Aplicacion Hec Hms

7/31/2019 Aplicacion Hec Hms

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APLICACIN DEL SOFTWARE HEC-HMS 2.1 AL DISEO DE ALIVIADEROS

I.-INTRODUCCION

El aliviadero es una estructura fundamental en la vida til de una presa, como tal su

diseo se fundamenta en determinar el trnsito de avenida o el trnsito de caudalesque describe el cambio de flujo en funcin del tiempo (hidrograma Q vs T ), en unpunto de un curso de agua apartir de hidrogramas conocidos en uno o ms puntosaguas arriba de una cuenca

Debe tenerse en cuenta que la forma de la onda cambia segn se mueve aguas abajo,estos cambios que sufre la onda se deben a contribuciones de agua y a que lasvelocidades en los distintos puntos de la onda son desiguales.

El trnsito de avenidas en reservorios es una tcnica que se emplea para conocer elcambio de forma y el desplazamiento en el tiempo del hidrograma de entrada y salidadel reservorio, Para efectuar un trnsito de avenidas en reservorios se debe conocerlas relaciones entre almacenamiento y caudales de salida, para establecer estarelacin es necesario manejar dos tipos de curvas: la de elevaciones - volmenes dealmacenamiento del reservorio, y la de elevaciones - volmenes de salida por la obra deexcedencias. La primera curva se obtiene a partir de los planos topogrficos del vaso,la segunda, si se trata de un vertedero de cresta

El modelo Hec-Hms: Hydrologic Engineering Center (HEC), Hydrologic Modeling

System (HMS) es un modelo hidrolgico de eventos desarrollado por el US Army Corpof Enginners de los Estados Unidos,ha sido diseado para simular el proceso deprecipitacin escorrenta de cuencas con drenaje dendtrico. El modelo ha sidoconcebido para ser aplicada a un gran rango de situaciones geogrficas resolver ungran nmero de problemas. Esto incluye desde disponibilidad de agua y problemas deinundaciones para grandes cuencas hasta el drenaje urbano de pequeas cuencas. Loshidrogramas producidos pueden ser utilizados directamente o conjuntamente conotros programas para el estudio de problemas relacionados con disponibilidad de agua,

drenaje urbano, predicin de inundaciones, impacto de urbanizacin futura, diseo dealiviaderos para represas, reduccin de daos por inundaciones, legislacin sobreplanicies de inundacin y operacin de sistemas.


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II.-OBJETIVOS

2.1.-OBJETIVO GENERAL

Aplicacin del modelo Hec- Hms en el diseo de aliviaderos.

2.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS

-Determinar los hidrogamas de entrada y salida.

-Modelamiento hidrolgico de una cuenca de trasvase.

III.REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

3.1.-VERTEDEROS DE DEMASIAS

Los vertederos de demasas o de excedencias son estructuras que forman parte de lapresa y que permite la salida de volmenes de agua excedentes al aprovechamiento.La capacidad de la obra de excedencias la determinan la avenida de diseo, lascaractersticas del vaso y el programa de operation de la obra.

la avenida de diseo para aliviaderos esta fundamentada en el transito de avenida

Trnsito de avenidas : Ve = Vs + dVa

Vs = Ve dVa

Donde : Ve = volmen de entrada al vaso

Vs = volmen de salida del vaso

dVa=variacin del vol. almacenado en el vaso


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La obra de excedencias, adems de tener suficiente capacidad debe ser hidrulica yestructuralmente adecuada.La misin de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de aguao atender necesidades de riego. Para evitar que el agua pueda producir desperfectosal caer desde gran altura, los aliviaderos se disean para que la mayora del lquido sepierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguacin el cualpermite que las descargas localizadas no erosionen al pie de la cortina u otrasestructuras aguas abajo (vertedero-rpida,disipador,de,energa).

