Hidrologia superficial. Martí Sánchez Juny

Transcripción

1 Hidrologia superficial Martí Sánchez Juny

2 Mètode Racional

3 Mètode racional. Conceptes previs Conca: Com caracteritzar la? Àrea, Temps de concentració Pendent, Usos del sòl Temps de concentració (T c ) Línies isòcrones 1.5h 1.0h 0.5h

4 Suposició: precipitació d intensitat constant i durada indefinida 0.5h 1.5h 1.0h Temps de Concentració (T c ): Temps que triga un gota en recórrer la conca des del punt hidràulicament més allunyat fins a la sortida A Espanya es habitual usar, per conques naturals, la Fórmula de Témez: Q Hidrograma en S T c (h) L longitud de la llera principal (km) i pendent mitjana de la llera principal (m/m) Temps de Concentració (T c ) t Limitació: conques naturals T c >0.25h grau d urbanització no superior al 4%

5 Temps de concentració en conques urbanitzades Conques urbanitzades: Grau d urbanització > 4% amb urbanitzacions independents amb clavegueram de pluvials no unificat o complet ( expressat en tant per ú) Conques urbanes: Grau d urbanització > 4% clavegueram complet i/o curs principal canalitzat, impermeable i de petita rugositat ( expressat en tant per ú)

6 Temps de concentració definició alternativa Temps que transcorre entre la finalització de la precipitació i la sortida de la darrera gota d escolament superficial

7 Pluja de projecte Dada necessària i imprescindible pel càlcul d avingudes Cal fer una anàlisi de les tempestes a la zona Dades històriques en estacions meteorològiques properes Tractament estadístic. Concepte de Període de Retorn Estudi dels màxims (p. e. Mètode de Gumbel) Determinar de la P d per un cert T Però... Quina durada d aquesta P d serà la que provocarà la màxima avinguda (Qmax)? Concepte d hidrograma en S => Durada al menys igual al T c En general per petites conques (<1000 km 2 ) Tc de l ordre d unes poques hores (<24h) De la P d es pot definir I d = P d /24 (Intensitat de Precipitació en 24h) Però... Com obtenir I corresponent a un durada <24h?

8 Com obtenir I corresponent a un durada <24h? Un cop determinada P d cal reduir la amb el coeficient de simultaneïtat (K A ) si A 1 Km 2 si A > 1 Km 2 Valors de P d són obtinguts per punts concrets (estacions) no àrees extenses Les estacions de vegades estan a prop del centre del xàfec, d altres lluny i no el registren Corbes Intensitat Durada Freqüència (corbes IDF) resulten d unir punts representatius de la intensitat mitjana en intervals de diferent durada i corresponents tots ells al mateix T Obtenció només possible a partir d anàlisi de tempestes registrades amb pluviògrafs A la Península s accepta l expressió obtinguda per Témez

9 Com obtenir I corresponent a un durada <24h? On I Intensitat (mm/h) per una durada D i pel T considerat I 1 Intensitat (mm/h) per una durada de pluja de 1 h I d Intensitat (mm/h) mitjana diària pel T considerat D durada (h) per la qual es vol determinar la I Témez va determinar que I 1 / I d és característic de la zona d estudi A Catalunya l ACA recomana I 1 / I d =11

10 Exemple. IDF pel cas de l estació de la P d a una conca de A < 1 km 2 a Vilaseca Al ser A < 1 km 2 => K A = 1 => P d = P d 180 T (anys) P d =P d (T) (mm) Intenstitat (mm/h) T = 50 anys T = 100 anys T = 500 anys Durada (h)

11 Hidrograma Llindar d escolament (P 0 ) Valor de precipitació (mm) a partir del qual es produeix escolament superficial Per P < P 0 NO es produeix escolament És un mètode per determinar les pèrdues de la pluja (precipitació neta i bruta) Pèrdues per intercepció, infiltració i EVPT Depèn del tipus i usos del sol

12 Llindar d escolament (P 0 ) De l anàlisi de moltes conques es majora P 0 amb el factor regional r ; a Catalunya r = 1.3 P 0 = 1.3 P 0 S usa P 0 per determinar el coeficient d escolament c La determinació de P 0 depèn de: Usos del sòl Pendent mitjà Tipus de terreny

13 Terreny A: Sorres profundes, sòls profunds dipositats pel vent, llims agregats Terreny B: Sòls poc profunds dipositats pel vent, margues arenoses Terreny C: Margues argiloses, margues arenoses poc profundes, sòls amb elevat contingut d argila Terreny D: Sòls expansius, argiles altament plàstics

14

15

16 Mètode racional Determinació Q max produït per una pluja d intensitat I sobre una conca d àrea A, que comença instantàniament i és ctt durant un temps mínim igual al temps de concentració de la conca T c on Q cabal punta (m 3 /s); c coeficient d escolament (adimensional); I intensitat de ppció (mm/h) per una durada D=T c ; A àrea de la conca (km 2 ); K coeficient d uniformitat (adimensional) Hipòtesi de pluja neta ctt no és real a la pràctica hi ha variacions en t que augmenten Q punta K>1

17 Mètode racional. Exemple d aplicació REUS SALOU

18

19 Superfície de la conca A = 35.9 km 2 Longitud de la llera principal L = 11.8 km Pendent mitjà de la llera i = 3.6% Temps de concentració per conques naturals Ja que l àrea urbana 5.3%>4% cal corregir el T c :

20 Estacions pluviomètriques. Dades de pluja

21 Intensitat de pluja associada a una D=T c i T=500 anys P d mitjana per T = 500 anys: mm 244mm 256mm 262mm 250mm

22 Llindar d escolament (P 0 ). Coeficient d escolament (c) Graves (cons de dejecció) Conreus herbacis de secà Industrial i comercial Conglomerats (cons de dejecció) Nuclis urbans >3% Conreus herbacis de regadiu Vials Argiles i còdols (col.luvions) Pendents Usos del sòl Geologia

23 usos del sòl ICC Superf. Pend. P0 per a Grup de sol Area Grup de sol (%) Po (%) (%) A B C D A B C D (mm) Aigua Continental 2 Acumulacions de neu 2 Infraestructures viáries 2 Urbanitzacions 0.3% % 0.01 Nuclis urbans 2 Zones industrials i comercials 5.0% % 0.10 Conreus herbacis de secà 1.5% % 0.29 < Conreus herbacis de regadiu < Fruiters de secà 9.8% % 64.9% 1.3% % < % 1.2% 0.02 Fruiters de regadiu 62.9% % 84.4% % < % 97.0% 2.74 Vinya < Prats supraforestals < Bosquines i prats 6.3% % 19.4% 0.8% 4.18 Bosc d'escleròfil les Bosc de caducifolis Bosc d'aciculifolis 1.0% % 0.5% 0.91 Vegetació de zones humides 3 3 < 3 5 Sòl amb vegetació escassa o nul la 6.5% % 58.2% % < % 0.05 Zones cremades < Zones de sorra i platges < % P 0 = = 50.65mm

24 Coeficient d escolament (c) Coeficient d uniformitat (K) Cabal punta resultant (Q) per T=500anys m 3 /s