UNIVERSIDAD: CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÌA CIVIL

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Ing. Paz Muro, Hansel.Ing. Paz Muro, Hansel.

UNIVERSIDAD:UNIVERSIDAD:

CARRERA PROFESIONAL:CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÌA CIVILINGENIERÌA CIVIL

ALUMNOS :ALUMNOS :

CURSO :CURSO : HIDROLOGIAHIDROLOGIA

TEMA :TEMA : CAUDALES MAXIMOSCAUDALES MAXIMOS

DOCENTE :DOCENTE : Ing. Hansel Paz Muro.Ing. Hansel Paz Muro.

CÉSAR VALLEJOCÉSAR VALLEJO

Armas Morales, Ronny.Armas Morales, Ronny.Juárez Suarez, Lourdes.Juárez Suarez, Lourdes.Silva Rengifo, Julio.Silva Rengifo, Julio.Núñez Sigueñas, Belzi.Núñez Sigueñas, Belzi.Vásquez Soria, Junior Vásquez Soria, Junior ..

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INDICEINDICE

INTRODUCCION INTRODUCCION --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3--------------------------- 3

OBJETIVOS OBJETIVOS --------------------------------------------------------------------------------------------- 4 --------------------------------------------------------------------------------------------- 4

11.. PERIPERIODO DE RETORNO DE UNA ODO DE RETORNO DE UNA AVENIDAAVENIDA --------------------------------------------------------------------- 5----------- 5

1.1.1.1. Ejemplo aplicativoEjemplo aplicativo ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --- 66

22.. METODO DIRECTO METODO DIRECTO ---------------------------------------------------------------------------- 6 ---------------------------------------------------------------------------- 6

33.. METODOS EMPIRICOS METODOS EMPIRICOS --------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------- 99

3.1.3.1. Método racionalMétodo racional ------------------------------------------------------------------------------------ 10 ------------------------------------------------------------------------------------ 10

3.1.1.3.1.1. Determinación del coeficiente de escorrentíaDeterminación del coeficiente de escorrentía -------------------------------------------------------------------------------------------- 11------ 11

3.1.2.3.1.2. Cálculo de curvas de Intensidad-Frecuencia-Duración.Cálculo de curvas de Intensidad-Frecuencia-Duración. ------------------------- ----------------------------------- ---------- 1313

3.1.3.3.1.3. Tiempo de concentración (tc)Tiempo de concentración (tc) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----- 1313

3.1.3.1.3.1.3.1. Medida directa usando trazadores:Medida directa usando trazadores:----------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------- 1313

3.1.3.2.3.1.3.2. Usando las características hidráulicas de la cuencaUsando las características hidráulicas de la cuenca -------------------------------- 14 -------------------------------- 14

3.1.3.3.3.1.3.3. Estimando velocidadesEstimando velocidades --------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------- 1414

3.1.3.4.3.1.3.4. Usando valores obtenidos por Ramser Usando valores obtenidos por Ramser -------------------------------------------------------------------------------------------- ---------- 1414

3.1.3.5.3.1.3.5. Usando formulas empíricas:Usando formulas empíricas: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - 1515

3.1.3.5.1.3.1.3.5.1. Fórmula de kirpichFórmula de kirpich----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------- 1515

3.1.3.5.2.3.1.3.5.2. Fórmula australianaFórmula australiana --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15--------- 15

3.1.3.5.3.3.1.3.5.3. Fórmula de George RiveroFórmula de George Rivero ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16--------------------- 16

3.1.3.5.4.3.1.3.5.4. FORMULA DEL SCSFORMULA DEL SCS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16---------- 16

3.1.4.3.1.4. Ejemplo de aplicación:Ejemplo de aplicación: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------- 1717

3.2.3.2. Método racional modificadoMétodo racional modificado ------------------------------------------------------------------ 18 ------------------------------------------------------------------ 18

3.2.1.3.2.1. Ejemplo de aplicaciónEjemplo de aplicación ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------- 1818

3.3.3.3. Método de Mac MathMétodo de Mac Math ----------------------------------------------------------------------------- 20 ----------------------------------------------------------------------------- 20

3.4.3.4. Fórmula de BurkliFórmula de Burkli – – Zieger Zieger -------------------------------------------------------------------- 21 -------------------------------------------------------------------- 21

3.5.3.5. Fórmula de KresnikFórmula de Kresnik------------------------------------------------------------------------------- 21------------------------------------------------------------------------------- 21

