Transcript Escurrimiento

Grupo:
07
Integrantes:
Randy Bruno
Alexis Fernandez
Kelvi Peña
Amauris Lopez
1-09-2813
1-092829
1-09-0853
1-09-8623
Escurrimiento
 El escurrimiento es la parte de la precipitación que
aparece en las corrientes fluviales superficiales,
perennes, intermitentes o efímeras, y que regresa al
mar o a los cuerpos de agua interiores. Dicho de otra
manera, es el deslizamiento virgen del agua, que no ha
sido afectado por obras artificiales hechas por el
hombre.
Ciclo del escurrimiento
 El estudio del escurrimiento de los ríos como parte del
ciclo hidrológico, incluye la distribución del agua y su
trayectoria desde que se precipita sobre la tierra hasta
que alcanza la red hidrográfica o vuelve directamente a
la atmósfera a través de la evapotranspiración. La
distribución del volumen total de agua caída durante
una precipitación dada, depende tanto de las
características y condiciones físicas -naturales o
artificiales- de la cuenca, como de las características de
la propia precipitación.
 Al comienzo de una precipitación fuerte, una gran
cantidad de agua es interceptada por la vegetación; el
agua así almacenada sobre la superficie de la capa
vegetal se encuentra muy expuesta al viento y ofrece
una enorme área de evaporación, de tal forma que las
precipitaciones de corta duración y poca intensidad
pueden llegar a ser completamente consumidas por
la intercepción de las plantas, por la pequeña
cantidad de agua que se infiltra a través del suelo y por
el agua que llena los charcos y pequeñas depresiones
de la superficie del suelo.
 Para que el agua llegue a infiltrarse, la superficie del
suelo debe presentar una serie de condiciones
adecuadas. Cuando a lo largo de una precipitación, el
poder de intercepción y de almacenamiento en la
superficie del suelo han sido ya agotados, y cuando la
precipitación es tal que su intensidad excede la
capacidad de infiltración del suelo, comienza ya
el escurrimiento superficial propiamente dicho.
Tipos de escurrimiento o
escorrentía
Factores que afectan al escurrimiento
 Los factores que afectan al escurrimiento se refieren a
las características del terreno (cuencas hidrográficas),
y se dividen en dos grandes grupos: los climáticos y los
relacionados con la fisiografía.
Factores climáticos
 Son aquéllos que determinan, de la cantidad de agua precipitada, la
destinada al escurrimiento.
 1. Precipitación. Es el elemento climático de más importancia para el
escurrimiento, debido a que depende de ella. Interesan varios aspectos
de este elemento para el conocimiento del escurrimiento.
 A. Forma de precipitación. Si la precipitación es en forma líquida, el
escurrimiento se presenta con relativa rapidez; si es en forma sólida no
hay ningún efecto, a menos que la temperatura permita la rápida
licuefacción.
 b) Intensidad de la precipitación. Cuando la precipitación es suficiente
para exceder la capacidad de infiltración del suelo, se presenta el
escurrimiento superficial y cualquier aumento en la intensidad
repercute rápidamente en dicho escurrimiento.
 c) Duración de la precipitación. Entre más dure la precipitación mayor
será el escurrimiento, independientemente de su intensidad.
 d) Distribución de la precipitación en el espacio. Generalmente la
lluvia nunca abarca toda la superficie de la cuenca.
Factores fisiográficos
 Se relacionan por una parte con la forma y
características físicas del terreno y por la otra con los
canales que forman el sistema fluvial.
Hidrograma de escurrimiento
 Es una gráfica que nos muestra la descarga, caudal o gasto de
un río en función del tiempo. Durante un período de sequía la
descarga estará compuesta enteramente de contribuciones
subterráneas, como se observa en la Figura. A medida que el río
o arroyo drena agua de la reserva subterránea, el nivel freático
