✅ TRÁNSITO DE AVENIDAS EN EMBALSES

El tránsito de avenidas, también conocido como tránsito de caudales, es un procedimiento que se sigue para poder determinar el tiempo y la magnitud de un determinado caudal en un punto específico del curso de agua, para ello es necesaria la intervención de hidrogramas de caudales conocidos o supuestos a lo largo de uno o más puntos aguas arriba del estudio. El transito puede realizarse sobre un curso de agua, el cual puede ser un río, un canal, además el hidrograma puede ser producto de la precipitación o deshielo en la zona. Para el tránsito de avenidas existen dos modelos de sistemas empleados, uno es el de modelo de transito de sistemas agregados, también conocido como hidrológicos, y el modelo de sistemas distribuidos, conocidos también como hidráulicos. Se debe tener en cuenta que, si el flujo que se analiza es una creciente, todo cálculo y análisis que se seguirá corresponderá específicamente al procedimiento para el transito de crecientes. El transito de avenidas se utiliza para poder estimar lo niveles de agua por encima de la cota del NAMO, y de esta manera poder estimar el volumen de super almacenamiento que tendrá la presa.

También podemos expresar el transito de avenidas de la siguiente manera, supongamos que, en la siguiente figura, en el depósito se realiza un aumento brusco de caudal en la entrada, esto lo veremos reflejado en la salida de manera atenuada, como el caudal máximo menor, y de manera retardada como el caudal máximo retrasado.

En el caso de un canal podemos observar un comportamiento similar, esto podemos notarlo cuando suponemos que contamos con un canal vacío e introducimos agua por uno de sus extremos, el hidrograma que hemos generado tendrá un pico más alto y con menor duración, pasando luego por todo el recorrido del canal presentando un hidrograma más aplanado, es decir, que tenga el pico más bajo y de mayor duración.

METODOLOGÍA DE LA PISCINA NIVELADA

Este procedimiento empleado en el tránsito de avenidas, se realiza con la finalidad de poder obtener un hidrograma de salida desde un embalse que presenta una superficie de agua horizontal, siguiendo las características de su hidrograma de entrada, así como las características de almacenamiento – caudal de salida. Se encuentra dentro de los sistemas agregados y la información requerida para el análisis son el hidrograma la entrada y las características de almacenamiento caudal.

TRANSITO DE SISTEMAS AGREGADOS

Para un sistema hidrológico, el tránsito de avenidas viene a estar representado por el modelo conceptual, el cual nos dice debemos relacionar la entrada I(t), la salida Q(t) y el almacenamiento S(t) en la ecuación de continuidad integral para el flujo no permanente de densidad constante.

CONTINUIDAD EN TIEMPO DISCRETO

Se realiza la suposición de que todo el horizonte de tiempo se dividirá en intervalos Dt, los cuales irán indexados por j, es decir, desde un t = 0, Dt, 2Dt, …, j Dt, ( j + 1) Dt, se reescribe la ecuación de continuidad integral para luego integrarse desde un intervalo j – ésimo de tiempo a dar. Obteniendo la nueva ecuación de continuidad en tiempo discreto:

Donde Ij y Qj serán los volúmenes de flujo en la entrada y salida respectivamente en el intervalo de tiempo j – ésimo. Los valores de Ij + Ij+1, serán valores obtenidos del hidrograma de entrada, mientras que los valores de Qj + Sj se conocerán según sea el intervalo de tiempo j – ésimo a partir de los cálculos generados en el intervalo de tiempo previo. Teniendo como resultado la presencia de dos incógnitas en la ecuación, Qj+1 y Sj+1, las cuales irán aislándose al multiplicar por 2/Dt, pasando a reordenar y obtener como resultado:

Para poder estimar el caudal de salida Qj+1, en función de la ecuación anterior, es necesario establecer la función de almacenamiento caudal de salida, la cual irá relacionando los valores de 2S/Dt + Q y Q. Esto presenta su solución utilizando las relaciones altura – volumen y elevación caudal de salida. Debemos tener presente que el valor de Dt será el intervalo que presente el hidrograma de entrada. Para obtener la función que representa el caudal de salida vs elevación de la superficie de agua, se hará uso de la ecuación del vertedor que presente la presa, siendo una de las más conocidas el de cresta libre no controlada.

VOLUMEN DE SUPER ALMACENAMIENTO

Para poder estimar el volumen de super almacenamiento, es necesario contar con el hidrograma de entrada , la hidráulica del vertedero y las curvas características del vaso de la presa.

Para el análisis se considera que la presa está llena hasta la cota del NAMO, cuando está ocurriendo la máxima avenida. Las incógnitas que se desean encontrar será el hidrograma de salida, así como el gasto del aliviadero, y, con estos resultados, poder estimar el volumen de super almacenamiento.

El proceso de cálculo inicia con la construcción de las curvas de almacenamiento vs altura que se encuentran por encima de la cota del NAMO, además de la curva de caudal de salida vs altura, que está en función del aliviadero de la presa. Relacionando ambas curvas y eliminando el parámetro altura de ambas, podemos obtener y graficar la curva de caudal de salida vs almacenamiento.

PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL TRANSITO DE AVENIDAS

Debemos contar con el hidrograma de entrada, el cual podemos obtenerlo a través del hidrograma unitario y la precipitación efectiva, además de contar con la información topográfica del vaso de la presa.

La función almacenamiento – caudal de salida se realizará empleando los datos de la elevación, el almacenamiento acumulado, la altura y el caudal de salida que se obtendrá a partir de los datos hidráulicos del aliviadero.

Para realizar el tránsito deberemos trabajar en función del intervalo de tiempo del hidrograma de entrada, en este punto es necesario hacer uso de las ecuaciones descritas con anterioridad, para poder calcular los caudales y almacenamiento que será producido.

En este punto expresamos que estamos trabajando para poder proporcionarles los insumos necesarios para el transito de avenidas, mediante videos tutoriales donde explicaremos el proceso detalladamente y mostraremos el uso de un software especializado que nos ayudará a poder interpretar mejor los resultados y con mucha mayor rapidez.