3examen Hidrologia 2017-1

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES ESCUELAS PROFESIONALES PROFESIONALES DE INGENIERIA AMBIENTAL E INGENIERIA DE CONSERVACION DE SUELOS CURSO DE HIDROLOGIA TERCER EXAMEN ESCRITO 1. Conteste de manera breve y precisa las siguientes preguntas: (04 puntos)  A) Una tormenta produce la misma intensidad intensidad de lluvia en dos cuencas cuencas vecinas A y B de igual área. Si en A la capacidad de infiltración es el doble que en B: ¿en qué cuenca será mayor la escorrentía y por qué? Respuesta: La cuenca en B será mayor la escorrentía debido a que hay poca cantidad de infiltración y por lo tanto habrá mayor escorrentía que A (al haber mayor infiltración menor será la escorrentía) B) ¿Qué tipo de cuenca tiene mayor  caudal  caudal punta? punta? ¿y mayor tiempo de concentración?. Considerando la forma de la misma. a) Iguales, ya que es la misma tormenta y las 2 cuencas tienen la misma área. b) El de A tendrá mayor caudal punta y menor tiempo punta. c) El de A tendrá menor caudal punta y menor tiempo punta. d) El de B tendrá mayor caudal punta y menor tiempo punta. C) ¿Cuándo se da la máxima máxima concentración, concentración, en un hidrograma o en un hietograma? ¿Antes o después? D) ¿Para qué sirve el hidrograma unitario de de una cuenca? a) Para calcular la precipitación caída en la cuenca en una tormenta en una hora. b) Para calcular el caudal punta de la cuenca para cualquier tormenta. c) Para calcular el caudal punta de la cuenca para una tormenta de una hora. d) Para calcular la precipitación caída en la cuenca en cualquier tormenta.

2. El siguiente es el hidrograma unitario de una cuenca que presenta una tasa tasa de infiltración infiltración de 7 mm/hr. mm/hr. (05 puntos) Calcule el caudal máximo generado por la tormenta que se presenta pr esenta a continuación, suponiendo un caudal base de 15 m3/s

Hidrograma unitario para una duración efectiva (de) de 1 hora T HU (m3/s/mm) 0 0 1 19 2 47,6 3 70,4 4 82,3 5 70,4 6 60,3 7 42,5 8 31,7 9 23,2 10 15,3 11 12,2 12 8,5 13 5,1 14 2,7 15 1,9 16 0,7 17 0 Solución: tiempo

Caudal observado 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

caudal base

caudal directo

hu para de=1

0

15

-15

-2.1

19

15

4

0.6

47.6

15

32.6

4.7

70.4

15

82.3

15

67.3

9.6

70.4

15

55.4

7.9

60.3

15

45.3

6.5

42.5

15

27.5

3.9

31.7

15

16.7

2.4

23.2

15

8.2

1.2

15.3

15

0.3

0.0

12.2

15

-2.8

-0.4

8.5

15

-6.5

-0.9

5.1

15

-9.9

-1.4

0.0

14 15 16 17

2.7

15

-12.3

-1.8

1.9

15

-13.1

-1.9

0.7

15

-14.3

-2.0

0

15

-15

-2.1

HIDROGAMA UNITARIO (HIDROGRAMA DE TORMENTA) 90.0 80.0 70.0 H.U para de= 1 hr

60.0 50.0

caudal base

40.0 30.0

Hidrograma de tormenta

20.0 10.0 0.0 -10.0

0

5

10

15

20

Hietograma de precipitación ACUMULADA T (hr) Pp acum 0 0 1 7 2 18 3 22 4 36 5 39 6 39 SOLUCION:

HIETOGRAMA 50 40

    )    m30    m     (    P 20    P

10 0 0°

1°

2°

3°

4°

TIEMPO (Horas)

5°

6°

90

Hidrograma Unitario (1 mm 1 hora)

80 70 60

   )   s 50    /    3 40   m    (    Q 30 20 10 0 0

5

10

15

20

t (horas)

HU (m3/s/mm)

t (horas)

Q generado por 0ª hr (H.U.x0)

Q generado por la 1ª hr(H.U.x7)

Q (m3/s) generado por la 2ª hora (H.U.x18)

Q generado por la 3ª hr (H.U.x22)

Q generado por la 4ª hr(H.U.x36)

Q generado por la 5ª hr (H.U.x39)

Q generado por la 6ª HR (H.U.x39)

