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1
Curvas de gasto
Angel Luis Aldana Valverde
Consultor OMM
Coordinador de PROHIMET (http://www.prohimet.org)
angel.l.aldana@prohimet.org
2
La estimación de curvas de gasto
o  Dificultades
n  Concepto dinámico del río
n  Circunstancias especiales
n  Imposibilidad de asegurar relaciones biunívocas para
grandes caudales
n  Aforos directos en situaciones de crecida
o  Soluciones
n  Estudios previos
n  Experiencia
n  Estimaciones de velocidades (flotadores)
n  Método
o  Curva de gasto – Fecha
n  Asociar a cada situación concreta
n  Almacenar y mantener
3
Variaciones de características del cauce.
Alteración de fondo
4
Variaciones de características del cauce.
Reducción de sección efectiva
5
Variaciones de características del cauce.
Elevación de niveles
6
Redes hidrometeorológicas. Angel Luis Aldana Valverde
Calibración de estaciones
hidrométricas
o  Relaciones nivel-caudal
n  Aforos directos
o  Molinetes
o  Perfiladores ADCP (acoustic doppler current profiler,
perfilador de corrientes por efecto Doppler)
o  Tarado y contraste de medidas
n  Extrapolación de curvas de gasto
o  Curvas analíticas
o  Empleo de modelos numéricos de flujo en lámina libre
n  Análisis de incertidumbres
o  Condiciones de contorno
o  Vegetación
o  Transporte de sedimentos
o  Parámetros de modelación
o  Errores de medida de nivel y velocidad
7
Estimaciones de relaciones nivel-caudal.
Métodos
o  Aforos directos
o  Ensayos con modelos reducidos
o  Cálculo en condiciones de flujo en régimen
permanente
o  Análisis de episodios históricos
o  Ajuste en tiempo real con ayuda de modelos de
simulación
8
Aforos directos
o  Selección del sitio
n  Régimen hidráulico
n  Accesibilidad
n  Ventajas especiales (ej: puentes)
o  Selección del instrumental
n  Velocidades y profundidades
n  Lecho móvil o fijo. Importancia del transporte de fondo
n  Transporte de sólidos
n  Ancho de la sección
o  Número de verticales
n  Qi <= 5 % Q total -> 25 verticales
n  Qi <= 10 % Q Total
o  Número de puntos en la vertical
n  Tiempo de trabajo
n  Profundidad máxima
n  Condiciones del cauce y del flujo (evolución temporal)
n  Hipótesis de distribución vertical de velocidad
o  Coordenadas
n  Situación de la sección
n  Posición en la sección transversal
n  Profundidad de la medida
o  Correcciones por la falta de verticalidad de la línea
9
Procedimiento de estimación
de curvas de gasto
o  Fase de construcción de herramientas
o  Fase de estudios y calibración (pre-calibración)
o  Fase de operación en tiempo real (calibración)
10
Ejemplo de curvas
0.00
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1.50
2.00
2.50
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00
Calado(m)
Caudal (m3/s)
Curvas de gasto
Q=a*h^b Q=a*x+b*h^2 Modelo Aforo directo
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00
Calado(m)
Caudal (m3/s)
Curvas de gasto
Q=a*h^b Q=a*x+b*h^2 Modelo Aforo directo
11
Curvas de gasto en fase de calibración
• Aforos directos
• Ensayos en
modelos
reducidos
• Cartografía
Análisis de
escenarios con
modelos
numéricos
Análisis de
episodios
históricos
con modelos
numéricos
• Estimación de
parámetros.
• Datos en
determinadas
circunstancias
• Análisis de
incertidumbres
• Familia de curvas
• Mejora de los
ajustes.
