Libro de aparicio fundamentos de hidrologia superficial

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I

FUNDAMENTOS DE HIDROLOGÍA DE SUPERFICIE
Francisco Javier Aparicio Mijares

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GRUPO NORIEGA EDITORES
México • España • Venezuela • Argentina Colombia • Puerto Rico

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l
"""¡ 46

cm 23 cm

< >

23 cm H < 46 cm

Z]

+

YI

+

=

Z2

+

Y2

+ --

v/
2g

+ hf

(3.10)2g

--1
90°).

= 1.9

LH3/2

Q = 1.49 H248
b) Vertedor

De las ecuaciones 3.9 y 3.10 se obtiene:

a) Vertedor

rectangular.

triangular.

(ex:

h¡
Figura 3.10 Vertedores de pared delgada.

= .:1y +

Q2 2:g

(3.11)

(1A]2 __ A/ ) 1

38

Escurrimiel1to

Aforo

39

o
h1 =

CD

---.

T2~_
2

T
h2

Q2 K/

= --+ ---.1y. Q2( L bgL

---

Al21

- --.1) A22

(3.15)

h¡ (pÉRDIDA DE
CARGA)

T ly
y

j

2g

1
t
. Z2

despejando Q:
-J1iYIL

l'
.1 Zl

1.
L

-l._._.__.__ .__._. · '-P.H.C.
l. "1
Figura 3.11

J
Y2

t

=-

v~
2g

Q=

1

1

1
A22)

(3.16)

J¡,,2

bgL (Al 2 -

Con la ecuación 3.16 es posible estimar el gasto de pico de una avenida si se conocen las marcas del nivelmáximo del agua en las márgenes, la rugosi~ dad del tramo y la topografía del mismo. 3.3.3 Relación sección~velocidad

donde .1y = ( z, + y, ) - ( Z2 + Y2 ) = diferencia en elevación de las marcas del nivel máximo del agua en los extremos del tramo. Para tomar en cuenta las pérdidas locales conviene escribir la ecuación 3.11 en la forma:

h¡

= .1y + Q2 bg

(1
~

-

_1)
A22

(3.12)donde b = 2 si Al> A2 Y b = 4 si A2 > Al Utilizando las ecuaciones 3.8 y 3.9 se puede escribir: Q = ~ n
_

Este es el método más usado en México par~ aforar corrientes. Consiste básicamente en medir la velocidad en varios puntos de la sección tra.nsversal y después calcular el gasto por medio de la ecuación de continuidad 3.9. La velocidad del flujo en una sección transversal de una corrientetiene una distribución como la que se muestra en la figura 3.12. Para determinar el gasto no es suficiente entonces medir la velocidad en un solo punto, sino que es necesario dividir la sección transversal del Cauce en varias subsecciones llamadas dovelas. El gasto que pasa por cada dovela es:
q¡

= a¡

Vmi

(3.17)

R2/3 S/12

= K"

S¡'I2

(3.13)
.

donde ai es el área de la doveladovela.

iy

vmi

es la velocidad media en la misma

AR2/3

donde K"

= --- n

es el coeficiente de conducción medio en el tramo que

Velocidad

máxima

DOVELA

"j"

puede calcularse como el promedio geométrico de los coeficientes deconducción en los extremos del mismo:

K"

=~.

"1

"1' K,,; _ A¡R/13 -n¡

(3.14)
Líneas de igual velocidad.

Utilizando lasecuaciones 3.12 y 3.13 Y tomando en cuenta que h( = S(L, se obtiene:

Figura 3.12

40

E.I'currimiellT{)

Ajóro

41

La velocidad media VII/i se puede tomar como la medida a una profundidad dc 0.6 Yi aproximadamente. donde Yi es el tirante medido al centro de la dovela (véase figura 3.12) cuando Yi no es muy grande; en caso contrario, conviene tomar al menos dos medidas a profundidades de0.2 Yi Y 0.8 Yi: así la velocidad media es:

' I ! :

()

i
I

----+
V20
VIII¡ -

VXO

b ii (3.18)
.~--

a~~

d~
..;:.

2

..
e'

\
\ ,!V10linete

donde V20 Y 'XO son las velocidades medidas a 0.2 Yi Y 0.8 Yi respectivamente. Cuando Yi es muy grande. puede ser necesario tomar tres o más lecturas de velocidad en la dovela. Es recomendable, además, medir laprofundidad de cada dovela cada vez que se haga un aforo. Entonces, el gasto total será:
11

Esc_an~~+át__ ,.,....Figura 3.14

Q

=
i

EI qi =

(3.19)

donde n es el número de dovelas. La velocidad se mide con unos aparatos llamados molinetes (véase figura 3.13) que tienen una hélice o rueda de aspas o copas que gira impulsada por la corriente y, mediante un mecanismo eléctrico, transmiten...