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Anejo 6: HIDROLÓGICO
MEMORIA DESCRIPTIVA Ismael Carcedo Gómez 1
Anejo 6
Anejo 6: HIDROLÓGICO
MEMORIA DESCRIPTIVA Ismael Carcedo Gómez 2
“Paseo fluvial y acondicionamiento de los márgenes del río Bois en As Nogais”
ÍNDICE
1. Introducción
2. Descripción de la cuenca
3. Métodos para el cálculo de caudales de avenida
4. Métodos empíricos
5. Elección del método
6. Resultados
Anejo 6: HIDROLÓGICO
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1. Introducción
El objeto de este anejo es definir los caudales de avenida y la altura de la lámina de agua del río Bois en As Nogais para distintos períodos de retorno, pudiendo así definir la morfología y estructura de la actuación. Se presentarán distintos métodos para la obtención de los caudales máximos de avenida para los períodos de retorno considerados. En función de sus resultados, se elegirá el método de estudio que fijará los datos hidrológicos
definitivos para este proyecto.
2. Descripción de la cuenca
Entre su nacimiento en Serra de Xoncedo y su desembocadura en en Río Navia, este río recorre 17 Km con una pendiente media de 2.64 %.
La cuenca del río Bois se extiende en su totalidad por el concello de As Nogais.
El límite oriental de la cuenca está definido por los montes de Fonfría, Pintinidoira y Ferrería de Bois.
3. Métodos para el cálculo de caudales de avenida
La avenida de período de retorno de T años, QT, se define como la avenida cuya probabilidad de ser excedida en cualquier año, P(Q>QT), es igual a 1/T, es decir,
𝑃(𝑄 > 𝑄t) =
1 𝑇
En el caso que ocupa a este proyecto, se limitará el estudio de T para 5, 10, 25, 50, 100 y 500 años.
Los métodos para el cálculo y estimación de caudales de avenidas que se van a usar son los siguientes:
• Métodos empíricos.
• Métodos hidrometeorológicos.
4. Métodos empíricos
Los métodos empíricos se basan en estimar el caudal de avenida a partir de datos
globales de la cuenca (superficie, régimen pluviométrico). No todas las fórmulas existentes tienen en cuenta el período de retorno.
En general, las fórmulas existentes tienen una validez y aplicabilidad limitadas, ya
que estrictamente sólo son válidas para las cuencas para las cuales fueron obtenidas. Su extrapolación a otro tipo de cuencas conduce a resultados cuya fiabilidad es en general muy difícil de cuantificar. Estos métodos sirven fundamentalmente para obtener una primera
completados con otro tipo de métodos.
a) Método empírico de Zapata, muy empleado para avenidas de período de retorno de 500 años en cuencas del Norte de la Península.
𝑄𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 21𝐴0,6
En el caso de la cuenca del río Bois: A= 69,61 km2
Q500=242.8m/s
b) Fórmula de Santi:
Q C(T) A0,33 (siendo A < 1000 km2)
Para la cuenca del río Bois (A= 69,61 km2) Q100= 44,41 m3/s
Q500= 148,74 m3/s
Método hidrometeorológico
Este método, está basado en las precipitaciones recogidas en la cuenca, las cuales por escorrentía, generarán el caudal del río. Entre los métodos hidrometeorológicos se encuentran:
1) El método de la fórmula racional (el recomendado por la Instrucción Española de Carreteras), que es solamente aplicable a pequeñas cuencas.
2) El método del hidrograma unitario (en sus diferentes variantes) que es aplicable a cuencas de tamaño medio.
3) La combinación del método del hidrograma unitario con métodos de propagación de avenidas a través de cauces.
Habrá que calcular Pd, precipitación máxima diaria asociada a diferentes períodos de retorno y obtenida esta, a través del método racional obtendremos los distintos Q (T). La finalidad de este estudio es lograr una caracterización pluviométrica de
precipitaciones extremas en la zona a ocupar por la actuación de estudio de este proyecto. La obtención de estas precipitaciones extremas, que se realizará para diferentes períodos de retorno, servirá de base para la posterior realización del estudio hidrológico en el cual se estudiarán los caudales máximos previstos para cada uno de estos periodos.
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“Paseo fluvial y acondicionamiento de los márgenes del río Bois en As Nogais”
La fórmula que propone el método racional es:
𝑄 =𝐶𝐼𝐴 3.6𝐾
donde:
Q (m3/s) = Caudal punta
I (mm) = Máxima intensidad media en el intervalo de duración Tc
A (Km2) = Superficie de la cuenca hasta el punto de estudio = 162,93 Km².
