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Manuel Gómez
Información de lluvia a Información de lluvia a utilizar en SWMM 5.0utilizar en SWMM 5.0
Introducción
SWMM es un modelo hidrológico e hidráulico
Para que funcione como modelo hidrológico es necesario introducir datos de lluvia– Saber cómo introducir datos de lluvia a
SWMM 5.0.– Saber cómo obtener estos datos de lluvia.
Herramientas de cálculo
Cómo obtener datos de lluvia
Información de lluvia, requisito de base para el estudio
0
5
10
15
20
25
30
35
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Duración (minutos)
Pre
cipi
taci
ón (m
m)
Lluvia histórica registrada
Diseño con serie temporal de lluvias
Lluvia de Proyecto
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Duración (minutos)
Pre
cip
itac
ión
(m
m)
Lluvia histórica
Elección de un suceso de lluvia histórica, que está vivo en la memoria de la población.
Muchas veces no es fácil porque cuando hay fuertes lluvias se malogran los medidores.
Dificultad a veces de asignar un periodo de retorno claro.
Serie temporal de lluvia
Trabajo con la información histórica del observatorio, de todos los años que se disponga.
Analizar los procesos de transformación lluvia/caudal y cálculo hidráulico.
Para el diseño propuesto, verificar cuántas veces se supera la capacidad de desagüe.
Series temporales de lluvia
Obtener frecuencia de inundación de un diseño de la red.
Es un procedimiento ideal e idóneo Se necesita disponer la serie temporal,
con un número de años suficientemente largo (50 o más años)
Lluvia de proyecto
Seleccionar una lluvia (en ocasiones no real, sino elaborada) a la que se asigna un período de retorno.
Se trabaja con una sola lluvia más sencilla y menor coste.
Para su obtención se necesita como mínimo la curva IDF
Nivel de información habitual
Datos de precipitación en 24 horas24 horas Nivel de detalle insuficiente (problemas en
zonas urbanas de pocas horas o de minutos) Dificultad de desagregar datos
– Proponer relaciones entre lluvias de duración D y las de duración 24 horas
– Problemas debidos a que el dato de lluvia en 24 horas puede ser fruto de 2 ó mas sucesos de lluvia
Obtención de curvas IDF
Disponibles en algunos observatorios Obtenidas a partir del análisis de una serie
histórica de sucesos de lluvia (20/30 años) Si no se dispone:
– Opción de establecer una IDF sintética
(procedimiento de la Instrucción de Carreteras 5.2-IC)
Expresión de la IDF sintética
Expresión propuesta por la DGC
» Relación entre duración e intensidad media máxima
128
2824 1.0
1.01.0
.24
)(),(
D
h FRTP
TDI
D
I
24
1
I
I FR
Hietograma de Proyecto
Conocida la cantidad de precipitación para un periodo de retorno, se debe repartir temporalmente dicha lluvia
Lluvias de proyecto, obtenidas a partir de: Patrones de Intensidad de Lluvia o Curva Intensidad - Duración - Frecuencia.
Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitación en cada región
Los patrones de distribución más conocidos son:– Distribución de Huff– Distribución del Soil Conservation Service
Patrones de intensidad de lluvia
Patrones de intensidad de lluvia
Estudiar pautas de reparto temporal de la lluvia que se repitan en diferentes sucesos de precipitación en cada región
Los patrones de distribución más conocidos son:– Distribución de Huff– Distribución del Soil Conservation Service
Patrones de intensidad de lluvia
Distribución de HuffP
reci
pita
ción
Tiempo
1º 2º 3º 4º
Pre
cipi
taci
ón
Tiempo
1º 2º 3º 4º
Pre
cipi
taci
ón
Tiempo
1º 2º 3º 4º
Pre
cipi
taci
ón
Tiempo
1º 2º 3º 4º
Distribución de precipitación acumulada en función del tiempo que corresponde al primer cuartil, y para diferentes patrones de probabilidad
Patrones de distribución temporal de Huff
10% de Probabilidad
0
10
20
30
40
50
60
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo de Duración de la tormenta en %
Llu
via
tota
l en
%
90% de Probabilidad
0
10
20
30
40
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo de Duración de la tormenta en %
Llu
via
tota
l en
%
50% de Probabilidad
0
10
20
30
40
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo de Duración de la tormenta en %
Llu
via
tota
l en
%
Distribución del S.C.S.