Q (m3/s) suma

0

0

0

19

1

0

0

47.6

2

0

133

0

70.4

3

0

333.2

342

0

82.3

4

0

492.8

856.8

418

0

70.4

5

0

576.1

1267.2

1047.2

684

0

60.3

6

0

492.8

1481.4

1548.8

1713.6

741

0

5977.6

42.5

7

0

422.1

1267.2

1810.6

2534.4

1856.4

741

8631.7

31.7

8

0

297.5

1085.4

1548.8

2962.8

2745.6

1856.4

10496.5

23.2

9

0

221.9

765

1326.6

2534.4

3209.7

2745.6

10803.2

15.3

10

0

162.4

570.6

935

2170.8

2745.6

3209.7

9794.1

12.2 8.5 5.1 2.7 1.9

11

0

107.1

417.6

697.4

1530

2351.7

2745.6

7849.4

12

0

85.4

275.4

510.4

1141.2

1657.5

2351.7

6021.6

13

0

59.5

219.6

336.6

835.2

1236.3

1657.5

4344.7

14

0

3 5.7

153

268.4

550.8

904.8

1236.3

3149

15

0

18.9

91.8

187

439.2

596.7

904.8

2238.4

0.7

16

0

13.3

48.6

112.2

306

475.8

596.7

1552.6

0

17

0

4.9

34.2

59.4

183.6

331.5

475.8

1089.4

0 0 133 675.2 1767.6 3574.5

12000 Q (m3/s) suma 10000 Q generado por 0ª hr (H.U.x0)

8000

Q generado por la 1ª hr(H.U.x7)

6000 4000

Q (m3/s) generado por la 2ª hora (H.U.x18)

2000

Q generado por la 3ª hr (H.U.x22)

0 0 -2000

5

10

15

20

Q generado por la 4ª hr(H.U.x36)

3.

Calcular el caudal máximo de una tormenta de 35,2 mm, durante un tiempo de lluvia efectiva de 3 horas si se cuenta con el siguiente hidrograma unitario calculado para una duración de lluvia efectiva de 2 horas (05 puntos)

HU(m3/s/mm) 0 0,2 0,4 0,5 2,5 5,2 7,1 10 15,1 20,5 24,5 27,2 26,7 25,2 24,1 22,8 20,3 17,1 14,6 11,3 6,8 4,5 2,3 1,1 0,9 0,2 0

T (hr) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

SOLUCION tiempo

s 0 1 2 3 4 5 6

s'

S-S'

(S-S')*k

HU *35.2

0

0

0.000

0.000

0.2

0.2

0.133

4.693

0.4

0.4

0.267

9.387

0.5

0

0.5

0.333

11.733

2.5

0.2

2.3

1.533

53.973

5.2

0.4

4.8

3.200

112.640

7.1

0.5

6.6

4.400

154.880

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

10

2.5

7.5

5.000

176.000

15.1

5.2

9.9

6.600

232.320

20.5

7.1

13.4

8.933

314.453

24.5

10

14.5

9.667

340.267

27.2

15.1

12.1

8.067

283.947

26.7

20.5

6.2

4.133

145.493

25.2

24.5

0.7

0.467

16.427

24.1

27.2

-3.1

-2.067

-72.747

22.8

26.7

-3.9

-2.600

-91.520

20.3

25.2

-4.9

-3.267

-114.987

17.1

24.1

-7

-4.667

-164.267

14.6

22.8

-8.2

-5.467

-192.427

11.3

20.3

-9

-6.000

-211.200

6.8

17.1

-10.3

-6.867

-241.707

4.5

14.6

-10.1

-6.733

-237.013

2.3

11.3

-9

-6.000

-211.200

1.1

6.8

-5.7

-3.800

-133.760

0.9

4.5

-3.6

-2.400

-84.480

0.2

2.3

-2.1

-1.400

-49.280

0

1.1

-1.1

-0.733

-25.813

0.9

-0.9

-0.600

-21.120

0.2

-0.2

-0.133

-4.693

0

0

0.000

0.000

HIDROGRAMA UNITARIO PARA UNA DURACIÓN DE 3 HORAS 30 25 20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

HIDROGRAMAS hidrograma de 2h

hidrograma para 3h

30 25 20 15 10 5 0 0

5

10

15

20

25

30

4. Calcular la velocidad de infiltración y la relación de infiltración acumulada mediante la ecuación de Kostiakov = =.m donde d es la infiltracion acumulada y t el tiempo acumulado utilice el Excel para determinar la ecuación de regresión exponencial y pueda calcular la ecuación antes descrita (04 puntos)

35

Lectura n° hora 16:05 16:05 16:10 16:15 16:20 16:25 16:30 16:40 16:50 17:00 17:30 18:00 18:30

Lectura

Enrase

cm --13.5 12.8 12.2 14.6 14.2 13.7 12.7 14.4 13.6 11.2 12.8 12.9

Cm 15

15

15

15 15

5. En una cuenca de tamaño medio, las temperaturas medias mensuales en Noviembre y Diciembre de 1974 fueron 16.1 y 17.9 oC, respectivamente. Dado que el índice térmico anual fue 66.9 y las duraciones astronómicas medias mensuales de esos días fueron 15.00 y 16.20 horas/día, respectivamente, hallar la evapotranspiración potencial para cada mes. (02 puntos)

Cálculo de la ETP mensual mediante la fórmula de Thornthwaite nov

dic

Total

temp

16.1

17.9

34.00

i

5.87

6.90

12.77

ETP sin corr

96.7

104.3

nºdias mes

30

31

nº horas luz

15

16.2

120.9

145.5

ETP corr.

266.4

a=

0.71

evapotranspiración potencial de noviembre= 120.9 evapotranspiración potencial de diciembre=145.5

No se aceptarán dos resultados similares, de ser así se anularán los exámenes de los involucrados. Tiempo dos horas y 30 minutos Presente todos sus resultados T.M. 07 de agosto 2017