Hidrograma unitario

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    09-Feb-2017
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    Engineering

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Hietogramas

Hidrograma UnitarioGrupo No. 6

Hidrograma UnitarioEl mtodo del hidrograma unitario es uno de los mtodos utilizados en hidrologa, para la determinacin del caudal producido por una precipitacin en una determinada cuenca hidrogrfica.Si fuera posible que se produjeran dos lluvias idnticas sobre una cuenca hidrogrfica cuyas condiciones antes de la precipitacin tambin fueran idnticas, sera de esperarse que los hidrogramas correspondientes a las dos lluvias tambin fueran iguales. Esta es la base del concepto de hidrograma unitario. En la realidad es muy difcil que ocurran lluvias idnticas; esta pueden variar su duracin; el volumen precipitado; su distribucin espacial; su intensidad.

Un hidrograma unitario es un hidrograma resultante de un escurrimiento correspondiente a un volumen unitario (1 cm, mm, plg,... de lluvia por la cuenca) proveniente de una lluvia con una determinada duracin y determinadas caractersticas de distribucin en la cuenca hidrogrfica. Se admite que los hidrogramas de otras lluvias de duracin y distribucin semejantes presentarn el mismo tiempo de base, y con ordenadas de caudales proporcionales al volumen de fluido.Se puede construir un hidrograma unitario a partir de los datos de precipitacin y de caudales referentes a una lluvia de intensidad razonablemente uniforme y sin implicaciones resultantes de lluvias anteriores o posteriores. El primer paso es la separacin del escurrimiento subterrneo del escurrimiento superficial directo. Se calcula el volumen de y se determinan las ordenadas del hidrograma unitario dividiendo las ordenadas del hidrograma directo, por la altura de escurrimiento distribuido sobre la cuenca, hdistribuido, expresado en cm.

El hidrograma unitario resultante corresponde al volumen de un centmetro de escurrimiento. El paso final es la seleccin de la duracin especfica de una lluvia, con base en el anlisis de los datos de la precipitacin. Perodos de baja intensidad de precipitacin en el comienzo y al final de la lluvia deben ser despreciados, ya que no contribuyen sustancialmente al escurrimiento.

Partes de un Hidrograma

Curva de ConcentracinPico del HidrogramaCurva de DescensoPunto de inicio de la Curva de AgotamientoCurva de Agotamiento

Curva de Concentracin, es la parte que corresponde al ascenso del hidrograma.

Curva de ConcentracinInicio del Escurrimiento Directo

Pico del Hidrograma, es la zona que rodea al caudal mximo.

Pico del Hidrograma

Curva de Descenso, es la zona correspondiente a la disminucin progresiva del caudal.

Curva de Descenso

Punto de inicio de la Curva de Agotamiento, es el momento en que toda la escorrenta directa provocada por esas precipitaciones ya ha pasado. El agua aforada desde ese momento es escorrenta bsica, que corresponde a escorrenta subterrnea.

Punto de inicio de la Curva de Agotamiento

Curva de Agotamiento, es la parte del hidrograma en que el caudal procede solamente de la escorrenta bsica. Es importante notar que la curva de agotamiento, comienza ms alto que el punto de inicio del escurrimiento directo (punto de agotamiento antes de la crecida), eso debido a que parte de la precipitacin que se infiltr est ahora alimentando el cauce.

Curva de Agotamiento

Anlisis de un HidrogramaEl escurrimiento total (mostrado en la figura) que pasa por un cauce, est compuesto de: Q = Qd + QbDonde:Q = escurrimiento o caudal total Qd = escurrimiento directo, producido por la precipitacinQb = flujo base o caudal base, producido por aporte del agua subterrnea

No todas las corrientes reciben aporte de agua subterrnea, ni todas, las precipitaciones provocan escurrimiento directo. Solo las precipitaciones importantes, es decir, intensas y prolongadas, producen un aumento significativo en el escurrimiento de las corrientes. Las caractersticas del escurrimiento directo y del flujo base, difieren tanto, que deben tratarse separadamente en los problemas que involucran perodos cortos de tiempo

Hidrograma UnitarioEl hidrograma unitario, es un hidrograma tpico de la cuenca. Como las caractersticas fisiogrficas de la cuenca como el rea, forma, pendiente, etc. son relativamente constantes, por lo tanto cabe esperar una considerable similitud en la forma de los hidrogramas, correspondientes a precipitaciones de caractersticas similares como ser duracin, intensidad, distribucin, cantidad de escurrimiento, etc.

Hiptesis en las que se basa el Hidrograma Unitario El mtodo del hidrograma unitario fue desarrollado originalmente por Sherman en 1932, y est basado en las siguientes hiptesis:

Distribucin Uniforme. La precipitacin en exceso, tiene una distribucin uniforme sobre la superficie de la cuenca y en toda su duracin.

Tiempo Base constante. Para una cuenca dada, la duracin total de escurrimiento directo o tiempo base (tb) es la misma para todas las tormentas con la misma duracin de lluvia efectiva, independientemente del volumen total escurrido. Todo hidrograma unitario est ligado a una duracin en exceso (de).

Linealidad o proporcionalidad. Las ordenadas de todos los hidrogramas de escurrimiento directo con el mismo tiempo base, son directamente proporcionales al volumen total de escurrimiento directo, es decir, al volumen total de lluvia efectiva. Como consecuencia, las ordenadas de dichos hidrogramas son proporcionales entre s.

Por ejemplo, si se conoce el hidrograma para una cuenca, con hpe = 1 mm y de = 1 hrSi en esa cuenca se tiene hpe = 2 mm y de = 1 hr, para obtener este nuevo hidrograma, bastar con multiplicar por 2 las ordenadas de todos los puntos del hidrograma de la figura anterior, y se obtiene el hidrograma siguiente:

Superposicin de causas y efectos. El hidrograma que resulta de un perodo de lluvia dado puede superponerse a hidrogramas resultantes de perodos lluviosos precedentes.

Por ejemplo si se conoce el hidrograma para una cuenca para hpe = 1 mm y de = 1 hr, para obtener el hidrograma unitario para hpe = 1 mm y de = 2 hr, bastar dibujar dos hidrogramas unitarios desplazados 1 hr en sentido horizontal y sumar las ordenadas de sus puntos.

Ejemplo de Superposicin de Hidrogramas

Construccin del Hidrograma Unitario

Las ordenadas del HU (columna 5), se obtienen dividiendo las ordenadas del escurrimiento directo (columna 4) entre la altura de precipitacin en exceso, expresada en milmetros, en este caso entre 30.

En la figura se muestra el hidrograma unitario, el cual se obtiene ploteando la columna (1) vs la columna (5) de la tabla 5.1 (observar que la escala de sus ordenadas es la que est a la izquierda).

Gracias por su atencin!