pueden aplicarse aproximadamente para el tránsito con una relación caudal-almacenamiento variable.

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