APLICADAS Edición Ingeniería Civil-Plan 97

Transcripción

1 HIDROLOGÍA A E HIDRÁULICA APLICADAS Edición Ingeniería Civil-Plan 97 -Información disponible para estudios sobre hidrología e hidráulica en Uruguay- Universidad de la República Facultad de Ingeniería Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental

2 INDICE Recapitulación Mediciones de nivel en cursos de agua Mediciones de velocidad en secciones Curvas de Aforo Información hidrométrica disponible en Uruguay Análisis utilizando información disponible

3 RECAPITULACION Caudal generado en una cuenca? Diseño de obra drenaje? Verificación de obra drenaje? Drenaje?

4 RECAPITULACION Drenaje? Delimitación de cuenca Determinación de los parámetros geomorfológicos de la cuenca Selección de método hidrológico para estimación de caudal extremo

5 RECAPITULACION 1) Método Racional Q max = CiA/360 i Curvas IDF-Uruguay 2) Método NRCS (ex.scs) IDF-Uruguay Precipitación (mm/h) Tormenta Diseño Tiempo (multiplo de D) P.Efectiva-NC HUT Hidrograma

6 RECAPITULACION Métodos Hidrológicos: Precipitación y estadística (IDF) Obtengo Q diseño Resuelvo diseño hidráulico de la obra de drenaje: PROCESO EXITOSO PARA CUENCAS NO AFORADAS

7 RECAPITULACION Existen Incertidumbres en el proceso de diseño: Se busca Q y se obtiene transformando P (incertidumbre en el modelo P-Q) Estadística sobre valores de P y no de Q Base de datos de P (IDF) hasta Buena parte de las cuencas de Uruguay (las mas pequeñas) no están aforadas y por tanto el proceso antes comentado es el adecuado. Sin embargo, si existen caudales medidos, es preferible utilizar los datos directamente.

8 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRIA: Medición del nivel de agua en un cauce referido a un cero arbitrario. Medida y registro de nivel discontinuo: Limnímetro y maxímetro (manual). Medida y registro de nivel continuo: Limnígrafo (automática)

9 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRO

10 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRO

11 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRO

12 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRO

13 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNIMETRO

14 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNÍGRAFO Diferentes tipos de sensores: Flotación Presión Burbujeo

15 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNÍGRAFO

16 Medición n de niveles de la Superficie de agua LIMNÍGRAFO

17 Velocidades de agua superficial (fuente: (fuente: Chow,, 1994) La velocidad del flujo varía con la profundidad del cauce:

18 Medición n de Velocidades de agua superficial 1. Medición por flotación. 2. Medición puntual por correntímetro. 3. Medición puntual/perfiles mediante sensores de ultrasonido. 4. Medición puntual mediante sensores electromagnéticos

19 Medición n de velocidades media por flotación: La velocidad del media del flujo es entre 0.4 y 0.9 de la velocidad superficial de acuerdo a la profundidad. Lanzamiento de elementos flotantes en la superficie recorriendo una distancia conocida.

20 Medición n de velocidades utilizando correntímetro metro: Diferentes tamaños de hélices en función del rango de velocidad a medir (y profundidad del flujo). V = A *n + B (n = revoluciones)

21 Medición n de velocidades utilizando ultrasonido: Sensores hidroacústicos puntuales: ADV, Vectrino. Sensores hidroacústicos perfiladores: UVP. Vectrino ADCP UVP Todos utilizan el corrimiento Doppler de la frecuencia del ultrasonido reflejado por las impurezas en el líquido respecto a la frecuencia del ultrasonido emitido originalmente.

22 ADCP en el IMFIA

23 Aplicaciones del ADCP en ríos: Medición de caudales de descarga en canales y ríos USGS

24 Aplicaciones del Vectrino en campo: Medición en aguas poco profundas Stone & Hotchkiss, 2007

25 Estimación n de caudales de agua superficial (fuente: (fuente: Chow,, 1994) Se estima de manera indirecta a partir de la velocidad y profundidad de un cauce.

26 Curvas de Aforo Se determinan curvas Q = f(h) que permiten convertir medidas continuas de nivel en caudal. Deben cubrir el mayor rango posible de alturas.

27 Red Hidrométrica de Uruguay (fuente: DNH-MTOP)

28 Red Hidrométrica de Uruguay

29 Como trabajar con datos observados de caudal Pregunta: Estimar el Caudal máximo de 5 años de período de retorno para una obra de alcantarillado. Si no se dispone de información observada de caudal en la cuenca, se procede a aplicar los métodos hidrológicos (MR, NRCS). Si la cuenca está aforada se puede trabajar con datos medidos. Obtengo Q(Tr) aplicando la definición de Tr. Serie de Q diario (m 3 /s) Tomo Q max anual (m 3 /s) Obtengo Q(Tr) ajustando distribución de extremos.

30 Como trabajar con datos observados de caudal Pregunta: Estimar el Caudal máximo de 5 años de período de retorno para una obra de alcantarillado. 1) Obtengo Q(Tr) aplicando la definición de Tr. (Chow,, 1994)

31 Como trabajar con datos observados de caudal Pregunta: Estimar el Caudal máximo de 5 años de período de retorno para una obra de alcantarillado. 2) Obtengo Q(Tr) ajustando distribución de extremos. Gumbell: Parámetros: x= Qmax (variable) F(Qo)= Prob. Q>Qo Tr(Qo)= 1/(1-F(Qo)) s: desviación standrar x: media

32 Como trabajar con datos observados de caudal Ejemplo: Estimar el Caudal máximo de 5 años de período de retorno para una obra de alcantarillado. 2) Obtengo Q(Tr) ajustando distribución de extremos. Año Q(m 3 /s) Año Q(m 3 /s) Parámetros: α= 581 m 3 /s Cambio variable :y= (Q-u)/α u= 853 m 3 /s F(Q)=exp(-exp(-y)) Tr(Q)= 1/(1-F(Q)) Q (m3/s) Tr= 5 años: Q= 1725 m 3 /s Tr (años)