Clases de Hidrología General_Semana 06_FICA_UNHEVAL

Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO

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FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZN

HUNUCO - PER

Curso:

Cdigo:

Condicin:

Pre - requisitos:

HIDROLOGA GENERAL

4105

OBLIGATORIO

ESTADISTICA Y MECANICA DE FLUIDOS II

CLASES S06 - CICLO 2015.1

Responsable de ctedra :

C. M Sc. en Ingeniera Hidrulica UNI Lima - Per

Hunuco. Mayo del 2015

Escorrenta-Infiltracin

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Curso: HIDROLOGA GENERAL CICLO 2015 - 1

Ing. Civil CLIFTON PAUCAR Y MONTENEGRO C. M Sc. en Ingeniera Hidrulica UNI Lima - Per

Ob

jeti

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s

OBJETIVOS

Conocer los procesos de escorrenta e infiltracin

Entender que factores regulan estos procesos

Comprender las bases fsicas de la permeabilidad del suelo

ESQUEMA DE CONTENIDOS:

Generalidades

Distribucin de la precipitacin en el suelo

Parmetros caractersticos de la infiltracin

Mtodos de medicin de la capacidad de infiltracin

Factores que intervienen en la capacidad de infiltracin

Ecuacin de la Curva de Capacidad de Infiltracin contra el

Tiempo

Fuente: HIDROLOGA ESTADSTICA Mximo Villn Bjar, 3era.Edic. Abril, 2005,Lima-Per


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CONCEPTO DE ESCORRENTA

Se define como la lmina de agua que circula en una cuenca

de drenaje, medida en mm. de altura de agua de lluvia

escurrida y extendida dependiendo de la pendiente del

terreno.

La diferencia entre el volumen de agua que llueve en una

cuenca y el que escurre por su salida estn constituidas por

la intercepcin en el follaje de las plantas y en los techos de

las construcciones, depsitos artificiales sobre suelo natural

o recubiertos, la retencin en las depresiones o charcos (que

posteriormente se evaporan o se infiltra parcial o totalmente),

la evaporacin y la infiltracin a nivel de cuenca.



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CONCEPTO DE INFILTRACIN Y VELOCIDAD O TASA DE

INFILTRACIN

Se define como la cantidad de agua en movimiento que

atraviesa verticalmente la superficie del suelo producto de la

accin de las fuerzas gravitacionales y capilares, sta

cantidad de agua quedar retenida en el suelo o alcanzar el

nivel fretico del acufero incrementando el volumen de este

Se distingue del proceso de percolacin porque ste ltimo

es el movimiento hacia abajo de agua desde o a travs de la

zona no saturada hasta el nivel fretico o zona saturada.

Entre los factores ms importantes que afectan la velocidad

y la tasa de infiltracin son:

- Caractersticas fsicas de la textura del suelo

- Carga hidrulica o lmina sobre la superficie del suelo

- Contenido de materia orgnica y carbonatos en el suelo


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CONCEPTO DE INFILTRACIN Y VELOCIDAD O TASA DE

INFILTRACIN..

- Contenido de humedad del suelo (inicial y saturacin)

- Grado de uniformidad en el perfil del suelo

- Accin microbiana en el suelo

- Temperatura del suelo y del agua

- Cobertura vegetal

- Uso del suelo

- Cantidad atrapado de aire atrapado en el suelo

- Lavado del material fino

- Compactacin


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DISTRIBUCIN DEL AGUA DE PRECIPITACIN EN EL SUELO


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PERFIL EDFICO DEL SUELO

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ESQUEMA REPRESENTATIVO DE LOS MECANISMOS DE

GENERACIN DE INFILTRACIN

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ESQUEMA REPRESENTATIVO DEL FRENTE DE

HUMEDAD DURANTE LA INFILTRACIN

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ESQUEMAS DE LAS DIFERENTES ZONAS Y FLUJOS QUE APARECEN EN EL TERRENO

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TIEMPOS ESTIMADOS DEL MOVIMIENTO DE AGUAS SUBTERRNEAS

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Uno de los objetivos principales de la Hidrologa Superficial es calcular

la escorrenta se va a generar si se produce una precipitacin

determinada (calcular el hidrograma que va a generar un hietograma).

El tema es muy complejo y se plantean actuaciones diversas.

Un evento concreto o continuo: A veces estudiamos qu

caudales generar cierta precipitacin, o bien queremos conocer el

proceso de un modo continuo, por ejemplo, el funcionamiento de la

cuenca a los largo de un ao.

Precipitaciones reales o supuestas: Podemos desear calcular los

caudales generados por precipitaciones reales o bien trabajamos

con una tormenta de diseo, para calcular el hidrograma de diseo.

Si se va a construir una obra (canal, presa .) debe hacerse sobre

caudales tericos que calculamos que se producirn por

precipitaciones tericas que se producirn una vez cada 5, 10, 25,

50, 100, 500, 1000 aos, dependiendo de la categora de Obra

Hidrulica (A,B,C,D).

