KLLLLLL TEMA: “PRINCIPALES SISTEMAS DE RIEGO REGULADO EN EL PERÚ” IRRIGACIÓN DOCENTE: DR. ING. JOSÉ DEL C. PIZARRO BALDERA. PRESENTADO POR : CHINO CHOQUE RICARDO GÓGORA ELMER CASTRO VARGAS PAUCAR GUSTAVO TARAPOTO - PERÚ
Dec 03, 2015
KLLLLLL
TEMA:
“PRINCIPALES SISTEMAS DE
RIEGO REGULADO EN EL PERÚ”
IRRIGACIÓN
DOCENTE: DR. ING. JOSÉ DEL C. PIZARRO BALDERA.
PRESENTADO POR:
CHINO CHOQUE RICARDO
GÓGORA ELMER CASTRO
VARGAS PAUCAR GUSTAVO
TARAPOTO - PERÚ
MAXIMAS AVENIDAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTINFACULTAD DE INGENIERIA CIVILESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCION
El estudio de las precipitaciones nos da una idea de cuanta agua puede haber en
una determinada área después de la ocurrencia de una. Pero cuando ésta agua
causa problemas en las ciudades o zonas pobladas no urbanas, como
inundaciones y otros desastres, su estudio cobra importancia desde el punto de
vista de la seguridad. Esta seguridad obedece a la necesidad de no verse
afectados por las crecidas de los ríos y de alguna manera influye en las decisiones
sobre el diseño de estructuras de ingeniería civil.
HIDROLOGIA
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II. OBJETIVOS
II.1Objetivo General
Estudiar los conceptos de máximas avenidas y su importancia en la
ingeniería civil
II.2Objetivo Específico
Aprender a calcular la máxima avenida de un rio para el
dimensionamiento de estructuras de ingeniería civil.
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III. DESARROLLO TEÓRICO
III.1 MÁXIMAS AVENIDAS
Se llama así a la cantidad de agua por unidad de tiempo, es decir un
caudal de agua, que produce un máximo tirante de agua en el cauce de
un rio determinado o cauce de agua. En ingeniería civil, esta información
es usada para dimensionar las estructuras ya sean puentes, pontones
alcantarillas, etc.
III.2 PRESENTACIÓN DE DATOS DE DESCARGA
Las observaciones del caudal efectuados durante una larga serie de
años en una estación de aforo, forma un conjunto importante de cifras y
gráficos que conviene examinar y clarificar según el método que
facilitan su análisis y permiten extraer los elementos que interesan al
hidrólogo y al ingeniero.
El problema es análogo al de la clasificación de las “alturas de
precipitación” y su solución racional depende también del los métodos
de las estadística.
Es necesario mencionar que mientras la lluvia caída en un día no
tiene mucho que ver con la del día anterior, las descargas de un río
registradas durante varios días consecutivos, tiene carácter de
continuidad y están estrechamente ligadas.
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III.3 VALORES REPRESENTATIVOS
Los valores representativos que más que más sobresalen son los
siguientes:
a) Descarga diaria promedio
Se representa por lts/seg.; a partir de la altura “h”, leído en la escala
limnimétrica o registrada por el limnígrafo de la estación de aforo
considerada para el día utilizando la curva de altura-gasto de dicha
estación. En épocas de crecidas sino hay limnígrafo 2 ó 3 lecturas son
necesarias para tener el promedio diario.
b) Descarga mensual promedio
Son cálculos tomando la media aritmética de la descarga diaria
registrada en el mes considerado, se debe tener en cuenta de no
considerar el promedio de las alturas leídas en el limnimetero
Donde:
qi : caudal diario.
qmm : caudal medio mensual.
smq : sumatoria de los caudales diarios.
HIDROLOGIA
QMM= SMM Q I 30
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c) Descarga anual o módulo
Se calculará tomando la media aritmética de la descarga
correspondiente a los 12 meses del año.
Se presenta un valor de máxima descarga anual, que viene a ser el
máximo valor de entra las máximas mensuales. De igual manera se
puede considerar un minimo anual con los mismos valores dados.