3.6.3.6. Método del número de curvaMétodo del número de curva----------------------------------------------------------------- 22----------------------------------------------------------------- 22

3.6.1.3.6.1. Condición hidrológicaCondición hidrológica ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28----------------- 28

3.6.2.3.6.2. Grupo hidrológico del sueloGrupo hidrológico del suelo ------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------- 2828

3.6.3.3.6.3. Uso de la tierra o tratamientoUso de la tierra o tratamiento ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----- 2929

3.6.4.3.6.4. Condición de humedad antecedente (CHA)Condición de humedad antecedente (CHA) -------------------------------------------------------------------------------------------- 30---------- 30

3.6.5.3.6.5. Estimación del caudal máximoEstimación del caudal máximo --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----- 3131

3.6.5.1.3.6.5.1. Ejemplo aplicativoEjemplo aplicativo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------- 3333

44.. METODOS ESTAMETODOS ESTADISTIDISTICOS COS ----------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------- 3636

4.1.4.1. Método de GumbelMétodo de Gumbel -------------------------------------------------------------------------------- 37 -------------------------------------------------------------------------------- 37

4.1.1.4.1.1. Ejemplo aplicativoEjemplo aplicativo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ -- 4141

4.2.4.2. Método de NashMétodo de Nash ------------------------------------------------------------------------------------ 43 ------------------------------------------------------------------------------------ 43

4.2.1.4.2.1. Ejemplo aplicativoEjemplo aplicativo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ -- 4545

4.3.4.3. Método de lebedievMétodo de lebediev ------------------------------------------------------------------------------- 48 ------------------------------------------------------------------------------- 48

55.. CONCLUSIONES CONCLUSIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53-------------- 53

66.. BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA -------------------------------------------------------------------------------- 53 -------------------------------------------------------------------------------- 53

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INTRODUCCIONINTRODUCCION

El agua es un recurso fundamental para la vida y un factor esencial para elEl agua es un recurso fundamental para la vida y un factor esencial para el

sector productivo, por lo que la determinación de los caudales en una región,sector productivo, por lo que la determinación de los caudales en una región,

tiene especial importancia debido al predominio de tiene especial importancia debido al predominio de las actividades relacionadaslas actividades relacionadas

con el aprovechamiento de los recursos hídricos. A través de esto es posiblecon el aprovechamiento de los recursos hídricos. A través de esto es posible

obtener información valiosa para la gestión del agua, en términos de los usos:obtener información valiosa para la gestión del agua, en términos de los usos:

agrícolas, forestales, energéticos, de uso doméstico, construcción de obrasagrícolas, forestales, energéticos, de uso doméstico, construcción de obras

civiles, etc.civiles, etc.

Por otro lado, estudiar las precipitaciones y conocer su distribución temporal esPor otro lado, estudiar las precipitaciones y conocer su distribución temporal es

motivo de interés para estudios hidrológicos. La precipitación, como variable demotivo de interés para estudios hidrológicos. La precipitación, como variable de

estado hidrológica, se puede caracterizar a través de la intensidad, suestado hidrológica, se puede caracterizar a través de la intensidad, su

distribución en el espacio y en el tiempo, y su frecuencia o probabilidad dedistribución en el espacio y en el tiempo, y su frecuencia o probabilidad de

ocurrencia, y para poder caracterizarla es necesario un gran número deocurrencia, y para poder caracterizarla es necesario un gran número de

observaciones, extraídas de series pluviográficas, con el objeto de deducir elobservaciones, extraídas de series pluviográficas, con el objeto de deducir el

patrón de comportamiento en una zona determinada y permitir patrón de comportamiento en una zona determinada y permitir un análisis o usoun análisis o uso

posterior.posterior.

A A la la vez vez se se pueden pueden proporcionar proporcionar índices índices para para realizar realizar estudios estudios de de crecidas,crecidas,

para un adecuado diseño y dimensionamiento de lpara un adecuado diseño y dimensionamiento de las obras civiles. Para eas obras civiles. Para esto essto es

necesario conocer las intensidades de precipitación, para distintos períodos denecesario conocer las intensidades de precipitación, para distintos períodos de

retorno.retorno.

Ahora Ahora bien, bien, los los cálculos cálculos de de caudales caudales máximos máximos son son imprescindibles imprescindibles para para elel

diseño y planificación de obras civiles. Pero muchas veces no se dispone dediseño y planificación de obras civiles. Pero muchas veces no se dispone de

registros que nos permitan determinar estos caudales, es por esto que se haceregistros que nos permitan determinar estos caudales, es por esto que se hace

necesario contar con metodología que nos permita determinar los valores denecesario contar con metodología que nos permita determinar los valores de

caudales máximos empíricamente.caudales máximos empíricamente.

