Hoja1

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS M ÁXIMOS

PARA

EL

CÁLCULO

DE

CAUDALES

2.1 Introducción

Los fundamentos teóricos de las metodologías utilizadas para la determinación de caudales máximos en este estudio, las cuales son algunas de las utilizadas en El Salvador; fueron obtenidos de variada bibliografía, detallada en el apartado bibliográfico de este documento.

El objetivo de estecapítulo es dar a conocer los fundamentos teóricos de las metodologías utilizadas, que posteriormente se validará n, para la obtención de caudales máximos en El Salvador, mejorando así su comprensión; además de servir como guía para posteriores estudios relacionados con la temática abordada. Existen metodologías tanto

Hidrometeorológicas como Estadísticas para la determinación de caudales máximos.Las metodologías Hidrometeorológicas tomadas en cuenta en este trabajo son: Método Racional, Hidrogramas Unitarios Complejo y Sintéticos de Snyder, Triangular y SCS; y las metodologías Estadísticas utilizadas son Puntuales y Regionales.

2.2 Fundamentos teóricos sobre Hidrometeorología

La hidrometeorología es el estudio de la meteorología aplicada a los parámetros hídricos. La teoríahidrometeorológica en general, comprende la observación, procesamiento y análisis del comportamiento de los elementos hídricos, fundamentalmente las descargas de los ríos y los volúmenes almacenados en reservorios y lagunas; y de los elementos meteorológicos, fundamentalmente la precipitación pluvial. [Segoviano, 1974: p.257]

Las teorías hidrometeorológicas para el cálculo de caudales máximos son lassiguientes: Método Racional, el cual comprende determinación de coeficiente de escurrimiento C, Curvas de Intensidad-Frecuencia-Duración y cálculos de tiempos de concentración; Hidrogramas Unitarios, los cuales se dividen en Sintéticos (Snyder, Triangular y SCS) y Complejos.

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2.2.1 Cálculo de caudales máximos utilizando el método de la Fórmula Racional

Este método, que la literaturainglesa atribuye a Lloyd-George en 1906, si bien los principios del mismo fueron establecidos por Mulvaney en 1850, permite determinar el caudal máximo que escurrirá por una determinada sección, bajo el supuesto que éste acontecerá para una lluvia de intensidad máxima constante y uniforme en la cuenca correspondiente a una duración D igual al tiempo de concentración de la sección.

Qmáx = CiA

(Ec.2.1)

En donde: Qmáx : Caudal máximo en la sección de cálculo, C : Coeficiente de escorrentía medio ponderado de la cuenca, A: Área total de la cuenca vertiente en la sección de cálculo, i: Intensidad media máxima para una duración igual al tiempo de concentración, de la sección de cálculo. A continuación se detallan los fundamentos teóricos para determinar cada una de las variables mencionadasanteriormente. [Schmidth, 1986: p.356]

a) Determinación del Coeficiente de Escurrimiento C

El coeficiente de escurrimiento C representa la fracción de la lluvia que escurre en forma directa y toma valores entre cero y uno, y varía apreciablemente entre una cuenca y otra, y de una tormenta a otra, debido a las condiciones de humedad iniciales. Sin embargo, es común tomar valores de Crepresentativos de acuerdo con ciertas características de las cuencas como la vegetación, pendientes del terreno y uso de suelos. [German Monsalve, 1999: p.179]. b) Cálculo de curvas de Intensidad-Frecuencia-Duración. [Aparicio, 2001: p.167]

El método utilizado relaciona simultáneamente las tres variables Intensidad- frecuenciaDuración, en una familia de curvas cuya ecuación es:

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i=

kT m (d + c) n

(Ec. 2.2)

Donde k, m, n y c son constantes que se calculan mediante un análisis de correlación lineal múltiple; T: Período de retorno en años, d: Duración en minutos e i: Intensidad en mm/h.

Si se toman logaritmos de la ecuación 2.2, se obtiene:

Log i = log k + m log T – n log (d + c)

(Ec. 2.3)

O bien :

y = a 0 + a1 x1 + a2 x2

(Ec. 2.4)

Donde: y = log i, a0...