Tambien existen otras formas de expresar las descargas, como por
ejemplo las que se presentan a continuación.
a. Descargas absolutas.
Las descargas de una estación pueden ser expresadas en valor absoluto
en metros cúbicos por segundo o en lts/seg. , estas descargas absolutas,
son las que requieren las obras hidráulicas.
b. Descargas específicas.
Si se trata de comparar los regímenes hidrológicos correspondientes a
estaciones de curso de agua diferentes, será muy ventajoso calcular la
descarga específica de la cuenca que es la descarga por unidad de área
y se expresa en lt/seg/km2 .
HIDROLOGIA
QMA = SMM Q MM
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c. Altura de la lámina de agua escurrida.
En ciertos estudios hidrológicos se reemplaza a menudo esta descarga
específica por la altura de agua escurrida o índice de escurrimiento. Se
llama por este nombre la altura (de la columna) cuyo volumen sería
igual a la del agua, que ha pasado las estaciones durante todo el periodo
considerando que tendría por base el área de la cuenca que alimenta
dicha estación.
III.4 CURVAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Las curvas son graficas que se pueden usar para interpretar la
información de manera rápida y adecuada, de manera que podamos
tomar decisiones usando información fidedigna de forma rápida y
simple. Entre las curvas características más usadas podemos
mencionar:
3.4.1. Curva de frecuencias relativas de descarga
Para visualizar mejor la variación interanual del régimen, se
sustituye la carga de descarga mensual del “Año Promedio” por la
curva de las FRECUENCIAS RELATIVAS de las descargas
mensuales calculadas en los mismos periodos de años.
Para conseguir esta, se clasifican en orden decreciente las
descargas de cada mes independiente del año en que hubieran
registrado. De esta manera se tendrán tabuladas todas las
descargas mensuales, las que luego se enumeran comenzando por
el 1, para el valor más alto de cada mes; luego 2,3,4,5,...., hasta el
último valor n; n=Nº total de años observados.
Estas curvas, entonces dan una idea más completa sobre el
régimen de un curso de agua. De igual manera puede dibujarse
curvas correspondientes a otras frecuencias.
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3.4.2. Curva de duración
Llamada también de persistencia, es una curva que indica el
porcentaje de tiempo durante el cual los caudales han sido
igualados o excedidos. Para dibujar los gastos medios diarios,
semanales o mensuales, se ordenan de acuerdo a su magnitud y
luego se calcula el porcentaje de tiempo durante el cual ellos fueron
igualados o excedidos a 75% de tiempo, por ejemplo de 9 de los 12
meses.
La curva de duración permite estudiar las características de
escurrimiento de los ríos. Su principal defecto como herramienta de
diseño es que no presenta el escurrimiento en secuencia natural, no
es posible decir si los caudales más bajos escurrieron en periodos
consecutivos o fueron distribuidos a lo largo del registro. Las curvas
de duración son más útiles para estudios preliminares y para
comparaciones entre corrientes.
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3.4.2. Curva de caudales acumulados
La curva de volúmenes acumulados, llamada también curva masa,
es una curva que se utiliza en el estudio de regularización de los
ríos por medio de embalses. Proporciona el volumen acumulado
que ha escurrido en una estación en función del tiempo, a partir de
un origen arbitrario. Es por eso una curva siempre creciente, que
contiene a los más pequeños tramos horizontales o casi
horizontales a los meses más secos.
III.5 ESTIMACIÓN DE DESCARGA MÁXIMA
La descarga máxima en un año recibe el nombre de “descarga anual”,
ella es el resultado de una sola medida o el promedio de varias
mediciones durante un día.
Para estimar las descargas se han desarrollado varios métodos.