• Identificación y
selección de
curvas
12
Curvas de gasto en tiempo real
• Curvas
seleccionadas
• Parámetros
estimados
• Modelos
• Observaciones
• Contraste con
otras estaciones
• Simulación del
episodio
• Simulación
• Previsión
• Hipótesis
sobre la
realidad
observada
• Selección de
escenarios
• Ajustes
• Selección de la
curva
• Nuevos datos
para contraste
• Previsiones
• Refresco de
datos
temporales
13
Ejemplo de familia de curvas
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00
Calado	
  (m)
Caudal	
  (m3/s)
Curvas	
  de	
  gasto	
  en	
  Alfeitamí
Q	
  (n=0.035)
Q	
  (n=0.040)
Q	
  (n=0.045)
Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045
Casos extremos: n=0.03, n= 0.05
14
Relaciones nivel-caudal
• Edición por puntos
• Desplazamientos y transformaciones
• Tabla y-KN1-n
n
KN
Q
1
= 2
1
3
2
**1 IRhAKN =
15
Nov 2011.- Dificultades en la
estimación de caudales
o  Dificultades
n  Configuración de aplicaciones
n  Calibración del sistema de telemedida
n  Estado del cauce
n  Flotantes
n  Arrastres
n  Estructuras no controladas
o  Acciones
n  Aforos directos
o  Molinete
o  ADCP
n  Estimaciones
o  Velocidades superficiales
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
20/11/2011 12:00 21/11/2011 0:00 21/11/2011 12:00 22/11/2011 0:00 22/11/2011 12:00 23/11/2011 0:00
M.C. GUADALENTÍN-SOTOBOSQUE AF. SEGURA-MURCIA AF. SEGURA-BENIEL AF. SEGURA-BENISCORNIA
16
22/11/2011
Jacarilla
Formentera
Manzano y Ferrer
Alfeitamí
17
Ejemplo de familia de curvas
0,00
1,00
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3,00
4,00
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6,00
7,00
8,00
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00
Calado	
  (m)
Caudal	
  (m3/s)
Curvas	
  de	
  gasto	
  en	
  Alfeitamí
Q	
  (n=0.035)
Q	
  (n=0.040)
Q	
  (n=0.045)
Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045
Casos extremos: n=0.03, n= 0.05
18
Selección de curvas
Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045
Casos extremos: n=0.03, n= 0.05
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00
Calado	
  (m)
Caudal	
  (m3/s)
Curvas	
  de	
  gasto	
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  Alfeitamí
Q	
  (n=0.035)
Q	
  (n=0.040)
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Curvas de gasto

  • 1. 1 Curvas de gasto Angel Luis Aldana Valverde Consultor OMM Coordinador de PROHIMET (http://www.prohimet.org) angel.l.aldana@prohimet.org
  • 2. 2 La estimación de curvas de gasto o  Dificultades n  Concepto dinámico del río n  Circunstancias especiales n  Imposibilidad de asegurar relaciones biunívocas para grandes caudales n  Aforos directos en situaciones de crecida o  Soluciones n  Estudios previos n  Experiencia n  Estimaciones de velocidades (flotadores) n  Método o  Curva de gasto – Fecha n  Asociar a cada situación concreta n  Almacenar y mantener
  • 3. 3 Variaciones de características del cauce. Alteración de fondo
  • 4. 4 Variaciones de características del cauce. Reducción de sección efectiva
  • 5. 5 Variaciones de características del cauce. Elevación de niveles
  • 6. 6 Redes hidrometeorológicas. Angel Luis Aldana Valverde Calibración de estaciones hidrométricas o  Relaciones nivel-caudal n  Aforos directos o  Molinetes o  Perfiladores ADCP (acoustic doppler current profiler, perfilador de corrientes por efecto Doppler) o  Tarado y contraste de medidas n  Extrapolación de curvas de gasto o  Curvas analíticas o  Empleo de modelos numéricos de flujo en lámina libre n  Análisis de incertidumbres o  Condiciones de contorno o  Vegetación o  Transporte de sedimentos o  Parámetros de modelación o  Errores de medida de nivel y velocidad