decae, dejando cada vez menos agua para alimentarlo. Si no hay
una recarga del agua subterránea, el escurrimiento será cero.
 El escurrimiento va a depender de la topografía, el clima, la
geología y el tipo de suelo. El flujo base del escurrimiento
decrece en un período de sequía debido a que el agua
subterránea se drena hacia el río o arroyo, y así el nivel
freático desciende.
 La recesión del flujo base es igual:
 Q = Q0 e –at
 Donde:
 Q = flujo al mismo tiempo t después de que la recesión
empezó (ft3/s o m3/s)
 Q0 = flujo al inicio de la recesión (ft3/s o m3/s)
 a = constante de recesión para la cuenca ( d-1)
 t = tiempo desde que la recesión empieza (d)
método del hidrograma unitario
 El método del hidrograma unitario es uno de los
métodos utilizados en hidrología, para la determinación
del caudal producido por una precipitación en una
determinada cuenca hidrográfica.
 Si fuera posible que se produjeran dos lluvias idénticas
sobre una cuenca hidrográfica cuyas condiciones antes de
la precipitación también fueran idénticas, sería de
esperarse que los hidrogramas correspondientes a las dos
lluvias también fueran iguales. Esta es la base del concepto
de hidrograma unitario. En la realidad es muy difícil que
ocurran lluvias idénticas, esta pueden variar su duración, el
volumen precipitado, su distribución espacial y su
intensidad.
 Un hidrograma unitario es un hidrograma (Q = f (t)) 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 duración y características de distribución en la
cuenca hidrográfica. Se admite que los hidrogramas de otras
lluvias de duración y distribución semejantes presentarán 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
precipitación 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 separación del
escurrimiento subterráneo del escurrimiento superficial directo.
Se calcula el volumen de fluido (representada por el área ABCD de
la figura) 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 centímetro de escurrimiento. El paso
final es la selección de la duración específica de una
lluvia, con base en el análisis de los datos de la
precipitación. Períodos de baja intensidad de
precipitación en el comienzo y al final de la lluvia
deben ser despreciados, ya que no contribuyen
sustancialmente al escurrimiento.
Cálculo del volumen de
escurrimiento
Estimación de los escurrimientos
 El cálculo de los escurrimientos superficiales se
considera para dos objetivos:
 1- El Escurrimiento medio, que sirve para estimar el
volumen de agua por almacenar o retener
 2- Los Escurrimientos máximos necesarios para el
Diseño de obras de conservación suelos.
Estimación del volumen medio
 Para calcular el escurrimiento medio o volumen medio
en cuencas pequeñas o áreas de drenaje reducidas, es
necesario conocer el valor de la precipitación media, el
área de drenaje y su coeficiente de escurrimiento, de
tal manera que la fórmula a utilizar es la siguiente:
 Vm = A C Pm
 Donde:
 Vm= Volumen medio que puede escurrir (miles de
m3).
 A= Area de la cuenca (km2)
 C= Coeficiente de escurrimiento que generalmente
varías de 0.1 a 1.0.
 Pm= Precipitación media (mm)
 Procedimiento:
 1)Se obtienen el área de la cuenca en hetarea o Km2
 con
planos topográficos, fotografías aéreas, o
medición directa en el campo.
 2)Se obtiene el valor del coeficiente de escurrimiento
(C) de acuerdo a las características de las cuencas y al
uso del suelo. Cuando la cuenca o área de drenaje
presenta diferentes tipos de suelos, vegetación y
pendiente media, el coeficiente de escurrimiento (C),
se obtendrá para cada área parcial y posteriormente se
calculará el promedio ponderado de C para
aplicarlo en la fórmula.
 Valores de coeficientes de escurrimientos C para
el cálculo de los Escurrimientos

