Tarea 7. Análisis de subcuenca RH15Ba - Río Cuitzmala PDF

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Análisis de subcuenca RH15Ba...

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA INGENIERÍA CIVIL HIDROLOGÍA SUPERFICIAL 5CC – UNIDAD V PROFESORA: ING. IRENE ISABEL BORGES CASTILLO TAREA 5. ANÁLISIS DE SUBCUENCA CON HEC-HMS 4.0

Greenpeace rema en Río Santiago, Jalisco.

ELABORÓ: LEANDRO GABRIEL PECH DZUL & JARLEYZY RAMOS GRIJALVA MÉRIDA YUCATÁN A SÁBADO 30 DE MAYO DE 2020

INDICE INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………..pag.1 1. SUBCUENCA RÍO CUITZMALA (RH15Ba)….…………………………………………….....pag.2 2. PARÁMETROS…………………………………………………………………………………..pag.4 2.1 DATOS HIDROLÓGICOS……………………………………………………………...pag.4 2.2 NÚMERO DE CURVA………………………………………………………………....pag.5 2.3 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN……………………………………………………...pag.6 2.4 TIEMPO DE RETARDO (LAG TIME)………………………………………………...pag.7 2.5 ESTACIÓN HIDROGRÁFICA CUITZMALA………………………………………....pag.8 3. HEC-HMS (HYDROLOGIC MODELING SYSTEM)…………………………………………..pag.9 3.1 SECUENCIA DE MODELACIÓN…………………………………………………......pag.9 4. RESULTADOS………………………………………………………………………………….pag.10 5. CONCLUSIÓN………………………………………………………………………………….pag.13 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………...pag.14

INTRODUCCIÓN El siguiente trabajo puede considerarse como una replicación del proceso expresado por el Dr. Antonio Campos Cedeno en su video “Como elaborar hidrogramas de crecida con HEC-HMS”. https://www.youtube.com/watch?v=vYFIPOTO6ug&t=951s Se analizará la cuenca R. San Nicolás - Cuitzmala con el programa HEC-HMS para elaborar el hidrograma de crecida de acuerdo a la metodología del Dr. Campos. Todos los datos hidrológicos de la cuenca en cuestión fueron obtenidos directamente del Simulador De Flujos De Agua De Cuencas Hidrográficas (SIATL). http://antares.inegi.org.mx/ Los datos de precipitación fueron obtenidos de la Base De Datos Climatológica Nacional (Sistema CLICOM). Se recomienda su uso para obtener registros de precipitación de diferentes estaciones hidrométricas. http://clicom-mex.cicese.mx/ En el capítulo 1 se hará una breve descripción del sistema que conforma la cuenca a analizar, así como sus características físicas y geográficas. En el capítulo 2 se introducirán los parámetros que serán utilizados durante el cálculo y análisis hidrológico de la cuenca. En el capítulo 3 se hará una breve introducción al software de análisis (HEC-HMS). En el capítulo 4 y 5 se darán capturas de los resultados obtenidos y la conclusión de análisis, respectivamente. Considérese para propósitos de este trabajo a Leandro Gabriel Pech Dzul y Jarleyzy Ramos Grijalva como autores.

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1. SUBCUENCA RÍO CUITZMALA (RH15BA) La subcuenca de análisis pertenece a la cuenca Río San Nicolás-Cuitzmala se ubica al suroeste del estado de Jalisco; cuenta con una superficie aproximada de 3 892 km2, que equivale a 4.9% de la superficie estatal. Colinda al norte con la cuenca C (R. Tomatlán-Tecuán) de la RH13, la cuenca C (R. Ameca-Ixtapa) y la cuenca B (R. Ameca-Atenguillo) de la RH14, al este con la cuenca A (R. Chacala-Purificación), al sur con la cuenca A de la RH15 y el Océano Pacífico y al oeste con la cuenca C (R. Tomatlán-Tecuán) de la RH15. Es drenada por numerosos afluentes intermitentes con cauces bien definidos, así como por perennes; los afluentes principales son los ríos San Nicolás y Cuitzmala. El San Nicolás tiene su origen en la sierra Cacoma, que sirve de parteaguas entre las regiones hidrológicas 14 y 15. Presenta dirección preferente suroeste hasta desembocar al Océano Pacífico. El segundo río de importancia es Cuitzmala, nace en la misma sierra y muestra orientación preferente al suroeste hasta desembocar al Océano Pacífico. La región hidrológica 15, recibe el nombre de Costa de Jalisco o Cuenca R. San Nicolás – Cuitzmala. Esta cuenca de 3’903.83 km2 está conformada por 8 subcuencas: 1. RH15Aa 2. RH15Ab 3. RH15Ac 4. RH15Ba 5. RH15Bb 6. RH15Ca 7. RH15Cb 8. RH15Cc pág. 2

Figura 1. Cuenca R. San Nicolás – Cuitzmala. (RH15). Fuente: SIATL

Por motivos análisis y objetividad, se analizará en específico, la subcuenca RH15Ba (Río Cuitzmala).