3.5.1. Método racional
El método de la fórmula racional permite hacer estimaciones de los
caudales máximos de escorrentía usando las intensidades máximas
de precipitación. Básicamente, se formula que el caudal máximo de
escorrentía es directamente proporcional a la intensidad máxima de la
lluvia para un período de duración igual al tiempo de concentración, y
al área de la cuenca. El tiempo de concentración representa el tiempo
que demora una partícula de agua para trasladarse del punto más
remoto de la cuenca hasta el punto de desagüe. Cuando haya
transcurrido este tiempo toda la cuenca estará contribuyendo a formar
el caudal de la escorrentía que tendrá en consecuencia un valor
máximo. La fórmula es:
Q = C i A
Donde:
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Q : caudal máximo de escorrentía
C : coeficiente de escorrentía
i : intensidad máxima de la lluvia para un período de duración igual al
tiempo de concentración, y para la frecuencia deseada en el diseño.
A : área de la cuenca.
Si i está en m/seg y A en m2, Q resulta en m3 /seg. Si i está en rnm/h
y A en Ha, entonces Q en m3/seg viene dado por:
Q = C i A /360
3.5.2. Método de Gumbell Tipo I
De las varias distribuciones de valores expresadas hay dos que
tienen mayor aceptación, el haber demostrado que se ajustan
bien al fenómeno de las crecidas de los ríos: Gumbel y la
distribución Log. Pearson tipo III.
Vente Chow ha encontrado que estas distribuciones pueden
expresarse en la forma:
Qi = Qm + K σ
Donde:
Qi = Caudal con una probabilidad dada.
Qm = Media de la serie de caudales.
σ = desviación estándar de la serie.
K = un factor de frecuencia definido por cada distribución.
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La ley de Gumbel está dada por la expresión:
-y -e P = 1 – e
P = Probabilidad de que un valor no sea igualado o disminuido.
Y = variable reducida, dada por la expresión:
P = 1 , T : Periodo de retorno (años)
T
K = Y - Yn σ n
Donde:
Y = variable reducida. (Y =-ln { - ln ( 1 – P ) } )
Yn = valor medio esperado de la variable reducida.
σ n = Desviación estándar de la variable reducida.
Por lo tanto para desarrollar por el Método de Gumbel
encontraremos los siguientes parámetros:
Se ordenan los caudales de mayor a menor.
Se calcula el caudal medio de la serie: Q
Q = Q max N
Se calcula la desviación estándar de la serié : σ
σ = (Q1 – Qprom) 2
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n – 1
Se calcula el factor de frecuencia : K
K = Y - Yn σ n
3.5.3. Método de Pearson tipo III
Encontramos los siguientes parámetros:
Media : log X = log Q N
Desviación estándar : σ log Q = ( logQ – logQ ) 2 n – 1
n * ( log Q – log Q )3
Coeficiente de Asimetría Ag = (n –1)(n –2)( σ log Q)3
K, se calcula usado Ag en tabla de anexos.
log Q = log Qm + K σ log Q
EJEMPLO:
ESTACIÓN RÍO “X”
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“X”DESCARGAS
MÁXIMASAÑO (M3/Seg)
1976 75.901977 86.401978 107.661979 98.601780 90.401981 45.001982 47.001983 66.001984 72.901985 49.70
ORDEN AÑO Q.MAX P=M/N+1 T=1/P(Qi-Qprom)^2
1 1978 107.66 0.09 11.00 1135.662 1979 98.60 0.18 5.50 607.353 1780 90.40 0.27 3.67 270.424 1977 86.40 0.36 2.75 154.875 1976 75.90 0.45 2.20 3.786 1984 72.90 0.55 1.83 1.117 1983 66.00 0.64 1.57 63.298 1985 49.70 0.73 1.38 588.339 1982 47.00 0.82 1.22 726.6010 1981 45.00 0.91 1.10 838.42
Q prom= 73.96
CALCULO POR EL METODO DE GUMBELL TIPO I
CALCULO DE Q PROMEDIO
Q prom= ∑ QiN
Q prom= 739.5610
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Q prom= 73.96
