Heinsohn Privacidad y Ciberseguridad para el sector educativo
Efecto de la duración en la tormenta
1. MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN
EN LA TORMENTA
Preparado por:
Fredy Jipson Cueva Castillo.
Dr. Fernando Rodrigo Oñate Valdivieso
Efecto de la duración en la tormenta es una herramienta de cálculo del:
Laboratorio Virtual de Hidrología
www.hydrovlab.utpl.edu.ec
Universidad Técnica Particular de Loja
Ecuador - 2010
2. ÍNDICE
Disclamer ............................................................................................................... 2
MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA................................... 3
1.- DATOS DE ENTRADA ................................................................................................................ 3
2.- CALCULAR tc ............................................................................................................................ 4
3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS ...................................................................................................... 6
4.- RESULTADOS ............................................................................................................................ 9
5.- VARIACIÓN DE LA DURACIÓN EFECTIVA (de) ..................................................................... 10
BIBLIOGRAFÍA:.................................................................................................... 15
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
1
3. Disclamer
El autor no se responsabiliza por la aplicación que se le dé a la presente herramienta
y/o por perjuicios directos o indirectos que se deriven del uso inadecuado de la
misma. El mismo que ha sido desarrollado con fines investigativos, y su confiabilidad
está aún en proceso de evaluación. El uso y aplicación del mismo queda bajo
absoluta responsabilidad del usuario.
Si durante la aplicación de la herramienta “Efecto de la duración en la tormenta”
surgen inconvenientes, por favor informe sobre el problema a: fjcueva@gmail.com o
fronate.v@gmail.com .
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
2
4. MANUAL EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA
TORMENTA
1.- DATOS DE ENTRADA
Se procede a ingresar las características morfológicas y geométricas de la cuenca,
estos parámetros son: área de la cuenca, longitud del cauce principal, pendiente
media del cauce, precipitación efectiva o en exceso y su duración efectiva.
Como a manera de ejemplo se toma los siguientes valores:
DATOS DE ENTRADA
ÁREA DE LA CUENCA (Ac) = 20 Km2.
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (L) = 7 Km.
PENDIENTE MEDIA DEL CAUCE (J) = 0.015 m/m.
PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) = 100 mm.
DURACIÓN EFECTIVA (de) = 2.44 h.
Estos valores se los puede cargar directamente del botón.
Luego de hacer click en este botón se cargan los siguientes valores.
Figura 1. Panel que contiene los datos de entrada
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
3
5. 2.- CALCULAR tc
Para calcular el tiempo de concentración (tc) se hará click en el botón.
Luego de haber hecho click en este botón, este se deshabilita y presenta los
siguientes resultados:
Figura 2. Tiempo de concentración para diferentes fórmulas empíricas
Como se observa en la (Fig.2), se tiene los resultados del tiempo de concentración
(tc) aplicando cuatro fórmulas empíricas, estas ecuaciones son:
Fórmula de Kirpich
L0.77
tc = 0.000325
S 0.385
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (m).
S → Pendiente promedio del recorrido del cauce, (m/m).
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
4
6. Fórmula Californiana (del U.S.B.R)
0.77
L
tc = 0.066 1 / 2
J
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
Fórmula de Giandotti
4 A c + 1.5 L
tc =
25.3 J × L
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
Ac → Superficie de la cuenca, (Km2)
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
Fórmula de Témez
0.77
L
tc = 0.3 1/4
J
Donde:
tc → tiempo de concentración, ( h ).
L → longitud del cauce principal, (Km).
J → Pendiente promedio del cauce, (m/m).
En la (Fig.2) se encuentran marcados con color azul los resultados del tiempo de
concentración (tc) de estas formulas empíricas. En el casillero que tiene como
nombre “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN DEFINITIVO (tc)” (Fig.2), aparece por defecto el
valor del tiempo de concentración con la fórmula de Kirpich.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
5
7. Si se requiere se podrá modificar el valor asignado “TIEMPO DE CONCENTRACIÓN
DEFINITIVO (tc)” con cualesquiera de las otras formulas empíricas mostradas (Fig.2) o
si también se determinó este tiempo de concentración por algún otro método
diferente a los mostrados en el panel.
3.- GRAFICAR HIDROGRAMAS
Para calcular y graficar los parámetros necesarios del “HIDROGRAMA TRIANGULAR” y el
“HIDROGRAMA DEL S.C.S” se hará click en el botón.