C = Coeficiente de escorrentía del intervalo donde se produce I. K = Coeficiente de uniformidad.
A lo largo de este apartado se irá explicando el procedimiento de cálculo.
Datos de partida
Para la aplicación del método debemos considerar una serie de datos de partida: a) Relativos a las características físicas de la cuenca
• Área (A) = área de la cuenca, en Km2, hasta el punto en el cual queremos hallar el caudal de avenida, obtenida de las hojas de la estación de aforos (apéndice número 1); A= 69,61 Km².
• Longitud (L) = longitud del cauce hasta el punto donde queremos calcular el caudal de avenida, en Km; L=11
• Pendiente (J) = pendiente media en el tramo entre el nacimiento y el punto en el que queremos hallar el caudal de avenida, en el tramo por uno; J=0,0261
b) Relativos a la lluvia
Pd= Precipitaciones máximas diarias en función del período de retorno. Se obtiene del libro de “Máximas lluvias diarias en la España Peninsular” del Ministerio de Fomento. El método regional adoptado es el siguiente:
Frente anteriores trabajos a escala nacional en que se empleaban exclusivamente los datos locales en cada una de las distintas estaciones pluviométricas, se ha optado por un enfoque regional que trata de reducir la varianza de los parámetros estimados con una única muestra, empleando la información de estaciones con similar comportamiento. El enfoque tradicional de estos métodos asume la existencia de una región
homogénea respecta a ciertas características estadísticas, lo que permite aprovechar el conjunto de información disponible en dicha región.
El método regional adoptado, denominado tradicionalmente “índice de avenida”,
asume que la variable Y resultante de dividir en cada estación los valores máximos anuales por su media
𝑌 = 𝑃/𝑃
La estimación de los cuantiles locales t T X (P en el “Mapa para el cálculo de
Máximas Precipitaciones Diarias en la España Peninsular” de 1997) en un determinado punto se reduce a reescalar los cuantiles regionales t Y (denominados Factores de Amplificación T K en la referida publicación) con la media local P según la siguiente expresión:
𝑋𝑖= 𝑌𝑖× 𝑃
En el mapa que sigue se representan las isolíneas del coeficiente de variación CV
Para la zona del proyecto, de acuerdo con el mapa de isolíneas anterior: I1/Id= 8,5
El proceso operativo de obtención de los cuantiles para distintos periodos de retorno a partir
de estos mapas es el siguiente:
1. Localización en los planos del punto geográfico deseado.
2. Estimación mediante las isolíneas representadas del coeficiente de variación
V C y del valor medio P de la máxima precipitación diaria anual, con las
cuales obtenemos: P= 50 mm/día CV=0,35
3. Para el periodo de retorno deseado T y el valor V C , obtención del cuantil regional t Y (también denominado “Factor de Amplificación T K ” en el “Mapa para el Cálculo de Máximas Precipitaciones Diarias en la España Peninsular”
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T(años) 2 5 10 25 50 100 500 Yt 0.921 1'217 1.438 1.732 1.961 2.22 2.831
4. Realizar el producto del cuantil regional Yt por el valor medio P
obteniéndose Xt ,es decir, el cuantil local buscado (también denominado PT en el “Mapa para el Cálculo de Máximas Precipitaciones Diarias en la España Peninsular” de 1997).
• I1/Id
Donde:
I1 (mm/h) = Intensidad máxima horaria correspondiente a determinado Periodo de Retorno
Id (mm/h) = Intensidad máxima diaria correspondiente a determinado Periodo de Retorno
Para la zona de As Nogais, la relación se puede tomar del mapa de isolíneas, propuesto
por la instrucción de Carreteras 5.2.-IC de Drenaje Superficial y así obtenemos un valor de I1/Id = 8,25
c) Relativos a la escorrentía:
P0 = umbral de escorrentía, o umbral de precipitación a partir del cual se inicia la escorrentía. El umbral de escorrentía Po se podrá obtener de la tabla siguiente, multiplicando los valores en ella contenidos por el coeficiente corrector.
Este coeficiente refleja la variación regional de la humedad habitual en el suelo al
comienzo de aguaceros significativos, e incluye una mayoración (del orden del 100 por 100) para evitar sobrevaloraciones de caudal de referencia a causa de ciertas simplificaciones del tratamiento estadístico del método hidrometereológico: el cual ha sido contrastado en distintos ambientes de la geografía española.