Figura 2. Subcuenca RH15Ba (Río Cuitzmala). Fuente: SIATL

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2. PARÁMETROS DE CÁLCULO 2.1 DATOS HIDROLÓGICOS Los siguientes datos hidrológicos referentes a la subcuenca Río Cuitzmala fueron obtenidos directamente de SIATL: •

Identificador en Base de Datos: 331

•

Clave de subcuenca compuesta: RH15Ba

•

Clave de Región Hidrográfica: RH15

•

Nombre de Región Hidrográfica: Costa De Jalisco

•

Clave de Cuenca: B

•

Clave de Cuenca Compuesta: B

•

Nombre de Cuenca: R. San Nicolás - Cuitzmala

•

Clave de Subcuenca: a

•

Nombre de Subcuenca: R. Cuitzmala

•

Tipo de Subcuenca: Exorreica

•

Lugar a donde drena (principal): Mar

•

Total de Descargas (drenaje principal): 8

•

Lugar a donde drena 2: -

•

Total de Descargas 2: 0

•

Lugar a donde drena 3: -

•

Total de Descargas 3: 0

•

Lugar a donde drena 4: -

•

Total de Descargas 4: 0

•

Total de Descargas: 8 pág. 4

•

Perímetro: 235.38 km

•

Área: 1’121.11 km2 (Tamaño intermedia-grande de acuerdo a la clasificación de Campos)

•

Densidad de Drenaje: 3.5506

•

Coeficiente de Compacidad: 1.9824

•

Longitud Promedio de flujo superficial de la Subcuenca: 0.07041063482228355771 km

•

Elevación Máxima en la Subcuenca: 1’760 m

•

Elevación Mínima en la Subcuenca: 0

•

Pendiente Media de la Subcuenca: 32.28%

•

Elevación Máxima en Corriente Principal: 1’514 m

•

Elevación Mínima en Corriente Principal: 16 m

•

Longitud de Corriente Principal: 105’267 m

•

Pendiente de Corriente Principal: 1.423%

•

Sinuosidad de Corriente Principal: 1.67679571437428

2.2 NÚMERO DE CURVA El número de curva (CN) es un parámetro empírico que se calcula con el método desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos (SCS) actualmente Servicio de Conservación de los Recursos Naturales (NRCS) de los EEUU. Para esto se utilizará el software NumCur, aplicación que permite seleccionar fácilmente un número de curva o definir una serie progresiva de números de curva. http://www.oasification.com/descargas.htm Se ingresaron los siguientes datos para el cálculo del número de curva (figura 3).

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Figura 3. Cálculo de Numero de Curva. Fuente: Autores.

Se concluye un número de curva de 43 para la cuenca en cuestión.

2.3 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN El tiempo de concentración de una cuenca, se define como el tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma simultánea al punto de salida, punto de desagüe o punto de cierre. Para su cálculo se utiliza la fórmula de Kirpich: 𝑡𝑐 = 0.0195 (

𝐿3 ) 𝐻

0.385

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Donde: 𝑡𝑐 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛, 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠

𝐿 = 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜, 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

𝐻 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑢𝑐𝑒 𝑝𝑟𝑖𝑛𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙, 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 Para nuestro caso, se tienen los siguientes datos (pág. 5): •

Elevación Máxima en Corriente Principal: 1’514 m

•

Elevación Mínima en Corriente Principal: 16 m

•

Longitud de Corriente Principal: 105’267 m

Por lo tanto, podemos calcular el tiempo de concentración: 𝑡𝑐 = 0.0195 (

1052673 ) 1514 − 16

0.385

𝑡𝑐 = 738.2613 𝑚𝑖𝑛

2.4 TIEMPO DE RETARDO (LAG TIME) Es el tiempo que transcurre desde el centro de gravedad del hietograma de precipitaciones al centro de gravedad del Hidrograma de caudales. El tiempo de retardo y el tiempo de concentración cumplen la siguiente relación: 𝐿𝑎𝑔 𝑇𝑖𝑚𝑒 = 0.6𝑡𝑐 Reemplazando los valores obtenemos: 𝐿𝑎𝑔 𝑇𝑖𝑚𝑒 = 0.6(738.2613) 𝐿𝑎𝑔 𝑇𝑖𝑚𝑒 = 442.9568 𝑚𝑖𝑛