3.2.-TRANSITO DE CAUDALES O TRANSITO DE AVENIDA EN EMBALSES

El trnsito de caudales es til para determinar el tiempo y el caudal (hidrograma Q vsT ),en un punto de un curso de agua apartir de hidrogramas conocidos en uno o mspuntos aguas arriba.

El hidrograma de una avenida representa el movimiento de una onda al pasar por unpunto.Debe tenerse en cuenta que la forma de la onda cambia segn se mueve aguasabajo, estos cambios que sufre la onda se deben a contribuciones de agua y a que lasvelocidades en los distintos puntos de la onda son desiguales

Cambio en el intervalo de tiempo de la informacin de la entrada


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Las ondas de las avenidas se forman debido a un aumento no uniforme del caudal delcurso de agua a causa de una tormenta importante, para su estudio existen mtodoshidrolgicos que describen los cambios de la onda durante el tiempo.Estos, mtodoshidrolgicos que describen los cambios de la onda durante el tiempo, estos mtodos

hidrolgicos precisamente estn dentro del trnsito de avenidas.La configuracin desarrollada en un trnsito de avenidas tiene los siguienteselementos:

-Embalse

-presa

-Estructura de salida


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Un anlisis de un sistema hidrolgico es determinar la operacin y salida , pues eldesplazamiento del agua en un sistema hidrolgico depende de la propiedades fsicasdel sistema tales como la medida y la forma de sus lneas de corriente y la interaccindel agua con el aire,calor.

3.3. HIDROGRAMAS

Un hidrograma es una grfica en la que se representa el caudal que pasa por unaseccin de u ro, como funcin del tiempo (CFE, 1986). Por su parte Duque, R. (1978),indica que un hidrograma se refiere al volumen deescurrimiento por unidad de tiempo,que pasa de manera continua por una determina secci transversal de un ro. Asmismo sostiene que el hidrograma es una grfica o tabla que muest la tasa de flujocomo funcin del tiempo en un lugar dado de la corriente, adems que hidrograma esuna expresin integral de las caractersticas fisiogrficas y climticas que rige las

relaciones entre la lluvia y la escorrenta de una cuenca de drenaje particular.


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3.4.-AVENIDAS MXIMAS REGISTRADAS

Avenida (caractersticas (pico, tiempo de duracin,volmen)

Registros de una serie de Qmx, anlisis de frecuencia (TR, riesgos, fallas, costos,

prdidas de vidas humanas)La forma del hidrograma esta en funcin de la cuenca (rea,pendiente, tipo de terrenoy vegetacin, tipos y distribucin de la tormenta, clima, posicin geogrfica)


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3.5.-AVENIDA MXIMA PROBABLE (AMP)Es la avenida que puede esperarse de la combinacin ms severa de condicionesmeteorolgicas e hidrolgicas que sean razonablemente posibles en una regin.

Qmax 1000 aos > Qmax 100 aos > Qmax 10 aos

RIESGO TAMANO DE PRESA

TR AVENIDA DEDISENO PARA EL

VERTEDOR

Pequeo

Pequea (H


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procedimiento de lluvia escorrenta y la circulacin de estos caudales por los cursosde drenaje de una cuenca.

3.7.-. TRANSITO DE AVENIDAS EN RESERVORIOS

Un reservorio de almacenamiento cumple la funcin de regulacin, esto es, permitealmacenar los volmenes que escurren en exceso para que puedan aprovecharse cuandolos escurrimientos sean escasos (CFE, 1986).

El trnsito de avenidas en reservorios es una tcnica que se emplea para conocer elcambio de forma y el desplazamiento en el tiempo del hidrograma de entrada y salidadel reservorio

(CFE, 1986). Para efectuar un trnsito de avenidas en reservorios es debe conocer lasrelaciones entre almacenamiento y caudales de salida, para establecer esta relacin esnecesario manejar dos tipos de curvas: la de elevaciones - volmenes dealmacenamiento del reservorio, y la de elevaciones - volmenes de salida por la obra deexcedencias. La primera curva se obtiene a partir de los planos topogrficos del vaso,la segunda, si se trata de un vertedero de cresta libre, es simplemente la curva dedescarga de esa obra de excedencias. Mediante estas dos curvas se puede conocer,para cada volumen almacenado en la presa, la elevacin del agua y con esta el gasto desalida, y de ah la relacin volumen de almacenamiento-caudal de salida (Chow, 1994).

