Pérdidas de precipitación y cálculo P/Q en swmm 0



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Pérdidas de precipitación y cálculo P/Q en SWMM 5.0

Particularidades derivadas del hecho urbano

  • Escala de trabajo: espacial (Ha) y temporal (horas o minutos)
  • Gran producción de caudal específico
  • Con meteorología de tipo mediterráneo, para T=10 años, q = 12 – 17 m3/s/Ha

Efectos de la urbanización

  • Mayor volumen de escorrentía
  • Mayor rapidez en el movimiento del agua en superficie
  • Mayor caudal punta
  • Avance del instante de caudal punta
  • Deterioro de la calidad del agua

Efectos de la urbanización

  • Aumento de impermeabilidad aumento del coeficiente de escorrentía
  • Importante efecto en la respuesta en caudal de las superficies impermeables directamente conectadas a la red de drenaje

Metodologías de estudio

  • Q máximo Método Racional
        • Aplicación según un tamaño límite
        • de cuenca (A < 1 Km2)
  • Q(t) hidrograma de caudal
    • Proporciona más información
      • Q máximo
      • Q(t), subida y bajada del hidrograma
      • Volumen de escorrentía
    • Necesidad de usar modelos de simulación

Lluvia neta

  • Balance de masa
  • Interceptación escasa
  • Evapotranspiración poco importante
  • Depresiones del terreno charcos
  • Infiltración Según el % de impermeabilidad
    • Se estima con métodos empíricos o semiempíricos
    • Horton Green Ampt Número de Curva

Pérdidas en SWMM

  • Modela 3 tipos de pérdidas
    • Evaporación
    • Almacenamiento en depresiones
    • Infiltración
  • Todas las subcuencas deben utilizar los mismos modelos de pérdidas
  • Elección del modelo según el nivel de conocimiento de las cuencas urbanas

Evaporación

  • Modelación a escala diaria
  • Útil para estudios de simulación continuada
  • Para estudios de eventos de lluvia aislados, o en fase de diseño, poco aplicada

Almacenamiento en depresiones

  • Representar las pérdidas por irregularidades de la cuenca (charcos)
  • Elemento a veces de calibración / validación
  • Normalmente utilizarlo como función de pérdidas exclusiva en la parte impermeable
  • Para la parte impermeable, recurrir a otras funciones (infiltración)

Pérdidas por infiltración

  • Aplicables a la parte permeable
  • Elegir el método según el nivel de información de la cuenca de estudio
  • A mayor nivel de información, usar modelos de más parámetros, y viceversa
  • Recomendación: Aplicar en este orden:
    • CN
    • Horton
    • Green-Ampt

Método de Horton

  • Expresión semiempírica
  • 3 parámetros, fo, f∞,K
  • fo
  • f
  • tp
  • t
  • f

Concepto de tiempo de inicio de escorrentía

  • Instante en que la lluvia acumulada es igual a la infiltración acumulada
  • tp
  • t
  • I
  • fo
  • f
  • tp
  • t
  • f

Horton

  • Datos en SWMM 5.0, menú de subcuenca
  • 3 Parámetros
  • Datos drying time (días para recuperarse el terreno)
  • Máx Volume (Volumen máximo almacenable)
  • Datos de cuenca

Método de Green-Ampt

Green-Ampt

  • Modelación del frente de avance la humedad
  • Utiliza 3 parámetros:
    • Déficit de humedad, diferencia entre el valor máximo (igual a la porosidad del terreno) y el existente al inicio de la lluvia
    • Permeabilidad del terreno
    • Tensión de sorción
    • En realidad son 4, pues el primer valor es composición de otros 2 que se suelen evaluar por separado

Green - Ampt

  • Datos de introducción: 3 parámetros
  • Mayor sentido físico
  • Menor utilización en el campo de la Hidrología Urbana

Green-Ampt

  • Parámetros del modelo de infiltración

Número de curva del SCS (NRCS)

  • Desarrollo por parte del Servicio de Conservación de Suelos, a partir de datos de sus cuencas
  • Plantean una ecuación de conservación de la masa
  • Pbruta Precipitación total acumulada
  • Pneta Precipitación neta acumulada
  • Ia Abstracción inicial
  • Fa Pérdidas acumuladas después de iniciada la escorrentía

Número de curva del SCS (NRCS)

  • Hipótesis propuesta por el método del SCS
  • Introducen el concepto de Capacidad máxima de retención de cuenca “S’’

Número de curva del SCS (NRCS)

  • Combinando la hipótesis del SCS con la ec. de conservación de la masa
  • Expresión que proporciona la lluvia neta en base a dos parámetros, S Ia

Número de curva del SCS (NRCS)

  • Reducción del número de parámetros
  • Acotar el rango de variación del parámetro S {0 ,}
  • Introduce la variable Número de Curva, CN {0,100}
  • Q = f(P bruta, CN) Q función 1 parámetro
  • P bruta es dato

Proceso de aplicación del CN

  • Para obtener la lluvia neta:
    • CN f ( tipo de suelo, ocupación en superficie)
          • Valor tabulado (Tabla de doble entrada)
    • En zona urbana CN , 90 ó más
  • Aplicación: Según tipo de suelo, elegir CN
  • Pbruta(t) Lluvia bruta acumulada hasta t
  • Pneta(t) Lluvia neta acumulada hasta t

CN en SWMM 5.0

  • Modelo en general de 3 parámetros
  • CN, Ia, % impermeabilidad
  • Impermeabilidad en el menú de la cuenca
  • Utilización de las tablas CN, tipo y usos del suelo

CN en SWMM 5.0

  • Ejemplo de aplicación y análisis de sensibilidad de los parámetros
  • Aplicar CN en la parte permeable
  • Sobre la impermeable no se aplicarán pérdidas

Características del medio urbano

  • Medio urbano
    • Superficies impermeables
    • Viviendas
    • Naves industriales
    • Calles y aceras
  • Escasa presencia de zona verde

Modelo de depósito en SWMM

  • Uso en diferentes modelos comerciales de dominio público como:
    • SWMM-RUNOFF (EPA www.epa.gov)

RUNOFF (SWMM)

  • Modelo mixto depósito / onda cinemática
  • Depósito cuyo caudal de salida cumple una relación de tipo calado normal

RUNOFF

Datos a introducir en SWMM

  • Menú de numerosos parámetros
  • Simplificar al mínimo imprescindible
  • (Ha)
  • (m)
  • pozo
  • Salida

SWMM - ejemplo

  • Cuenca de estudio
    • Sensibilidad a los parámetros menos “objetivos”
    • Rugosidad
    • Ancho W
    • Pérdidas de precipitación

SWMM ancho W

  • Estimar W como el ancho de aportación de caudal de la cuenca
  • Adaptarse lo más fielmente posible a la realidad física de la cuenca
  • Si no, W parámetro de calibración
  • Función del nivel de detalle estuadiado

RUNOFF

  • Considerar la rugosidad como elemento de calibración. Asumir en principio W como elemento geométrico propio

Análisis de sensibilidad de los parámetros

  • Ciertos parámetros influyen más o menos en la respuesta de la cuenca
  • Ejemplo de cálculo, sobre la respuesta en caudal de una subcuenca cualquiera
  • Ejecutar SWMM 5.0


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