Vegetación
Topografia
Bosques
Plano(0-5%)
Ondulado(6-10%)
Escarpado(1130%)
Pastizales
Plano(0-5%)
Ondulado(6-10%)
Escarpado(1130%)
Terreno Cultivados
Plano(0-5%)
Ondulado(6-10%)
Escarpado(1130%)
Textura Del Suelo
Gruesa Media
Fina
0.10
0.25
0.30
0.30
0.35
0.50
0.40
0.50
0.60
0.10
0.10
0.22
0.30
0.36
0.42
0.40
0.55
0.60
0.30
0.40
0.52
0.50
0.60
0.72
0.60
0.70
0.82
Metodos Racionales y otros
metodos
Descripcion de metodo racional
 El método Racional es una descripción muy simple del
proceso lluvia–escurrimiento, en la cual los efectos de
la lluvia y del área de cuenca son tomados
explícitamente y los efectos de las condiciones físicas
de la cuenca se toman en cuenta de manera indirecta a
través del Tc y del valor de C. La infiltración y otras
pérdidas no se consideran de una manera física real,
sino indirecta global en el coeficiente de
escurrimiento C.
Método racional
 Este método requiere de datos pluviográficos para obtener






escurrimientos máximos en una cuenca pequeña y se basa en la
aplicación de la siguiente fórmula:
Q = 0.028 CIA
Donde
Q= Escurrimiento máximo m3/seg.
C= Coeficiente de escurrimiento, que varia de 0.1 – 1.0 de acuerdo
con las características propias de la cuenca.
I= Intensidad de la lluvia para una frecuencia o período
de retorno dado. Este valor se expresa en cm/hora.
A= Área de la cuenca en ha.
0.028= constante numérica resultante de las unidades en que se
expresan las variables
Para aplicar este método, es necesario, determinar cada
uno de los factores que intervienen en la fórmula, y
para lograrlo se siguen los siguientes pasos:
 1.- Se obtienen el área de la cuenca en hectáreas a partir
de planos topográficos, fotografíasaéreas,
o medición directa en el campo.
 2.- Se obtiene el valor del coeficiente de
escurrimiento (C) de acuerdo a las características de la
cuenca y al uso del suelo, como se realizó en el método
anterior:
 3.- Se determina el tiempo de concentración (Tc) de la
cuenca que aporta escurrimiento, hasta elsitio donde se
pretende realizar la obra de conservación de suelos
Método Racional Modificado
 Para estimar Escurrimientos máximos. La
modificación del método racional consiste
en utilizar los valores de lluvia máxima en 24 horas
para diferentes períodos de retorno, en lugar del
valor de intensidad, de tal manera que la fórmula
queda de la forma siguiente:
Q = 0.028 C L A
 Donde:
 Q= Escurrimiento máximo en m3/seg
 0.028= constante numérica resultante de las unidades
en que se expresen las variables
 C= Coeficiente de escurrimiento que varía de 0.1 a 1 de
acuerdo con las características dela cuenca.
 L= Lluvia máxima en 24 horas para un período de
retorno dado. Este valor se expresa en cm.
 A= Área de la cuenca en ha.
Es importante considerar que para el caso más crítico, la
lluvia reportada en 24 horas, se puede presentar en una
hora. Por tal razón, este valor se debe expresar en
cm/hora.
Método del Servicio de Conservación
de Suelo de los Estados Unidos
 El método del Servicio de Conservación de Suelos para
estimar el escurrimiento medio y máximo causado por
una lluvia, está basado en las investigaciones y
metodologías desarrolladas por los hidrólogos del SCS
en los últimos 30 años. La ventaja de este método es
poder predecir el escurrimiento basado en datos de
precipitación y características de los suelos, donde no
existan aforo de corrientes o datos
hidrometeorológicos, que en general, son las áreas
donde se realizan las obras de conservación del suelo y
del agua.
 El método se puede resumir y expresarlo
matemáticamente mediante la siguiente fórmula:
Q=
 Donde:
 Q= escurrimiento medio en mm.
 P= precipitación por evento en mm
 S= Retención máxima potencial en mm.
La retención máxima potencial se puede obtener en base
a la siguiente relación empírica:
S=
 Donde:
 S= Retención máxima potencial en mm.
 CN= Curva numérica adimensional.
 Estas curvas numéricas son una representación
general de los coeficientes de escurrimiento yfueron
obtenidas por el SCS basados en la observación de
hidrogramas procedentes de variastormentas en
diferentes áreas de los Estados Unidos.
Método de huellas máximas
Descripcion
 Tiene la ventaja de no requerir de datos de






precipitación y se recomienda en cárcavas donde se
observe claramente las huellas dejadas por los
escurrimientos máximos que se hayan presentado.
Para calcular los escurrimientos máximos por este
método se utiliza la formula siguiente:
Q=AV
Donde:
Q: Escurrimiento máximo m3/seg
A: Área hidráulica de la sección en m2
V: Velocidad del flujo (m/seg)
 Cálculo del área hidráulica en cárcavas con taludes
verticales y sección transversal en forma de U:
 Con una cinta se mide la longitud (L) que existe entre
las huellas máximas, en la sección de lacárcava para
determinar la altura de los trapecios (H)
 a1, a2, a3, a4y a5, son las ordenadas de los trapecios.
 El área de la sección transversal se determina mediante
la siguiente fórmula:
 A=
 Cálculo del área hidráulica en cárcavas con taludes
inclinados y sección transversal en forma de V:
 El área se calcula aplicando la fórmula siguiente:
 A=





Donde:
A= área de la sección transversal en m2
H= altura en m
a= las ordenadas m
Para calcular la velocidad de flujo o de la corriente, se
utiliza la fórmula de Manning
V=







Donde:
R = A/PR : es el radio hidráulico en m.
A: es el área hidráulica en m2
P: es el perímetro de mojado en m.
S: es la pendiente hidráulica en m/m.
n: es el coeficiente de rugosidad adimensional.
V: es la velocidad en m/s