ESTIMACIÓN DE VARIABLES HIDRÁULICAS. AFORO DE CAUDALES

Transcripción

1 ESTIMAIÓN DE VARIABLES HIDRÁULIAS. AFORO DE AUDALES JOSÉ ARLOS ROBREDO SÁNHEZ PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD UNIDAD DOENTE DE HIDRÁULIA E HIDROLOGÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA FORESTAL E.T.S. DE INGENIEROS DE MONTES UNIVERSIDAD POLITÉNIA DE MADRID

2 álculo hidráulico Variables a determinar Hipótesis de partida - Niveles de agua. - Velocidades. - apacidad de arrastre y transporte. - Movimiento permanente y uniforme. - Movimiento permanente no uniforme - Movimiento variable - Movimiento bidimensional

3 Movimiento permanente y uniforme Movimiento permanente no uniforme Movimiento variable

4 Movimiento bidimensional x y (conos de deyección)

5 AFORO MEDIANTE MEDIION DE LA VELOIDAD Y DE LA SEION MOJADA MD MI u u u u u 0.6 ( u + u ) 0. ( u + u + u ) u 0.8 sup MI MD S i u i S u i i i

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8 Rev/seg (n) Velocidad (m/seg) V n V n (*) V n 6.0 VELOIDAD / REVOLUIONES Molinete VALEPORT BFM velocidad m/s revoluciones n/seg

9 SEIÓN Fecha Punto de referencia de cotas Lectura en la mira del pto. ref. (A) Fórmula Molinete Punto Distancia Lectura en la mira (B) cota (A - B) alado Lecturas de velocidad revoluc. tiempo velocidad revoluc. tiempo velocidad revoluc. tiempo velocidad Velocidad media (m/s) Sección (m ) audal (m 3 /s) AUDAL LETURA EN LA ESALA OBSERVAIONES:

10 AFORO MEDIANTE TRAZADORES: INYEIÓN ONTINUA MD MI t *, caudal de trazador inyectado, caudal de cauce 1, concentración en caudal inyectado, concentración en la sección de medida 0, concentración natural en el río ( ) * * * * * + + orilla centro a a L

11 AFORO MEDIANTE TRAZADORES: INTEGRAIÓN MD MI t () () () () ( ) + + n i n i T T T T t P t P dt t P dt t dt t T V P dt T V t V P V, volumen de trazador vertido, caudal de cauce 1, concentración del volumen vertido, concentración en la sección de medida orilla centro a a L

12 Para la estimación de la velocidad del flujo utilizaremos básicamente la fórmula de Manning: v S S R n j R v χ ; 1 3 v (m/s) ; R (m) ; j (tanto por uno) ; S (m ) ; χ (m) ; (m 3 /s)

13 calado y lento y rápido flujo lento flujo rápido Q constanteflujo crítico energía específica F u g RÉGIMEN RÁPIDO (SUPRARÍTIO) F > 1 y RÉGIMEN LENTO (SUBRÍTIO) F > 1 H o flujo lento v g H o v g y lento flujo rápido y rápido

14 URVA DE GASTO h (m) mediciones estimaciones (m 3 /s) MI 0,86 m MD

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16 3 m m 1 m 0.5 m

17 álculo hidráulico mediante la utilización de software específico Datos necesarios: -Un caudal de cálculo, ue normalmente se ha obtenido previamente con un modelo hidrológico. -Una topografía detallada del tramo de cauce a analizar. Esta información puede simplificarse si suponemos ue se cumplen las condiciones de movimiento permanente y uniforme. Normalmente esta información será difícil de extraer de la cartografía disponible, por lo ue generalmente hay ue obtenerla con topografía clásica directamente sobre el terreno. - Información sobre la rugosidad y características del material ue constituye el lecho del cauce, sobre todo si ueremos realizar estudios relativos a los efectos torrenciales de los caudales líuidos circulantes.

18 Definición de las secciones

19 MOVIMIENTO PERMANENTE Y UNIFORME FLOW MASTER (AUDAL3)

20 HE-RAS MOVIMIENTO PERMANENTE NO UNIFORME Elevation (m) prueba1 Plan: Plan 01 6/05/005 prueba1 canal Main hannel Distance (m) 10 Legend EG PF WS PF rit PF Ground prueba1 Plan: Plan 01 6/05/005 MOVIMIENTO VARIABLE 9.5* 9.* 8.5* 8.* 7.5* 7.* 6.5* 6.* 5.5* 5.* 4.5* 4.* 3.5* 3.*.5*.* 1.5* 1.* 0.5* * 19.* 18.5* 18.* 17.5* 17.* 16.5* 16.* 15.5* 15.* 14.5* 14.* 13.5* 13.* 1.5* 1.* 11.5* 11.* 10.5* Legend WS PF Ground 30 Bank Sta Ground

21 MOVIMIENTO BIDIMENSIONAL Y TRIDIMENSIONAL DHI MIKE 1 DELFT 3D

22 Básicamente podemos distinguir tres orientaciones de cálculo: - Variables hidráulicas (niveles de agua, velocidades, etc.) en la situación actual y después de las obras diseñadas de corrección, para distintos valores de caudal. - alibración de parámetros en función de datos conocidos. - Obtención de curvas de gasto (relaciones entre el caudal circulante y las distintas variables hidráulicas) para utilizarlas posteriormente en diversas aplicaciones entre las ue estaría la simulación en tiempo real de dichas variables en los sistemas de alerta.

23 ÁLULO DE SEIONES EN EL PROGRAMA AUDAL3 1: dis., cota, k 8: dis., cota, k : dis., cota, k dis. 3: dis., cota, k 7: dis., cota, k cota DATOS DE LA SEIÓN: PENDIENTE j (pendiente del tramo de cauce donde esté ubicada la sección) RUGOSIDAD (Manning) n (valor de referencia para los distintos tramos) Para cada tramo de la sección: n i k i n NÚMERO DE PUNTOS Número de puntos ue definen la sección Distancia, cota y coeficiente multiplicador del número de Manning de cada punto.

24 Problema ue puede aparecer en la curva de gasto cuando se utiliza la totalidad de la sección mojada, como unidad de cálculo, para valorar la magnitud del caudal si se utiliza la expresión de Manning para estimar la velocidad media de la sección. El problema se evita descomponiendo el cálculo del caudal, estimádolo como suma de caudales parciales por tramos de sección.