El transito de avenidas a travs de reservorios o vasos de almacenamiento se realiza

por los siguientes propsitos:

- Conocer la evolucin de los niveles a partir de uno inicial para confrimar si la reglade operacin seleccionada (polticas de salidas por la obra de excedencias y la obra detoma) es adecuada, de manera que al presentarse la avenida no se pongan en peligro lapresa, bienes materiales o vidas humanas aguas abajo.

- Dimensionar la obra de excedencias durante la etapa de estudio y proyecto. - Fijarla altura de cortina, y dimensionar las obras de desvio de aguas.

En le diseo hidrolgico de una presa se abordan bsicamente dos aspectos:

1.-La evaluacin de los recursos hdricos (disponibilidad segn demanda y definir lacapacidad ms adecuada del embalse).

2.- La estimacin de las mximas avenidas


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3.8.-HEC-HMS V 2.1

El programa contiene una plataforma de trabajo integral que comprende una base dedatos, facilidades para entrada de datos, herramientas computacionales y depresentacin de resultados. La interface grfica permite el acceso a los diferentes

componentes del modelo para su utilizacin y cambio de parmetros.

3.8.1.-COMPONENTES DEL MODELO.

3.8.1.1.-Elementos Hidrolgicos

-representacin fsica de la cuenca es configurada en el componente BASIN. Loselementos hidrolgicos de una red dendrtica son conectados para simular el procesode escorrenta. Los elementos disponibles son:

a).-subcuenca (subbasin).

b).-cauces (reach)

c).-confluencias (junction)

d).-Almacenamiento (reservoir)

e).-Tomas (diversin),

f).-Fuentes (sources)

g).-salida (sink).

-Los cmputos son realizados en una secuencia aguas abajo desde el punto mselevado. El modelo usa tres componentes para simular la escorrenta:

prdidas

transformaciones

trnsito.

Las prdidas por infiltracin pueden ser simuladas mediante diferentes mtodos:SCS, SCS por cuadrcula y Green and Ampt. Las transformaciones son utilizadas paratransformar el exceso de precipitacin en escorrenta y pueden realizarse por variosmtodos. Los mtodos de Hidrograma.


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3.8.1.2.-Descripcion de los elementos Hidrolgicos

a).-Subcuenca

La subcuenca es un elemento que generalmente no tiene entrada de flujo y tiene slo

una salida.

Representa una de las dos formas de producir flujo en la cuenca. La escorrenta escalculada utilizando datos meteorolgicos, descontando las prdidas y transformandoel resultado en escurrimiento el cual es sumado al flujo base. La subcuenca puede serutilizada para simular mltiples situaciones y tamao de subcuencas.

b).-Cauces.

Un cauce es un elemento con una o ms entradas y slo una salida. Las entradas

vienen de otros elementos de la cuenca. Si hay ms de una entrada, todas las entradasson sumadas antes de calcular la salida. La salida puede ser calculada utilizando uno delos varios mtodos disponible.

Los cauces son utilizados para simular ros y quebradas.

C.-Almacenamientos.

Un almacenamiento es un elemento con una o varias entradas y slo una salida. Lasentradas provienen de otros elementos del modelo de cuenca. Si hay varias entradas,

estas son sumadas antes de calcular las salidas. Las salidas son calculadas mediantemtodos de almacenamiento caudal.

Este elemento es usado para simular embalses, lagos y lagunas.


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4.2. MODELAMIENTO HIDROLOGICO DE LA SUBCUENCA YURACC CON ELSOFTWARE HEC-HMS 2.1

4.2. 1.-Ingresar Datos generales

4.2.2.-DEFINIENDO LAS CARACTERSTICAS DE LOS COMPONENTES HIDROLGICOS DE LA

SUB CUENCA YURACC.


