Hidrologia

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UNIVERSIDAD JOS CARLOS MARITEGUI

FACULTAD DE INGENIERAS

INGENIERA CIVIL

TORMENTAS

DOCENTE :

ING. KARLA FIORELLA CORNEJO LECAROS

CURSO :

HIDROLOGA

ALUMNO :

QUILLA QUILLA HECTOR DAVID

CICLO :

VII

MOQUEGUA PER 2015

HIDROLOGA

UNIVERSIDAD JOS CARLOS MARITEGUI Pgina 2

TORMENTAS

DEFINICIN DE TORMENTA

Se entiende por tormenta al conjunto de lluvias que obedecen a una misma

perturbacin meteorolgica y de caractersticas bien definidas. De acuerdo a esta

definicin una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y

an das; pueden abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeas

zonas hasta vastas regiones.

ANLISIS DE UNA TORMENTA

El anlisis de las tormentas est ntimamente relacionado con los clculos o

estudios previos al diseo de obras de ingeniera hidrulica, como son:

Estudio de drenaje

Determinacin de la luz de un puente.

Conservacin de suelos

Calculo del dimetro de alcantarillas.

Las dimensiones de estas obras dependen principalmente de la magnitud que las

tormentas tengan, y de la frecuencia o periodo de retorno, esto a su vez determina

el coeficiente de seguridad que se da a la obra, o los aos de vida probablemente

de la misma.

Se comprende que lo mejor sera disear una obra para la tormenta de mxima

intensidad y de una duracin indefinida, pero esto significa grandes dimensiones de

la misma y lgicamente hay un lmite despus del cual, los gastos ya no compensan

el riesgo que se pretende cubrir.

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ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANLISIS DE LAS

TORMENTAS

Durante el anlisis de las tormentas hay que considerar:

INTENSIDAD

Que es la cantidad de agua cada por unidad de tiempo. Lo que interesa

particularmente de cada tormenta es la intensidad mxima que se haya presentado.

Es decir, la altura mxima de agua cada por unidad de tiempo. De acuerdo a esto la

intensidad se expresa de la siguiente manera:

t

PI max

Dnde:

Imax = Intensidad mxima en mm/h

P = Precipitacin en altura de agua (mm.)

t = Tiempo en horas.

La lluvia o precipitacin pueden ser de forma, dependiendo la intensidad:

Dbiles: I < 2 mm/h

Moderadas: 2 mm/h < I < 15 mm/h

Fuertes: 15 mm/h < I < 30 mm/h

Muy fuertes: 30 mm/h < I < 60 mm/h

Torrenciales: I > 60 mm/h

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DURACIN

Corresponde al tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la tormenta. Se

mide en minutos o en horas.

Aqu conviene definir el Periodo de Duracin, que es un determinado periodo de

tiempo, tomado en minutos u horas, del total que dura una tormenta. Es de mucha

importancia para la determinacin de las intensidades mximas.

Se escogen periodos de duracin tipos. Por ejemplo: 10 min, 30 min, 60 min, 120

min, 240 min. El principal objetivo es buscar la mxima intensidad en esos periodos

de duracin.

Los parmetros como las precipitaciones y el tiempo, se obtienen de un pluviograma

que es el grafico determinado por un equipo llamado pluvigrafo.

FLUVIGRAFO:

Es un instrumento, que registra la altura de lluvia en funcin del tiempo, lo cual

permite determinar la intensidad de la precipitacin, dato importante para el diseo

de estructuras hidrulicas

Los pluvigrafo ms comunes son de forma cilndrica, y el embudo receptor est

ligado a un sistema de flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un

papel registrador. Como el papel registrador tiene un cierto rango en cuanto a la

altura de registro, una vez que la aguja llega al borde superior, automticamente

llega al borde inferior y sigue registrando. El grafico resultante se llama pluviograma.

Los descensos ocurren cuando se ha llenado el recipiente, esto es, cuando se han

alcanzado 10 mm de precipitacin y se desaloja el agua contenida en l por medio

del sifn. Es frecuente que el pluvigrafo tenga alguna falla y por ello los registros

resultan defectuosos. En ocasiones es posible recuperar los datos de un registro

defectuoso y a veces no, dependiendo del tipo de falla. Tanto para comprobar que el

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pluvigrafo funciona correctamente como para recuperar los datos de un registro

defectuoso, conviene ayudarse del registro del pluvimetro.

FLUVIGRAFO

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PLUVIOGRAMA

Se muestran algunas de las fallas ms comunes.

FRECUENCIA

Es el nmero de veces que se repite una tormenta, de caractersticas de intensidad

y duracin definidas en un perodo de tiempo ms o menos largo, tomado

generalmente en aos.

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Aclaremos este concepto mediante un ejemplo. Una tormenta de frecuencia 1/15

significa que es probable que se presente, como trmino medio, una vez cada 15

aos. Los 15 aos vienen a constituir el tiempo de retorno o periodo de retorno de

dicha tormenta.

PERIODO DE RETORNO

Intervalo de tiempo promedio, dentro de cual un evento de magnitud x, puede ser

igualado o excedido, por lo menos una vez en promedio. Representa el inverso de la

frecuencia, es decir:

fT

1

EL HIETOGRAMA

Un hietograma (del griego Hietos, lluvia), es un grfico que expresa la precipitacin

en funcin del tiempo. En ordenadas puede figurar la precipitacin cada (mm), o

bien la intensidad de precipitacin (mm/hora)

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A veces un hietograma se refiere a un da o a una tormenta concreta (en el eje de

abscisas, las horas que dur la tormenta); en otras ocasiones el periodo de tiempo

representado en el eje horizontal puede ser ms amplio: meses o aos.

