HIDROGRAMA. Práctica 3

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1 Página 1/9 HIDROGRAMA Práctica 3 Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde: M.I. Alexis López Montes, M.I. Alejandro Maya Franco e Ing. Mónica Villa Rosas. M.I. Alejandro Maya Franco e Ing. Mónica Villa Rosas. Dra. Ma. del Rosio Ruíz Urbano 2016

2 1. Seguridad en la ejecución Página 2/9 Peligro o Fuente de energía Riesgo asociado 1 Sala de modelos ninguno 2. Objetivos de aprendizaje I. Objetivo general Analizar el hidrograma de salida en la cuenca de la mesa hidrológica II. Objetivo específico Obtener los gastos de escurrimiento, gasto base y directo, del hidrograma aforado a la salida de la cuenca, en la mesa hidrológica 3. Introducción y antecedentes Hidrograma Métodos para separar el gasto base del directo Coeficiente de escurrimiento Expresión para determinar el error relativo 4. Material y equipo Mesa hidrológica Cronómetros

3 Página 3/9 5. Desarrollo I. Actividad 1 1. Generar una tormenta en la mesa hidrológica, con los gastos que se indican en la Tabla 1, considerar un intervalo de 10 segundos entre cada gasto. En el tiempo 60 y 250 cerrar totalmente la válvula general de alimentación de la cuenca. Tabla 1. Gastos para generar el hidrograma en la cuenca Tiempo (s) Gasto (l/min) Tiempo (s) Gasto (l/min) Al mismo tiempo que se empezó a generar la tormenta, aforar los gastos en el vertedor de la mesa hidrológica, a cada 10 segundos, hasta completar un tiempo de 320 segundos. Registrar las lecturas en la Tabla Durante la generación de la tormenta, colocar en la mesa hidrológica, los tubitos de vidrio en el tiempo 80 segundos. 4. Al finalizar la tormenta, medir la altura de precipitación hp, en cada tubito de vidrio, y registrar las lecturas en la Tabla 3.

4 Página 4/9 Tabla 2. Gastos del hidrograma a la salida de la cuenca medidos. Tiempo (s) Gasto Q S (l/s) Tiempo (s) Gasto Q S (l/s) Tabla 3. Registro de precipitación h p [mm], en la estación

5 Página 5/9 Figura 1. Cuenca de la mesa hidrológica 6. Separación del gasto base del directo, en el hidrograma de salida medido en la cuenca de la mesa hidrológica. 1. Graficar el hidrograma a la salida de la cuenca, con los valores de la Tabla 2. Figura 2. Hidrograma

6 Página 6/9 2. Para el hidrograma graficado en el punto anterior, separar el escurrimiento base del directo. Únicamente para el hidrograma que presente el mayor gasto pico. a) Identificar los tiempos t A, t E, t F (ver figura 3). t A tiempo para el cual se presenta el gasto mínimo, que divide a los dos hidrogramas. t E tiempo correspondiente con el gasto pico del hidrograma a separar escurrimientos. t F tiempo que corresponde con el primer punto de inflexión, posterior al gasto pico del hidrograma a separar escurrimientos. b) Calcular el parámetro K v mediante la siguiente expresión, así como el tiempo t D. ΣKv i K v = K v i n ec.1 corresponde a la suma de los valores estables de K v i, cuidando que estos valores no sean menores a 0.8. Estos valores se comenzarán a calcular a partir de 310 s y hasta que K v se vuelva inestable. K v i = Q t+ t Q t Q t+δt gasto medido 10 s después, del tiempo para el que se quiera calcular K v i, en m 3 /s Q t gasto del tiempo para el que se quiera calcular K v i, en m 3 /s n número de valores K v i a utilizar El tiempo t D corresponde con el último tiempo para el cual se calculó K v. c) Calcular la curva A-E construida con los gastos base, desde el t A hasta el tiempo t E. Los gastos base se obtienen con la siguiente expresión: Q b t+ t = (Q b t )(K v ) ec.2 Q b t gasto base para un tiempo t, en m 3 /s Q b t+δt gasto del instante posterior, en m 3 /s K v parámetro calculado en el inciso b

7 Página 7/9 d) Calcular la curva D-F construida con gastos base, partiendo desde el tiempo t D hasta el tiempo t F. Los gastos base se calcularán mediante la siguiente expresión: Q b t = Q b t+ t K v Q b t+δt gasto del instante posterior, en m 3 /s e) Calculo de la curva E-F, construida con los gastos base que se encuentran entre los tiempos t E y t F. Los gastos base se calculan con la siguiente ecuación: ec.3 Q b t = Q b E + Q b F Q b E (t t t F t E ) ec.4 E t tiempo para el cuál se está calculando el gasto base. Q b E gasto base del punto E, calculado en el inciso c, en m 3 /s Q b F gasto base del punto F, calculado en el inciso d, en m 3 /s f) Presentar los resultados de los gastos base obtenidos, en una tabla donde se muestre el tiempo, los gastos totales y los gastos base en m 3 /s. g) Obtener los gastos de escurrimiento directo. 3. Con ayuda de los valores de la tabla del inciso e), del punto 2, trazar la línea que separa el gasto base del directo, en la gráfica del punto 1 (ver Figura 3). Figura 3. Gasto base y directo en un hidrograma.

8 Página 8/9 4. Obtener el volumen de escurrimiento directo V ed1, con los gastos obtenidos en el inciso f) del punto 2, mediante la expresión siguiente: n V ed1 = t Q di i=1 ec.5 V ed1 volumen de escurrimiento directo, en m 3 t intervalo constante de tiempo, entre los gastos de escurrimiento directo del hidrograma, igual a 10 s. Q di gasto de escurrimiento directo en el instante i, en m 3 /s 5. Calcular el volumen de escurrimiento directo V ed2, a partir de la precipitación media en la cuenca (emplear el método aritmético), considerando un coeficiente de escurrimiento C e igual a Para éste cálculo emplear la ecuación 6. C e = V ed2 V ll ec.6 C e coeficiente de escurrimiento directo, adimensional V ed2 volumen de escurrimiento directo, en m 3 V ll volumen llovido, en m 3. El área total de la cuenca analizada es de 2 m 2 n h p = 1 n h pi i=1 h p altura de precipitación media en la cuenca, mediante el método aritmético, en mm n número total de estaciones climatológicas en la cuenca altura de precipitación en la estación i, en mm h pi 6. Obtener el porcentaje de error e, entre los volúmenes de escurrimiento directo, calculados en el punto 4 y 5. ec.7 e = V ed2 V ed1 V ed2 (100) ec.8

9 7. Conclusiones 8. Bibliografía Manual de prácticas de Página 9/9 1. APARICIO M. F. J. Hidrología de superficie. Editorial Limusa, México. (1997) 2. VEN TE CHOW, DAVID R. MAIDMENT, LARRY W. MAYS Hidrología aplicada, Editorial Mc Graw Hill. (1994). 3. SPRINGAL G. R. Hidrología., UNAM, México. (1990). 4. SERGIO I. MARTÍNEZ MARTÍNEZ Introducción a la Hidrología Superficial. Universidad Autónoma de Aguascalientes. (2000).