Fuente: F. JAVIER SNCHEZ SAN ROMN-DPTO. GEOLOGA-UNIV.SALAMANCA (ESPAA-2012)


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En el estudio de una cuenca real con datos reales es necesario utilizar

un modelo en ordenador, en el que se introducen las caractersticas

fsicas de la cuenca. En otras ocasiones es posible abordar el

problema manualmente. Separacin de la lluvia neta: Calcular que parte de la precipitacin cada

va a generar escorrenta superficial

Clculo de la escorrenta producida por esa precipitacin neta. Existen

diversos mtodos: Mtodo racional, Hidrogramas sintticos, Hidrograma

Unitario, etc. El hidrograma calculado se suma al caudal base, si exista

previamente

Clculo de la variacin del hidrograma calculado en el paso anterior a

medida que circula lo largo del cauce; esto se denomina del

hidrograma

Opcionalmente, y teniendo en cuenta la geometra del cauce en una zona

concreta, calcular la altura que alcanzar el agua y, por tanto, las reas que

quedarn inundadas cuando el hidrograma calculado en los pasos

anteriores pase por all. Se pueden realizar clculos aproximados de la

seccin inundable, pero para un clculo fiable es necesario utilizar el

programas HEC-RAS. Fuente: F. JAVIER SNCHEZ SAN ROMN-DPTO. GEOLOGA-UNIV.SALAMANCA (ESPAA-2012)


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PROCEDIMIENTO GENERAL 1. Hietograma

Para precipitaciones reales se obtiene de un pluvigrafo, aunque estos

clculos no suelen realizarse con una precipitacin que ya sucedi , sino

con intensidades de precipitacin calculadas estadsticamente

de . Su distribucin en el tiempo (la forma del

hietograma) puede calcularse o puede estar catalogada previamente

dependiendo de la zona geogrfica.

2. Separacin de la Precipitacin neta

El clculo de que parte de la precipitacin va a generar escorrenta puede

realizarse para cada incremento de tiempo (por ejemplo: hora a hora o de 5

en 5 minutos como se indica en el esquema adjunto mostrado), o tambin

para todo el evento en forma conjunta (Por ejemplo: Cuando se usa el

mtodo del Ex -Servicio de Conservacin de Suelos del los EE.UU (SCS:

Soil Conservation Service) actual Servicio de Conservacin de los Recursos

Naturales-SCRN del USDA, o simplemente aplicando un coeficiente de

escorrenta calculado o estimado.



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Fuente: GOULART, et al 1992


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PROCEDIMIENTO GENERAL.. 3. Hidrograma

En esta fase se calcula el Hidrograma generado por la precipitacin neta

(Mtodo Racional, Hidrogramas sintticos, Hidrograma unitario)

Al hidrograma se le aade el caudal bsico si exista previamente



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PROCEDIMIENTO GENERAL.. 4. Trnsito de la avenida: Retardo

y Atenuacin

Si el hidrograma calculado an

debe recorrer cierta distancia

hasta llegar a la zona de inters,

debemos calcular el trnsito de la

avenida: retardo y atenuacin

disminucin del caudal punta (por

ejemplo: Mtodo de Muskingum)



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PROCEDIMIENTO GENERAL.. 5. Clculo de la seccin y de las reas inundables

El hidrograma calculado (y, transitado) provocar una altura de inundacin

que depender de la geometra del cauce (y de sus reas colindantes), de

la pendiente, del tipo de cauce, etc. , cuyo comportamiento podemos

simular usando el programa Hec-RAS en cauces con pendientes menores a

6%, o aproximaciones del comportamiento del flujo usando la frmula de

Manning.


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DISTRIBUCIN DE LA PRECIPITACIN EN EL SUELO La lluvia que cae se consume totalmente en los siguientes eventos:

a) Intercepcin

b) Detencin Superficial

c) Humedad del Suelo

c.1) Zona Saturada

c.2) Zona No Saturada

c.2.1.) Humedad higroscpica

c.2.2) Humedad capilar

c.2.3) Humedad Gravitacional

ndices para determinar el contenido de humedad del suelo

- Coeficiente higroscpico: Es la humedad mxima que una muestra, inicialmente seca,

absorbe cuando se pone en contacto con una atmsfera al 50% de humedad relativa y a

25 C.

- Punto de Marchitez : Es el contenido de humedad por el cual se presenta marchitez

permanente de las plantas; depende del tipo de plantas, de su edad y sistema de races,

del clima, del volumen del suelo, etc.

- Capacidad de Campo: Es la cantidad de agua que un suelo saturado puede retener

despus de ser centrifugado con una fuerza de 1,000 g; tambin es la cantidad mxima

de agua que puede ser retenida por el suelo en contra de la accin de las fuerzas de

gravedad


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MECANISMOS DE RETENCIN DEL AGUA POR PARTE DEL SUELO


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MECANISMOS DE RETENCIN DEL AGUA POR PARTE DEL SUELO

Se puede observar en el

esquema adjunto, el

movimiento del agua a

medida que transcurre el

tiempo

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