CALCULO DEDESVIACION ESTANDAR
σ= ∑(Q0-Qprom)^2
N-1
σ= 22.08526211
CALCULO DE FACTOR DE FRECUENCIA
Para el calculo de Yn, σ, se utiliza el siguiente cuadro:
N 10 20 30 40 50 100 200Yn 0.5 0.52 0.54 0.54 0.55 0.56 0.57σn 0.95 1.06 1.11 1.14 1.16 1.22 1.24
Asumiendo un periodo de retorno de 10 añoscalculo de de Y
Y= -ln { - ln ( 1 – P ) }Y= -ln { - ln ( 1 – 0.09 ) }Y= 2.35
k= 2.35 -0.5022.09
k= 0.08
HIDROLOGIA
K = Y - Yn σ
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ENTONCES: Qi = Qm + K σ
Qi = 73.95+0.08*22.08 Qi = 75.81 m3/seg
CALCULO POR EL METODO DE LOG PEARSON TIPO III
ORDEN AÑO Q.MAX LOG Q
(log Q0-log Qprom)^2
(log Q0-log Qprom)^3
1 1978 107.655 2.03 0.033036 0.0060042 1979 98.6 1.99 0.020621 0.0029613 1780 90.4 1.96 0.011213 0.0011874 1977 86.4 1.94 0.007437 0.0006415 1976 75.9 1.88 0.000898 0.0000276 1984 72.9 1.86 0.000155 0.0000027 1983 66 1.82 0.000945 -0.0000298 1985 49.7 1.70 0.023692 -0.0036479 1982 47 1.67 0.031748 -0.00565710 1981 45 1.65 0.038835 -0.007653
LOG Q PROM= 1.85 0.168578 -0.006162
CALCULO DE Q PROMEDIO
Q prom= ∑ QiN
Q prom= 18.5010
Q prom= 1.85
CALCULO DEDESVIACION ESTANDAR
σ= ∑(Q0-Qprom)^2
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σ= 0.13686067CALCULO DEL COEFICIENTE DE ASIMETRIA
Ag= -0.333869686
CALCULO DEL COEFICIENTE K
Interpolando y para un periodo de retorno de 10 años:
-0.20 1.2580-0.33 k buscado: 1.2405-0.40 1.2310
logQi = logQprom + K σ logQ logQi = 2.0200
Entonces.
Qi = Antilog 2.0200Qi = 104.72
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n∑ (Log Q – Log Q)3
Ag = --------------------------- (n-1) (n-2) (σ Log Q)3
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IV. CONCLUSIONES
Las máximas avenidas representan información importante para el
dimensionamiento de estructuras hidráulicas.
Para graficar las diferentes curvas características es necesario
disponer de información precisa para ser usada de manera adecuada
en su representación grafica de manera que no involucre errores en
su interpretación..
Los métodos más utilizados para el análisis de máximas avenidas
son: el método de Gumbell tipo I y el método de Log Pearson tipo III
por su alta y demostrada confiabilidad.
El método de distribución de Gumbell Tipo I se puede ajustar para un
número reducido de datos, lo cual no sucede con el método Log
Pearson Tipo III requiriendo de un número prolongado de datos de
registros históricos.
De los métodos usados podemos concluir que en este caso el valor
resultante que usaremos para el diseño de estructuras es el mayor
valor.
HIDROLOGIA
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V. RECOMENDACIONES
Se recomienda tener cuidado en el tratamiento de los datos, ya que
de eso dependerá que una estructura cumpla su vida útil y no falle
por deficiencias de estudio hidrológico.
Es recomendable utilizar los servicios de personal especializado en
la rama, con la finalidad de obtener resultados lo más reales
posibles, para no sobredimensionar ni subdimensionar las obras de
ingeniería civil.
Recomendamos hacer un análisis comparativo con todos los
métodos posibles, para el análisis de máximas avenidas con el
objetivo de obtener la mejor información y de mayor confiabilidad.
VI. BIBLIOGRAFIA
- LLAMAS JOSE (1989). “Hidrología General, Principios y sus
Aplicaciones”. Primera Edición. México DF.
- CHEREQUE MORÁN, WENDOR. Hidrología Para Estudiantes De
Ingeniería Civil. Obra auspiciada por CONCYTEC.
- VILLON BÉJAR, MAXIMO. Hidrología.
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VII. ANEXOS
HIDROLOGIA