Diseño de Presas Cersa Módulo I.3

DISEÑO DE PRESAS 2021
MÓDULO I: HIDROLOGÍA PARA PRESAS
DOCENTE: J. Wilson Romero C.

Ing. Hidráulico
4.- ESCORRENTÍA SUPERFICIAL
Caudal de agua que fluye por sobre la superficie terrestre; esto se presenta cuando el
suelos adquiere la condición de saturado. Para su determinación existen diferentes
métodos, dentro de los cuales tenemos:
▪ Escurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil Conservation Service SCS

▪ Hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service SCS
▪ Método racional
▪ Método de chow
▪ Caudales de aguas residuales
▪ Estimación del número de curva de escorrentía.
❑ Clasificación hidrológica de los suelos

Material fino.- Arena arcillosa – Arcilla arenosa – Arcilla limosa – Arcilla marga.
Conductividad hidráulica.
Moderado alto potencial de escorrentía.
❑ Uso y tratamiento de suelo

Topografía accidentada y compuesta.
❑ Condición hidrológica
Condición hidrológica compuesta, estimada visualmente
❑ Condición de humedad antecedente

Precipitación acumulada de los cinco días anteriores al evento considerado
Numero de Curva (CN)
El CN depende del tipo de suelo hidrológico, cobertura vegetal, condiciones
hidrológicas de la superficie de los terrenos y de la humedad antecedente del suelo. El
SCS elaboró tablas donde se especifican valores para el cruce de los factores
mencionados.
Tipos de suelo hidrológico
A: Alta infiltración, bajo escurrimiento, compuesto por arenas profundas, o “loess”, limos
agregados, gravas. Con altas tasas de transmisión de agua.
B: Moderada infiltración, “loess” poco profundos, suelos de textura moderadamente
fina a moderadamente gruesa tales como franco arenosa. Con moderadas tasas
de transmisión de agua.
C: Baja infiltración, suelos de textura moderadamente fina a fina tales como franco
arcilloso, con bajo contenido de materia orgánica. Con baja tasa de transmisión de
agua.
D: Muy baja infiltración, suelos arcillosos y salinos que se expanden cuando se mojan,
suelos poco profundos que descansan en capas impermeables. Con muy bajas
tasas de transmisión de agua.
Cobertura
Relacionado a varios tipos de vegetación y cultivos, manejo de la tierra y prácticas de
cultivo, pavimentos y urbanización.
Condición hidrológica
Consideraciones de si la vegetación es densa y en buenas condiciones o si el suelo es
rico en materia orgánica y tiene una buena estructura resultando en alta infiltración y
bajo escurrimiento. Condición de humedad antecedente (AMC):
AMC I: Una condición de los suelos de la cuenca donde estos están secos pero no a
“punto de marchites permanente”, y cuando se tiene lugares de cultivo
satisfactoriamente cultivados.
AMC II: El caso promedio para crecidas anuales, que es un promedio de las
condiciones que han precedido las ocurrencias de crecidas máximas anuales
sobre numerosas cuencas.
AMC III: Si una lluvia fuerte o ligera y bajas temperaturas han ocurrido durante los 5 días
previos a una tormenta dada y el uso esta casi saturado.
▪ Determinación de la precipitación efectiva.
Cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una

tormenta utilizando el método SCS.
▪ Método racional
Este método se ajusta de mejor manera a terrenos urbanizados (menores a 500 has), su
sencillez y facilidad motiva su uso para zonas rurales.
Este método racional se utiliza en hidrología para determinar el caudal instantáneo

máximo de descarga de una cuenca hidrográfica.
Una lluvia constante y uniforme que cae sobre la cuenca de estudio, producirá un
gasto de descarga el cual alcanza su valor máximo cuando todos los puntos de la
cuenca esta contribuyendo al mismo tiempo en el punto de salida. (Uniformidad en
tiempo y espacio)
MODELACIÓN HIDROLÓGICA CON HEC - HMS
LLUVIA
TOTAL
LLUVIA NETA
INFIL
TRAC
IÓN
▪ Número de Curva del SCS (NRSC)
Se basa en la ecuación de la conservación de la masa y ha sido desarrollada por
parte del servicio de conservación de suelos, a partir de datos de sus cuencas.
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑛𝑒𝑡𝑎 + 𝐼𝑎 + 𝐹𝑎
𝑷𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 Precipitación total acumulada

𝑷𝒏𝒆𝒕𝒂 Precipitación neta acumulada
𝑰𝒂 Abstracción inicial
𝑭𝒂 Pérdida acumulada después de iniciada la escorrentía
Hipótesis propuesta por el método del SCS

𝐹𝑎 𝑃𝑛𝑒𝑡𝑎 − 𝐼𝑎
=
𝑆 𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
𝑺 Máxima capacidad de retención de una cuenca