0.0
0.5
1.0
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Tiempo (horas)
Frac
ción
de
la L
luvi
a en
24
hora
s
IA
I
IIIII
Patrones de Distribución de Lluvia SCS
HIETOGRAMA TIPO I
0.0
0.1
0.2
0.3
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Tiempo de tormenta (horas)
Frac
cio
n d
e la
lluv
ia c
aida
e
n 24
hor
asHIETOGRAMA TIPO IA
0.0
0.1
0.2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Tiempo de tormenta (horas)
Frac
cion
de
la ll
uvia
cai
da
en 2
4 ho
ras
HIETOGRAMA TIPO II
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Tiempo de tormenta (horas)
Frac
cion
de
la ll
uvia
cai
da
en 2
4 ho
ras
HIETOGRAMA TIPO III
0.0
0.1
0.2
0.3
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
Tiempo de tormenta (horas)
Frac
cio
n d
e la
llu
via
caid
a e
n 2
4 h
ora
s
Patrones de precipitación: resumen
Planteamiento recomendable, pero con patrones propios extraídos en el observatorio
No utilizar patrones derivados de observatorios diferentes: reflejo de situaciones meteorológicas que no tienen nada que ver con nuestra zona de estudio
Obtención de patrones locales a partir de registro de tormentas de algunos años (5-8)
Tormentas de proyecto apartir de curvas I.D.F.
Lluvia constante o en bloque
Tormenta Triangular
Tormenta tipo Sifalda
Lluvias doble Triángulo
Método de los Bloques Alternados
Lluvia Constante o en Bloque
Inte
nsi
dad
DuraciónT
Curva I.D.F
V = IT * T
IT
Lluvia Triangular
maxIh 2
Tdrta .
Tdrtb ).1(
2Tdh
TdIV max
Lluvias tipo Sifalda
0.25 D0.25 D D
I
0.5 D
2.3 Im
1.0 Im
0.15 Im 0.20 Im
B
AC
VOLUMEN DE LLUVIA
A = 14.11 %B = 56.44 %C = 29.45 %
Lluvias doble triángulo
4 h.3 h.
P2 (3 años P.R.)
P1 (10 años P.R.)
D
I
30 mint
Método de los bloques alternados
I5’
I10’
I15’
Proceso de cálculo
Lluvia del bloque 1– Pbloque1 = I5’ x 5’
Lluvia del bloque 2:– Pbloque2 = I10’ x 10’ – I5’ x 5’
Lluvia del bloque 3– Pbloque3 = I15’ x 15’ - I10’ x 10’
Pbloque1
Pbloque2
Ejemplo: Cálculo con Modelo Bloques Alternados
031.19)(44.477,4
)/(
mintI hramm
Duración Intensidad Lluvia Acum Incre. Lluvia Int. Bloque Int. Bloquemin mm/hra mm. mm. mm/hra ordenado
5.00 186.32 15.53 15.53 186.32 16.6710.00 154.23 25.70 10.18 122.14 22.5415.00 131.57 32.89 7.19 86.25 32.1620.00 114.71 38.24 5.35 64.15 49.5825.00 101.69 42.37 4.13 49.58 86.2530.00 91.32 45.66 3.29 39.47 186.3235.00 82.87 48.34 2.68 32.16 122.1440.00 75.85 50.57 2.23 26.72 64.1545.00 69.93 52.44 1.88 22.54 39.4750.00 64.86 54.05 1.61 19.28 26.7255.00 60.48 55.44 1.39 16.67 19.2860.00 56.65 56.65 1.21 14.56 14.56
Hietograma de Intensidades
16.67 22.5432.16
49.58
86.25
186.32
122.14
64.15
39.4726.72
19.28 14.56
0
50
100
150
200
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bloques de 5 minutos
Inte
nsi
dad
(m
m/h
)
Herramientas de calculo
Calculo de Periodo de retorno, usando modelo de distribución de Gumbel, LogPearson III y SQRT-ET
Distribución de la lluvia por el método de Bloques Alternados y exportación de archivos capaces de leer SWMM