  • 7. 7 Estimaciones de relaciones nivel-caudal. Métodos o  Aforos directos o  Ensayos con modelos reducidos o  Cálculo en condiciones de flujo en régimen permanente o  Análisis de episodios históricos o  Ajuste en tiempo real con ayuda de modelos de simulación
  • 8. 8 Aforos directos o  Selección del sitio n  Régimen hidráulico n  Accesibilidad n  Ventajas especiales (ej: puentes) o  Selección del instrumental n  Velocidades y profundidades n  Lecho móvil o fijo. Importancia del transporte de fondo n  Transporte de sólidos n  Ancho de la sección o  Número de verticales n  Qi <= 5 % Q total -> 25 verticales n  Qi <= 10 % Q Total o  Número de puntos en la vertical n  Tiempo de trabajo n  Profundidad máxima n  Condiciones del cauce y del flujo (evolución temporal) n  Hipótesis de distribución vertical de velocidad o  Coordenadas n  Situación de la sección n  Posición en la sección transversal n  Profundidad de la medida o  Correcciones por la falta de verticalidad de la línea
  • 9. 9 Procedimiento de estimación de curvas de gasto o  Fase de construcción de herramientas o  Fase de estudios y calibración (pre-calibración) o  Fase de operación en tiempo real (calibración)
  • 10. 10 Ejemplo de curvas 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 Calado(m) Caudal (m3/s) Curvas de gasto Q=a*h^b Q=a*x+b*h^2 Modelo Aforo directo 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Calado(m) Caudal (m3/s) Curvas de gasto Q=a*h^b Q=a*x+b*h^2 Modelo Aforo directo
  • 11. 11 Curvas de gasto en fase de calibración • Aforos directos • Ensayos en modelos reducidos • Cartografía Análisis de escenarios con modelos numéricos Análisis de episodios históricos con modelos numéricos • Estimación de parámetros. • Datos en determinadas circunstancias • Análisis de incertidumbres • Familia de curvas • Mejora de los ajustes. • Identificación y selección de curvas
  • 12. 12 Curvas de gasto en tiempo real • Curvas seleccionadas • Parámetros estimados • Modelos • Observaciones • Contraste con otras estaciones • Simulación del episodio • Simulación • Previsión • Hipótesis sobre la realidad observada • Selección de escenarios • Ajustes • Selección de la curva • Nuevos datos para contraste • Previsiones • Refresco de datos temporales
  • 13. 13 Ejemplo de familia de curvas 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 Calado  (m) Caudal  (m3/s) Curvas  de  gasto  en  Alfeitamí Q  (n=0.035) Q  (n=0.040) Q  (n=0.045) Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045 Casos extremos: n=0.03, n= 0.05
  • 14. 14 Relaciones nivel-caudal • Edición por puntos • Desplazamientos y transformaciones • Tabla y-KN1-n n KN Q 1 = 2 1 3 2 **1 IRhAKN =
  • 15. 15 Nov 2011.- Dificultades en la estimación de caudales o  Dificultades n  Configuración de aplicaciones n  Calibración del sistema de telemedida n  Estado del cauce n  Flotantes n  Arrastres n  Estructuras no controladas o  Acciones n  Aforos directos o  Molinete o  ADCP n  Estimaciones o  Velocidades superficiales 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 20/11/2011 12:00 21/11/2011 0:00 21/11/2011 12:00 22/11/2011 0:00 22/11/2011 12:00 23/11/2011 0:00 M.C. GUADALENTÍN-SOTOBOSQUE AF. SEGURA-MURCIA AF. SEGURA-BENIEL AF. SEGURA-BENISCORNIA
  • 17. 17 Ejemplo de familia de curvas 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 Calado  (m) Caudal  (m3/s) Curvas  de  gasto  en  Alfeitamí Q  (n=0.035) Q  (n=0.040) Q  (n=0.045) Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045 Casos extremos: n=0.03, n= 0.05
  • 18. 18 Selección de curvas Río limpio: n=0.035, vegetación crecida: n=0.045 Casos extremos: n=0.03, n= 0.05 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 Calado  (m) Caudal  (m3/s) Curvas  de  gasto  en  Alfeitamí Q  (n=0.035) Q  (n=0.040) Q  (n=0.045)