Combinando la hipótesis del SCS con la ecuación de la conservación de la masa.
(𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 − 𝐼𝑎 )2
𝑃𝑛𝑒𝑡𝑎 =
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 − 𝐼𝑎 + 𝑆
Expresión que proporciona la lluvia neta en base a dos parámetros; S y 𝑰𝒂
Reducción del número de parámetros

𝐼𝑎 = 0.2 𝑆
Acotar el rango de variación del parámetro 𝑺 𝟎, ∞ Introduce la variable Número de
Curva, CN 𝟎, 𝟏𝟎𝟎 .
25400
𝑆= − 254
𝐶𝑁
𝑸 = 𝒇 𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 , 𝑪𝑵 , entonces el caudal queda en función de un solo parámetro, porque
la precipitación bruta es dato.
Para obtener la lluvia neta.
❑ CN f(tipo de suelo, la ocupación en la superficie)
Valor tabulado (tabla de doble entrada).
❑ En zona urbana CN, va de 90 a más.
Aplicación: Según tipo de suelo elegir CN.
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 − 𝐼𝑎 2 𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 𝑡 − 𝐼𝑎 2
𝑃𝑛𝑒𝑡𝑎 𝑡 = =
𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 − 𝐼𝑎 + 𝑆 𝑃𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 𝑡 − 𝐼𝑎 + 𝑆
𝑷𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 𝒕 Lluvia bruta acumulada hasta t

𝑷𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 𝒕 Lluvia neta acumulada hasta t
La precipitación Neta (zona rayada) es el 20% en los casos (a) y (b)
𝒂 Las abstracciones disminuyen con el tiempo, una línea continua decreciente

separa a la P neta.
𝒃 Después de un umbral (o abstracción inicial), el porcentaje de precipitación neta
aumenta progresivamente.
DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

▪ Hidrograma de caudal.
❑ Historia temporal Q(t)

❑ Nomenclatura:
▪ Duración de lluvia
▪ Lag time
▪ Tiempo de concentración
▪ Rama de subida
▪ Rama de bajada (limbo de recesión)
▪ Caudal punta o pico
▪ Tiempo al pico (ascenso)
▪ Separación
▪ Caudal base.
Para cuencas pequeñas,

Lag time porque para cuencas
grandes esta en función de
la laminación.
▪ Hidrograma Unitario sintético triangular .
𝑇𝑏 = 2.67 𝑇𝑝
𝑻𝒃 Tiempo base
𝑻𝒑 Tiempo pico
𝑇𝑟 = 𝑇𝑏 − 𝑇𝑝 = 1.67 𝑇𝑝
𝑞𝑝 𝑇𝑝 𝑞𝑝 𝑇𝑟 𝑞𝑝
𝑉= + = (𝑇𝑝 + 𝑇𝑟 )
2 2 2
2𝑉
𝑞𝑝 =
𝑇𝑝 + 𝑇𝑟
▪ Transito de avenidas
Veremos el comportamiento de un flujo no permanente, puesto que la lluvia no es
permanente.
A continuación Ingresaremos el software HEC HMS

Bibliografía
Ven Te Chow., Maidment D., y Mays L., (1994). Hidrología Aplicada. Primera edición,
traducido, Ed. Martha Edna Suarez, Santa Fe de Bogotá.
Villón Béjar M. (2002), Hidrología Estadística, Segunda Edición, Segunda Edición, Editorial
Villón. Lima, Perú
Ministerio de Transportes y Comunicaciones, “Manual de Hidrolgía, Hidraulica y Drenaje”.
Senamhi, UNI, 1983. “Estudio de hidrología del Perú, IILA”.
Ponce V.M., Ed. Prentice Hall, USA, 1989. “Engineering Hydrology, Principles and Practices”.

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MÓDULO I: HIDROLOGÍA PARA PRESAS

DOCENTE: J. Wilson Romero C.

▪ Escurrimiento por el método de las abstracciones de la Soil Conservation Service SCS

❑ Clasificación hidrológica de los suelos

❑ Uso y tratamiento de suelo

❑ Condición de humedad antecedente

Cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una

Este método racional se utiliza en hidrología para determinar el caudal instantáneo

MODELACIÓN HIDROLÓGICA CON HEC - HMS

𝑷𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 Precipitación total acumulada

Hipótesis propuesta por el método del SCS

𝑺 Máxima capacidad de retención de una cuenca

Reducción del número de parámetros

❑ En zona urbana CN, va de 90 a más.

Aplicación: Según tipo de suelo elegir CN.

𝑷𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 𝒕 Lluvia bruta acumulada hasta t

La precipitación Neta (zona rayada) es el 20% en los casos (a) y (b)

𝒂 Las abstracciones disminuyen con el tiempo, una línea continua decreciente

DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO

❑ Historia temporal Q(t)

Para cuencas pequeñas,

A continuación Ingresaremos el software HEC HMS

Ministerio de Transportes y Comunicaciones, “Manual de Hidrolgía, Hidraulica y Drenaje”.

Senamhi, UNI, 1983. “Estudio de hidrología del Perú, IILA”.

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