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OBJETIVOSOBJETIVOS

Objetivo General:Objetivo General:

Identificar y Identificar y definir los definir los diferentes métodiferentes métodos exdos existentes para istentes para calcular elcalcular el

caudal máximo de una cuencacaudal máximo de una cuenca

Objetivos específicos:Objetivos específicos:

Definir le Definir le el método del método directo para irecto para el cálculo el cálculo del caudal del caudal máximo dmáximo de unae una

cuenca.cuenca.

Calcular el caudal Calcular el caudal máximo utilizando máximo utilizando métodos empíricos métodos empíricos como elcomo el

mméétoto ddo o raracc ioio nnal al , el, el mméétotodo do racrac ioio nal mnal m odod ificific ado ado , el, el mméétoto ddo o dde Me Macac

Math Math y el y el mméétotoddo do d e núe númmero ero de cde c uu rvrva a , basados en datos de, basados en datos de

estaciones hidrométricas (caudales medios mensuales) y lasestaciones hidrométricas (caudales medios mensuales) y las

características de sus cuencas (área, altitud, longitud y pendiente delcaracterísticas de sus cuencas (área, altitud, longitud y pendiente del

curso principal).curso principal).

Definir los Definir los métodos métodos estadísticos estadísticos para epara el cacl caculo ulo del cdel caudal audal máximomáximo

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Ing. Paz Muro, Hansel.

CAUDAL MAXIMO

1. PERIODO DE RETORNO DE UNA AVENIDA

Para el caso de un causal de diseño, el periodo de retorno se define, como

el intervalo de tiempo dentro del cual un evento de magnitud Q, puede ser

igualado o excedido por lo menos una vez en promedio.

Si un evento igual o mayor a Q, ocurre una vez en T años, su probabilidad

de ocurrencia P, es igual a 1 en T casos, es decir:

1 P

T Ó

1T

P

Dónde:

P= probabilidad de ocurrencia de un caudal Q.

T= período de retorno.

La definición anterior permite el siguiente desglose de relaciones de

probabilidades:

La probabilidad de que Q ocurra en cualquier año:

La probabilidad de que Q no ocurra en cualquier año, es decir, la

probabilidad de ocurrencia de un caudal <Q

1

11

P P

P T

Si se supone que la no ocurrencia de un evento en un año

cualquiera, es independiente de la no ocurrencia del mismo, en los

años anteriores y posteriores, entonces la probabilidad de que el

evento no ocurra en n años sucesivos es :

1. .... 1

nn

nFactores P P P P

T

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La probabilidad de que el evento, ocurra al menos una vez en n

años, sucesivos, es conocida como riesgo o falta R, y se representa

por:

1

11 1 ......(3.0)

n

n

R P

RT

Con el parámetro riesgo, es posible determinar cuáles son las

implicaciones, de seleccionar un periodo de retorno dado de una obra, que

tiene una vida útil de n años.

1.1. Ejemplo aplicativo

Determinar el riesgo o falla de una obra que tiene una vida útil de 15

años, si se diseña para un período de retorno de 10 años.

Solución:

Para el ejemplo: T = 10 y n = 15

Sustituyendo en la ecuación (3.0), se tiene:

151

1 110

0.7941 79.41%

R

R

Si el riesgo es de 79.41%, se tiene una probabilidad del 79.41% de que

la obra falle durante su vida útil.

2. METODO DIRECTO

Este es un método hidráulico, llamado de Sección y Pendiente, en el cual el

caudal máximo se estima después de pasos de una avenida, con base en

datos específicos obtenidos en el campo. Los trabajos de campo incluyen:

1. Selección de un tramo del río representativo, suficientemente

profundo, que contenga al nivel de las aguas máximas.

2. Levantamiento de secciones transversales en cada extremo del

tramo elegido, y determinar:

A1, A2 = áreas hidráulicas

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P1, P2 = perímetros mojados

R1, R2 = radios hidráulicos ;

3. Determinar la pendiente S, de la superficie libre de agua con las

huellas de la avenida máxima en análisis.

4. Elegir el coeficiente de rugosidad “n” de Manning de acuerdo a las

condiciones físicas del cauce (tabla 3.0).

Tabla 3.0: Valores de n dados por Horton para ser usados en las fórmulas de

Kutter y de Manning

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