Luego de haber hecho click en este botón, este presenta los siguientes resultados:
Figura 3. Parámetros necesarios para graficar el hidrograma Triangular y el
hidrograma del S.C.S
Para determinar los parámetros necesarios para la construcción de los hidrogramas
se los determina mediante las siguientes ecuaciones:
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
6
8. Tiempo de retraso (tr)
tr = 0.6 tc
Tiempo pico (tp)
de
tp = + tr
2
Tiempo base (tb)
8
tb = tp
3
Caudal pico (Qp)
0.208 * Ac * Pe
Qp =
tp
Donde:
Qp → Caudal pico, (m3/s).
Ac → Superficie de la cuenca, (Km2).
tp → Tiempo pico, (h).
Pe→ Precipitación (mm.)
→
Figura 4. Parámetros del Hidrograma Triangular.
Fuente: El autor
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
7
9. Con los parámetros del hidrograma triangular y las coordenadas del hidrograma
unitario adimensional (Tabla 1), se llegara a obtener la gráfica del hidrograma del
S.C.S.
Tabla 1. Coordenadas del Hidrograma unitario adimensional del SCS.
t/tp Q/Qq t/tp Q/Qq
0.0 0 1.4 0.75
0.1 0.015 1.5 0.65
0.2 0.075 1.6 0.57
0.3 0.16 1.8 0.43
0.4 0.28 2.0 0.32
0.5 0.43 2.2 0.24
0.6 0.6 2.4 0.18
0.7 0.77 2.6 0.13
0.8 0.89 2.8 0.098
0.9 0.97 3.0 0.075
1.0 1 3.5 0.036
1.1 0.98 4.0 0.018
1.2 0.92 4.5 0.009
1.3 0.84 5.0 0.004
Figura 5. Representación gráfica del hidrograma unitario adimensional del SCS.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
8
10. 4.- RESULTADOS
Los resultados del hidrograma del S.C.S se presentan en el siguiente panel:
Figura 6. Resultados del hidrograma del SCS.
Como se observa en (Fig. 6) se tiene los resultados para la duración efectiva (de =
2.44 h.) con su respectivo tiempo pico, tiempo base, caudal pico, los tiempos y
caudales del hidrograma; donde el tiempo (t) está dado en horas (h) y el caudal (Q)
en (m3/s). Estos resultados son:
EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA
HIDROGRAMA DEL S.C.S
de(h)= 2.44
tp(h)= 2.115
tb(h)= 5.647
Qp(m³/s)= 196.69
t(h) Q(m³/s)
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
9
11. 0 0
0.212 2.95
0.423 14.752
0.635 31.47
0.846 55.073
1.058 84.577
1.269 118.014
1.481 151.451
1.692 175.054
1.904 190.789
2.115 196.69
2.327 192.756
2.538 180.955
2.75 165.22
2.961 147.517
3.173 127.848
3.384 112.113
3.807 84.577
4.23 62.941
4.653 47.206
5.076 35.404
5.499 25.57
5.922 19.276
6.345 14.752
7.403 7.081
8.46 3.54
9.518 1.77
10.575 0.787
5.- VARIACIÓN DE LA DURACIÓN EFECTIVA (de)
Si se requiere comparar la simulación de los hidrogramas y el efecto que nos produce
el cambio de la duración efectiva (de) en la tormenta. Se podrá variar el valor de la
duración efectiva (de) en los datos de entrada (Fig. 7).
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
10
12. Figura 7. Datos de entrada considerando la variación de la duración efectiva (de).
Para poder visualizar dicho efecto de la duración efectiva (de) se hará click en el
siguiente botón
Figura 8. Parámetros para la construcción del hidrograma variando la duración
efectiva (de) por segunda vez.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
11
13. Figura 9. Graficas del hidrograma triangular y del S.C.S, con el panel de resultados.
En el panel de “RESULTADOS” (Fig. 9) se tiene los resultados de la primera y
segunda variación de la duración efectiva (de) estos son:
EFECTO DE LA DURACIÓN EN LA TORMENTA
HIDROGRAMA DEL S.C.S
de(h)= 2.44 =2
tp(h)= 2.115 = 1.895
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
12
15. Figura 10. Resultados de las 5 simulaciones considerando la variación de la
duración efectiva (de)
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
14
16. Los resultados del panel de la (Fig. 9) son:
BIBLIOGRAFÍA:
http://web.usal.es/~javisan/hidro/temas/T070.pdf
Hidrología en la Ingeniería, Germán Monsalve Sáenz (2006)
http://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/hidrologia-de-superficies-y-
conservacion-de-suelos/ocw-marta-pdf/Tema12.pdf
http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6083/8/CAPITULO 3.-
CAUDAL.pdf
Fundamentos de Hidrología de superficie, Aparicio(1992)
Hidrología aplicada, Ven Te Chow, 1994.
http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulaci%C3%B3n/lluviaEscorentia/hefectod
uraciontormenta.aspx
15