Para su elaboracin, si se trata de un hietograma mensual o anual, bastar con

representar datos diarios. Si se trata de un hietograma de un da o de unas horas de

duracin, necesitamos una banda de pluvigrafo, leyendo la precipitacin cada en

los intervalos elegidos, por ejemplo, de 10 en 10 minutos.

CURVA MASA DE PRECIPITACIN

La curva masa de precipitacin es la representacin de la precipitacin acumulada

vs el tiempo. Se extrae directamente del pluviograma.

La curva masa de precipitacin, es una curva no decreciente, la pendiente de la

tangente en cualquier punto, representa la intensidad instantnea en ese tiempo.

Si a un registro del pluviograma se le quitan los descensos, se obtiene una grfica

de precipitacin acumulada contra el tiempo llamada curva masa de precipitacin

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EJEMPLO APLICATIVO 01

La fig. 2.12 representa el registro de un pluvigrafo durante una cierta tormenta.

Calcular las intensidades de lluvia durante perodos sucesivos de 1 hora y dibujar el

histograma.

SOLUCIN:

El anlisis de tormentas se hace a travs de siete etapas o pasos.

Paso 1.- Se parte de un pluviograma, es decir el registro de un pluvigrafo, como el

de la fig. 2.12.

Paso 2.- Se hace la siguiente tabulacin, a partir del p1uviograma.

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Hora. Se anotan las horas en que cambia la intensidad.

Intervalo de tiempo.- Es el intervalo entre las horas de la primera columna.

Lluvia parcial.- Es la lluvia cada en cada intervalo de tiempo. Se saca por

diferencia.

Intensidad.- Es la precipitacin referida a 1 hora, para cada intervalo de tiempo. Se

obtiene mediante una regla de tres. Para el segundo intervalo, por ejemplo:

Para la segunda fila (09-11) hrs.

Paso 3.- Se dibuja el grfico intensidad - tiempo, que recibe el nombre de

histograma. El histograma permite apreciar ms objetivamente cmo vara la

intensidad durante la tormenta.

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Paso 4.- Se calcula la intensidad mxima para diferentes periodos de duracin

Fijemos 10 m, 30 m, 60 m, 120 m, 240 m.

Tomemos la intensidad mxima: 5 cm/h durante 60 min Luego la intensidad mxima

para perodos de duracin de 10 m., 30 m. y 60 m. es 5 cm/h.

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EJERCICIO APLICATIVO 02

En una cierta cuenca se han instalado 4 pluvimetros totalizadores de lectura

mensual. En un cierto mes del ao falta una de las lecturas mientras que las

restantes son 37, 43 y 51. Si las precipitaciones medias anuales de estos 3

pluvimetros son 726, 752 Y 840 mm., respectiva mente, y del pluvimetro

incompleto 694 mm., estimar la lectura faltan te de precipitacin mensual.

SOLUCIN

Como la precipitacin anual media en cualquiera de las estaciones ndice difiere de

aquella de la estacin problema en ms de un 10 %,

Como: 17.4 % > 10 %

Entonces: se utilizar la siguiente formula

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RESUMIENDO

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EJERCICIO ENCARGADO

En una seccin de un rio se ha obtenido la divisoria de su Cuenca vertiente

vertiente. El rea total es de 177.24 km2, el permetro de 75 km, siendo la cota ms

alta de 940m y la ms baja 660m. En ella se ha dibujado las lneas de nivel cada

100m de altitud y se han calculado las reas de la cuenca y las longitudes de cauce

situada entre ellas, siendo estos los siguientes.

Hallar:

a) La curva hipsomtrica

b) Frecuencias altimtricas

c) Elevacin media de la cuenca

d) Perfil longitudinal del rio

e) Pendiente media del rio

f) Pendiente ponderada del rio

g) Rectngulo equivalente

h) ndice de pendiente de la cuenca

i) Tiempo de concentracin

COTA REA

(Km2)

LONGITUD

(Km)

950

4.82 0.78

900

10.05 1.62

850

25.07 4.12

800

70.06 11.38

750

59.35 9.68

700

7.89 1.18

660

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CUADRO DE CLCULO

COTA REA (KM2)

LONG.(KM) COTA

MEDIA (ZM) REA

ACUMULADA % REA ZM*A ZM*L

940

4.82 0.78 920.00 4.82 2.72 4434.40 717.60

900

10.05 1.62 875.00 14.87 5.67 8793.75 1417.50

850

25.07 4.12 825.00 39.94 14.14 20682.75 3399.00

800

70.06 11.38 775.00 110.00 39.53 54296.50 8819.50

750

59.35 9.68 725.00 169.35 33.49 43028.75 7018.00

700

7.89 1.18 680.00 177.24 4.45 5365.20 802.40

660

SUMATORIA 177.24 28.76

100.00 136601.35 22174.00

a) La curva hipsomtrica

COTA A. ACUM

940 2.72

900 5.67

850 14.14

800 39.53

750 33.49

700 4.45

660 100.00

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b) Frecuencias altimtricas

c) Elevacin media de la cuenca

Em = Elevacin media

a = rea entre 2 contornos

e = elevacin media entre 2 contornos

A = rea total de la cuenca

660

710

760

810

860

910

960

2.72 5.67 14.14 39.53 33.49 4.45 100.00

CURVA HIPSOMETRICA

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