transito de avenidas

TRÁNSITO DE ONDAS DE FLUJO
1. Definición
El tránsito de avenidas es un procedimiento matemático para predecir el
cambio en magnitud, velocidad y forma de una onda de flujo en función del
tiempo (Hidrograma de Avenida), en uno o más puntos a lo largo de un
curso de agua (Cauce o canal).
El curso de agua puede ser un río, una quebrada, un canal de riego o
drenaje, etc, y el hidrograma deavenida puede resultar del escurrimiento
producto de la precipitación y/o deshielo, descargas de un embalses etc.

Foto 1 Inundación ciudad de Oxford, UK
Fuente:Oxford-chiltern-bus-page.co.uk

En 1871, Barré de Saint Venant formuló la teoría básica para el análisis
unidimensional del flujo transitorio o no permanente, sin embargo para
obtener soluciones factibles que describan lascaracterísticas más
importantes de la onda de flujo y su movimiento, es necesario realizar
simplificaciones de dichas ecuaciones.

1

05/06/14

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA-ESCUELA DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN RECURSOS HÍDRICOS
CURSO: MÉTODOS DE ANÁLISIS EN RECURSOS HÍDRICOS
DR. EDUARDO A. CHAVARRI VELARDE

Según Gupta1, los principales propósitos del tránsito de ondas de flujo son:




Estimar el agua producida en diferentes puntos específicos ó
progresivas en un curso de agua.
Calcular las elevaciones de avenida para el diseño de diques de
protección.
Estudio del efecto de un reservorio en la modificación del caudal pico.
Determinación del tamaño de los vertederos de demasías.

Los métodos de tránsito de flujo se pueden clasificar en hidrológicos o
tambiéndenominados agrupados (lumped) e hidráulicos o también
denominados distribuidos (distributed). En el tránsito hidrológico el flujo se
calcula como una función del tiempo para todo un tramo a lo largo de un
curso de agua. En el tránsito hidráulico, el flujo se calcula también como
una función de tiempo pero de manera simultánea en varias secciones
transversales a lo largo del curso de agua.(Ver Figura 1).
Punto de ingreso del
flujo

Condiciones Aguas
Arriba Q(t),h(t)

Secciones
transversales

Condiciones Aguas
Abajo Q(t),h(t),Q(h)

Punto de salida del
flujo

Tránsito Hidrológico

Tránsito Hidráulico

Figura N°1
2. Tránsito de flujo del tipo agrupado (Tránsito hidrológico)
Considerando flujo no permanente a lo largo de un curso de agua (Figura N°1),
en el cual ladescarga de entrada I(t) en el extremo aguas arriba y la descarga
de salida Q(t) en el extremo aguas abajo del curso de agua están en función
del tiempo. Se aplica el principio de la conservación de la masa igualando la
diferencia entre las descargas con el cambio de almacenamiento S en el
intervalo de tiempo entre los extremos:

1

Ram S. Hydrology and Hydraulics Systems, 2008.

205/06/14

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA-ESCUELA DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN RECURSOS HÍDRICOS
CURSO: MÉTODOS DE ANÁLISIS EN RECURSOS HÍDRICOS
DR. EDUARDO A. CHAVARRI VELARDE

I (t )  Q(t ) 

dS
(1)
dt

Generalmente los diversos métodos existentes relacionan el almacenamiento S
con I y/o Q mediante una función denominada de almacenamiento y del tipo
empírica.
Entre lasrelaciones más simple se tiene S=f(Q) ó S=f(h), esto último implica la
existencia de una relación directa entre la superficie de agua y el caudal o nivel
a lo largo del cuerpo de agua, usualmente esta relación se utiliza en los casos
de tránsito de flujo a través de un lago o reservorio.
La solución de la ecuación (1), es relativamente simple en comparación con los
métodos de tránsito distribuidodebido a que existen técnicas gráficas y
matemáticas bastante conocidas.
Las limitaciones que tienen éstos métodos son la no posibilidad de describir el
efecto de remanso así como también no son lo suficientemente exactos para
transitar hidrogramas de rápido ascenso o lo largo de ríos con poco pendiente
o para grandes embalses.
2.1Tránsito a través de reservorios
Esta técnica denominada...