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Entorno de los componentes hidrolgicos de la Subcuenca Yuracc


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A.- FUENTE SOURCE:

Se usa para introducir agua dentro del modelo de la cuenca, en este casopara representar el

hidrograma de entrada la Subcuenca.

A.1.- Ingresar datos del hidrograma de entrada de la Subcuenca Yuracc

Se ingresaran los datos de la tormenta calculadopara un Tr= 100 aospara luegotransitarlo

conectado aguas abajo con el elemento ReservoriooEmbalse.

A.1.1.Elegimos unidades de los caudales de entrada (m3/seg).


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A.1.2.Definiendo los parmetros de especificacin del tiempo en que se desarrolla la tormenta

de entrada.

En este casosupongamos que el trnsito de ingreso de caudales se de el 27 de Julio del 2011

inicindose a las 3:00pm y terminando a las 12:00 hrs. y considerando un intervalo de tiempo de

30 minpara el que se obtendrn losresultados finales en graficas y tablas.


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A.1.3.-Ingresando caudales de entrada:


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A.1.4.seleccionamos el hidrograma de entrada (Gage1) a la fuente source:

A.1.5.Ingresar el rea de la Subcuenca:


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B.EMBALSE (RESERVOIR).

Se usa para modelar la retencin y atenuacin de un hidrograma causadopor un embalse, cuya

entrada pude provenir de unoovarios elementos hidrolgicos, situados aguas arriba del depsito

y proporciona comoresultado del clculo un nico flujosaliente.

B.1.-Definir las caractersticas del embalse, puesto que se va a suponer que la avenida de diseo

se presenta en el casoms desfavorable con el embalse lleno,se indica que al estado inicial le

corresponde una altura h=0 y a continuacin se introducen los superalmacenamientos del

embalse y el caudal desaguado para (L=7.0m) correspondientes a cada valor por encima del

NAMO.


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4.2.3.-Definido el modelo que queremos simular se procede definir el modelo meteorolgico

(Meteorologic Model):

Como ya se conoce el hidrograma de entrada al embalse son caudales generados, por lotanto no

se necesita la informacin entoncesseleccionamosnoprecipitacin.


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4.2.4.-Finalmente se define el intervalo de clculo desde el men Component/Control

especificacin/New, este intervalo debe ser aproximadamente la decima parte del tiempo de

crecida del hidrograma t =8hrs =480min por lo que se toma un intervalo aproximado de 30

minutos , es con esta informacin que se ordena al programa modelar el hidrograma de la

avenida de diseo.

4.2.5.-Correr el modelo definido a travs del men RUN CONFIGURATION


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4.2.6.-Se computa el modelo ingresado.


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4.2.7.-REPORTE: GRAFICA DEL CAUDAL DEENTRADA EN LA SUBCUENCA YURACC


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Del reporte observamos que:

-Tenemos un caudal mximo de descarga de 6.651 m3/seg en el periodo del 27 de julio de 2011.

-Ademsse tiene un caudal total de descarga 57.06m3/seg.


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8.2.-REPORTE DE LAS CARACTERISTICAS DEL EMBALSE: GRAFICA DEL CAUDAL DEENTRADA Y EL CAUDAL DE SALID


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DOCENTE: ING .Mgs LEONIDAS ARIAS BALTAZAR

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Del reporte en el embalse tenemos:

-Mximo caudal de entrada en el embalse = 6.651m3/seg.

-Mximo caudal de salida en el embalse =2.618 m3/seg este valor ser utilizado paradisear las obras y canales de descarga del aliviadero.

-El caudal total de entrada es de 60.201 m3/seg.

- El caudal total salida es de 46.07 m3/seg

-El Superalmacenamiento mximo alcanzado es 34.570 m3 , para una elevacin de0.362m.


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DOCENTE: ING .Mgs LEONIDAS ARIAS BALTAZAR

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