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CV 3006-02 Laboratorio de Hidrulica

Tema: Aplicaciones en Hidrologa

Prctica 12: Relacin precipitacin-Escurrimiento

Experimento 1: Recoleccin, almacenamiento y distribucin del agua de lluvia.

I. Introduccin

En este experimento, un modelo que simula una cuenca es roseada por un cierto

plazo de tiempo y el efecto en la salida del agua subterrnea se investiga. Una vez que

el suelo es saturado, se observar la simulacin de flujo subterrneo y el escurrimiento

hacia el drenaje. Una vez que se detiene la lluvia, la tierra continuar fluyendo hasta el

drenaje, hasta que se alcance un equilibrio.

1. En esta prctica el alumno visualizar el fenmeno de precipitacin, su efecto

en la infiltracin y escurrimiento en una cuenca donde existe la extraccin de

agua subterrnea (pozos) y la recarga de una presa (hidrograma de un evento).

2. El alumno determinar las constantes del modelo de Horton, utilizado para

determinar la capacidad de infiltracin de un suelo y determinar el

escurrimiento en una presa.

II. Materiales y equipo

1. Mesa de demostracin hidrolgica.

2. 5 probetas.

3. Flexmetro.

4. Cronmetro.

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III. Procedimiento

1. Coloque cinco probetas y mida su ubicacin en la mesa.

2. Dibuje un diagrama de la mesa hidrolgica y la ubicacin de las probetas.

3. Abrir las vlvulas y el drenaje.

4. Encender el instrumento.

5. Establecer un gasto en el rotmetro de 10 L/min (600 L/hr).

6. Iniciar el cronmetro.

7. Registrar el gasto de salida en la presa cada 15 segundos.

8. Registrar la altura en los piezmetros cada 30 segundos.

9. Incrementar el gasto cada 15 segundos 2.5 L/min (150 L/hr), hasta alcanzar un

gasto de 20 L/min (120 L/hr).

10. Disminuir el gasto con la misma tasa hasta 7.5 L/min (450 L/hr).

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11. Apagar la bomba, cerrar la vlvula de salida de los rociadores y continuar el

registro del gasto de salida en la presa y en los piezmetros hasta que el gasto

medido en la salida sea igual a cero.

12. Registrar la altura de lluvia en las probetas y el volumen.

IV. Resultados

Tabla 1: Registro de gastos en el vertedor de salida.

t (s) Q(cm) t (s) Q (cm) t (s) Q (cm)

15 120 210

30 135 225

45 150 240

60 165 255

75 180 270

90 195 285

105 210 300

Tabla 2: Registro de la altura en los piezmetros.

Piezmetro t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12

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Tabla 3: Registro en las estaciones de medicin (probetas)

Probeta X (cm) Y (cm) Altura (cm) Volumen (ml)

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1. Dibuje la mesa hidrolgica a escala con la ubicacin de las estaciones de

medicin y la altura de lluvia registrada.

2. Determine la precipitacin promedio (P, mm) utilizando el mtodo de la

media aritmtica y los polgonos de Thiessen.

3. Hietograma: Divida el gasto en los rociadores entre el rea de la mesa

para determinar la intensidad de lluvia. Grafique intensidad de lluvia

contra el tiempo.

4. Reporte la intensidad mxima observada.

5. Curva masa acumulada: sume el producto de la intensidad de lluvia y el

intervalo de tiempo (15 seg). Grafique la altura de lluvia contra el tiempo.

6. Calcule el volumen total de lluvia (Vll).

7. Hidrograma de salida: calcule el gasto de salida utilizando las alturas

obtenidas durante el experimento y la figura 2.4. Grafique tiempo (x)

contra gasto de salida (Q). Identifique las partes del hidrograma de

acuerdo al diagrama siguiente.

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8. Calcule el coeficiente de escurrimiento. Para esto deber obtener el rea

bajo la curva del hidrograma de salida que representa el volumen de

escurrimiento directo. El coeficiente de escurrimiento es el radio del

volumen de escurrimiento directo y el volumen de lluvia total: C=Ved / Vll.

9. Determine la intensidad de infiltracin (i, mm/h) dividiendo el gasto de

salida entre el rea de la mesa.

10. Grafique intensidad de infiltracin (y) contra tiempo (x). Ajuste sus datos a

una lnea exponencial y determine las constantes del modelo de Horton.

( ) ( )

Donde:

fo= capacidad de infiltracin inicial (mm/h)

fc= capacidad de infiltracin despus de saturacin (mm/h)

k = constante que representa la tasa de decremento en i (h-1)

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11. Calcule la infiltracin total (I) sumando el producto de la intensidad en un

tiempo dado por el intervalo de tiempo (15 seg).

12. Grafique el nmero de piezmetro (x) contra la altura observada (y) para

cada tiempo.

13. Calcule las prdidas por infiltracin con el criterio del coeficiente de

escurrimiento, utilizando la siguiente frmula:

( )

Donde, f es la infiltracin en mm, C es el coeficiente de escurrimiento

(paso 7) y P es la presipitacin promedio obtenida con el mtodo de los

polgonos de Thiessen.

14. Calcule la precipitacin efectiva (escurrimiento), como la diferencia entre

la precipitacin media (P) y la infiltracin (I y f). Compare los resultados

obtenidos con las dos frmulas.