Métodos para el Cálculo de Crecidas
Métodos Directos
La utilización de los métodos directos requiere contar con observaciones de caudales o niveles de agua en el punto de interés. Los registros permiten hacer un análisis de frecuencia de la variable de interés y entregar como resultado una relación entre la magnitud de la crecida y su probabilidad de ocurrencia o, en otras palabras, asociar a cada valor de crecida una probabilidad. Para lograrlo existen métodos gráficos y analíticos.
Métodos Regionales
A menudo se cuenta con escasos datos observados y puede ocurrir que no existan registros de caudal en el punto de interés, no siendo posible entonces recurrir a los procedimientos directos. En este caso se pueden extender los registros cercanos al punto en cuestión, apoyándose en los métodos regionales, los cuales tienen como objetivo derivar una curva de frecuencia de crecidas aplicable a cualquier punto dentro de una región hidrológicamente homogénea.
Modelos Precipitación-Escorrentía
Los métodos indirectos para el estudio de crecidas son procedimientos que permiten transformar la precipitación efectiva en escorrentía. Esta herramienta permite al ingeniero aprovechar la mayor cantidad de información de precipitación, para extender registros más escasos de caudal y mejorar así los métodos para estimar crecidas en aquellos puntos que no cuentan con información, o bien ésta es escasa. Dentro del ámbito de los modelos precipitación existe gran variabilidad entre los procedimientos disponibles, pues ellos abarcan desde relaciones empíricas muy simples hasta complejos modelos de simulación, que representan las variaciones espaciales y temporales del proceso de transformación. A medida que aumenta la complejidad del método se incrementan también las necesidades de información básica para aplicarlo.
Periodo de Retorno
Periodo de tiempo en que tiene una probabilidad asociada para que un cierto evento hidrológico como subida de torrente o aumento de caudal ocurra en un periodo determinado.
Características Principales de las Lluvias
- Duración
- Magnitud de Intensidad
- Hietograma de Tormenta
- Variación Espacial
- Probabilidad de Ocurrencia
Curvas IDF (Intensidad – Duración – Diseño)
Las curvas intensidad duración – frecuencia de precipitaciones (IDF) son familias de curvas que en abscisas llevan la duración de la lluvia, en ordenadas la intensidad y en forma paramétrica el período de retorno o la probabilidad. Ellas son el resultado de un análisis probabilístico de las lluvias máximas anuales de diferentes duraciones. Para determinar estas curvas hay que contar con registros pluviográficos de lluvia en el lugar de interés.
Coeficiente de Duración
El coeficiente de duración se define como la razón entre la lluvia caída en una determinada duración y la lluvia caída en 24 horas, ambas para la misma frecuencia.
Coeficiente de Frecuencia
El coeficiente de frecuencia se define como la razón entre la lluvia asociada a un cierto período de retorno y la lluvia asociada a 10 años de período de retorno.
Método Racional
Tiempo de Concentración
Se define como el tiempo que demora el agua hidráulicamente más alejada en llegar al punto de salida. Su estimación se realiza en base a fórmulas empíricas, desarrolladas para distintos casos particulares.
Intensidad de Diseño
La intensidad de la lluvia de diseño corresponde a aquélla con una duración igual al tiempo de concentración del área y con una frecuencia o período de retorno compatible con la importancia y trascendencia de la obra.
Coeficiente de Escurrimiento o Escorrentía
Los coeficientes de escurrimiento dependen de las características del terreno, uso y manejo del suelo, condiciones de infiltración, etc. y se necesita un criterio técnico adecuado y experiencia para seleccionar un valor representativo.
Tiempo de Concentración
El tiempo de concentración se define como el tiempo que demora el agua hidráulicamente más alejada en llegar al punto de salida. Su estimación se realiza en base a fórmulas empíricas, desarrolladas para distintos casos particulares.
Intensidad de Diseño
Adoptada una frecuencia o período de retorno de diseño de la obra y determinado el tiempo de concentración, debe obtenerse la intensidad de la lluvia de diseño, utilizando la familia de curvas intensidad duración – frecuencia aplicable en la zona en estudio.
Limitaciones e Hipótesis Involucradas para Ocupar el Método Racional
- El método supone que el coeficiente de escorrentía se mantiene constante para distintas tormentas, lo cual es estrictamente válido sólo para áreas impermeables, de allí la necesidad de amplificar los valores de C para períodos de retorno altos.
- Se asume que el período de retorno de la lluvia de diseño es igual al del caudal máximo.
- Las diversas fórmulas desarrolladas para la determinación del tiempo de concentración, a veces, dan estimaciones bastante diferentes, lo que refleja la precisión de estas fórmulas empíricas.
- Supone que la tormenta tiene distribución e intensidad constante en toda la cuenca.