Hidrologia superficial. Martí Sánchez Juny

(1)

Hidrologia superficial

(2)

(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)

1.5h 1.0h 0.5h t Q Suposició: precipitació d’intensitat constant i durada indefinida Hidrograma en S Temps de Concentració (T_c) 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:

T_c(h) L longitud de la llera principal (km) i pendent mitjana de la llera principal (m/m) 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

(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 km2_{) 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...

(8)

Com obtenir I corresponent a un durada <24h?

• Un cop determinada P_d cal reduir‐la amb el coeficient de simultaneïtat (K_A)

– 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 si A ≤ 1 Km2 si A > 1 Km2

(9)

Com obtenir I corresponent a un durada <24h? • On I Intensitat (mm/h) per una durada D i pel T considerat I₁ 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 I₁/ I_d és característic de la zona d’estudi

(10)

Exemple. IDF pel cas de l’estació de la P_d a una conca de A < 1 km2 _a Vilaseca • Al ser A < 1 km2 _=> K A = 1 => P’d = Pd T (anys) P_d=P’_d(T) (mm) 50 145.2 100 160.7 500 196.6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 1 2 3 4 5 In te ns tit at (mm/h) Durada (h) T = 50 anys T = 100 anys T = 500 anys

(11)

Llindar d’escolament (P

₀

)

• Valor de precipitació (mm) a partir del qual es produeix escolament superficial • Per P < P₀ 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

Hidrograma

(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

(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)

(21)

Intensitat de pluja associada a una D=T_ci T=500 anys P_dmitjana per T = 500 anys: 251.6 mm 244mm 250mm 256mm 262mm

(22)

Llindar d’escolament (P₀). Coeficient d’escolament (c)

Pendents Usos del sòl Geologia

Nuclis urbans Vials Conreus herbacis de secà Conreus herbacis de regadiu Industrial i comercial Conglomerats (cons de dejecció) Argiles i còdols (col.luvions) Graves (cons de dejecció) >3%

(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% 2 100.0% 0.01 Nuclis urbans 2

Zones industrials i comercials 5.0% 2 100.0% 0.10

Conreus herbacis de secà 1.5% ≥ 3 32 19 12 10 100.0% 0.29

< 3 34 21 14 12 Conreus herbacis de regadiu ≥ 3 42 23 14 11 < 3 47 25 16 13 Fruiters de secà 9.8% ≥ 3 62 28 15 10 33.8% 64.9% 1.3% 3.87 0.0% < 3 75 34 19 14 98.8% 1.2% 0.02 Fruiters de regadiu 62.9% ≥ 3 80 34 19 14 15.6% 84.4% 25.92 6.3% < 3 97 42 22 15 3.0% 97.0% 2.74 Vinya ≥ 3 62 28 15 10 < 3 75 34 19 14 Prats supraforestals ≥ 3 24 14 8 6 < 3 58 25 12 7 Bosquines i prats _6.3% ₇₅ ₃₄ ₂₂ ₁₆ _79.8% _19.4% _0.8% _4.18 Bosc d'escleròfil·les ₈₉ ₄₇ ₃₁ ₂₃ Bosc de caducifolis ₈₉ ₄₇ ₃₁ ₂₃ Bosc d'aciculifolis 1.0% 89 47 31 23 99.5% 0.5% 0.91

Vegetació de zones humides ≥ 3 3

< 3 5

Sòl amb vegetació escassa o nul·la 6.5% ≥ 3 17 11 8 6 41.8% 58.2% 0.88

0.4% < 3 20 14 11 8 100.0% 0.05

Zones cremades ≥ 3 17 11 8 6

< 3 20 14 11 8

Zones de sorra i platges ≥ 3 17 11 8 6

< 3 20 14 11 8

100.0% 38.96

(24)

m3/s

Coeficient d’escolament (c)

Coeficient d’uniformitat (K)