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2.5 ESTACIÓN HIDROGRÁFICA CUITZMALA En la cuenca Río San Nicolás – Cuitzmala existen dos estaciones hidrométricas: Higuera Blanca, instalada en el río San Nicolás, reporta un volumen medio anual de 194’529.12 mm3, y Cuitzmala, ubicada en el cauce del río del mismo nombre, reporta un volumen medio anual de 58’023.05 mm3, para el período de 1994-1995. Actualmente, en la cuenca no existen aprovechamientos significativos dentro del estado. (Instituto Nacional de Estadística, pág.24). Se utilizó el Sistema CLICOM para obtener los datos de precipitación de la estación hidrográfica Cuitzmala.

Figura 4 . Identificación de estación hidrográfica. Fuente: CLICOM.

De los datos obtenidos, se seleccionaron los siguientes correspondientes a una lluvia característica presentada el día 29 de junio de 1988 (Tabla 1). Estos serán utilizados para el análisis hidrológico de la cuenca. Tabla 1. Datos de precipitación en estación hidrométrica Cuitzmala.

Mes 6 6 6 7 7 7

Día 28 29 30 1 2 3

Año 1988 1988 1988 1988 1988 1988

Datos (mm) 0 18.3 9.9 3.6 5.1 0

Fuente: CLICOM.

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3. HEC-HMS (HYDROLOGIC MODELING SYSTEM) El Sistema de Modelado Hidrológico (HEC-HMS) está diseñado para simular los procesos hidrológicos completos de los sistemas de cuencas hidrográficas. HEC-HMS ha sido desarrollado para el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos. Sin embargo, el software desarrollado en el Centro de Ingeniería Hidrológica se pone a disposición del público cuando sea apropiado. 3.1 SECUENCIA DE MODELACIÓN. 1. Ingresar datos de la cuenca (gráfico y valores): Basin Model Manager 2. Ingresar los datos del hietograma de diseño: Time-Series. Data Manager. 3. Establecer modelo meteorológico: Meteorologic Model Manager. 4. Especificar formato de salida de resultados: Control Specifications Manager.

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4. RESULTADOS.

Figura 5. Resumen general. Fuente: Autores.

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Figura 6. Hietograma e hidrograma de crecidas. Fuente: Autores.

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Figura 7. Resultados finales de análisis. Fuente: Autores.

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5. CONCLUSIÓN Se concluye un caudal máximo de 11.7 m3/seg, una precipitación bruta de 36.9 mm, una pérdida de 35.05 mm y una escorrentía de 1.85 mm.

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BIBLIOGRAFÍA Campos, D. (1998). Procesos del ciclo hidrológico. San Luis Potosí, México: Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

Aparicio F. (1992). Fundamentos de hidrología de superficie. México, D.F.: Editorial Limusa, S.A. de C.V.

Instituto Nacional de Estadística. (2000). Estudio Hidrológico del Estado de Jalisco. 2020, mayo 30, de INEGI Recuperado de http://internet.contenidos.inegi.org.mx/contenidos/productos/prod_serv/contenidos/espanol/bvinegi/pr oductos/historicos/2104/702825221751/702825221751_1.pdf

CONAGUA. (2020). Precipitación (mm) por Entidad Federativa y Nacional 2019. 2020, mayo 30, de CONAGUA Recuperado de https://smn.conagua.gob.mx/tools/DATA/Climatolog%C3%ADa/Pron%C3%B3stico%20clim%C3%A1 tico/Temperatura%20y%20Lluvia/PREC/2019.pdf

Villegas, P. (2014). Tiempo de concentración de la cuenca. 2020, mayo 30, de Agua y SIG Recuperado de https://aguaysig.com/tiempo-de-concentracion-de-la-cuenca/

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Facultad de Ciencias Agropecuarias. (2019). Escurrimiento Superficial. 2020, mayo 30, de UNER Recuperado de http://www.fca.uner.edu.ar/files/academica/deptos/catedras/riego/Archivos/Cap%2006%20%20Escurrimiento%20Superficial.pdf

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