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Área de Ingeniería Hidráulica
Laboratorio de Ingeniería Hidráulica e Hidrología
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CAUDAL DE REFERENCIA

MÉTODO RACIONAL MODIFICADO DE TEMEZ

1. PLANTEAMIENTO GENERAL

El Método Racional Modificado de Témez, tiene como origen un artículo publicado en la revista Ingeniería Civil.

En ésta, el profesor J.R. Témez, elabora para la Dirección General de Carreteras, una modificación del Método Racional, tras experimentar en numerosas y variadas cuencas aforadas.

Respecto a la Instrucción de Drenaje Superficial 5.2-IC, modifica la obtención de la Precipitación Máxima Diaria, aplicándole un Factor Reductor de Lluvia, debido a la variabilidad espacial de las precipitaciones en cuencas de tamaño mayores a 1 km2, e introduce un Coeficiente de Uniformidad, dejando de aplicar la mayoración del 20% que se realizaba en la Instrucción de Drenaje Superficial 5.2-IC.

Para el resto del procedimiento, se respeta lo indicado en dicha Instrucción.

El límite de aplicación de este método está impuesto por el Tiempo de Concentración y la Superficie de la cuenca a estudio.

limite_aplicacion_metodo_temez

 

2. FORMULA DE CÁLCULO

El caudal de referencia Q en el punto en el que desagüe una cuenca o superficie se obtendrá mediante la fórmula:

formula_caudal_metodo_temez

Cada uno de los parámetros que la componen a su vez, hay que calcularlo según se indica en la Instrucción, teniendo en cuenta las particularidades propuestas por Témez.

El esquema de trabajo, se puede resumir en el siguiente esquema:

 

esquema_metodo_temez_modificado

Realizamos para ello un Ejemplo práctico.

2.1. CUENCA VERTIENTE

Mediante un análisis topográfico del Modelo Digital del Terreno, determinamos los límites de la cuenca vertiente.

Suponemos que nuestra Área es de 150 Km2.

2.2. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

Para calcular el Tiempo de Concentración de la Cuenca en horas, determinamos primeramente;

- Longitud del cauce principal en kilómetros. Ej. L = 1,2 Km.

- Pendiente Media del cauce en tanto por uno.

calculo_pendiente_metodo_temez

Si la Cota superior es la 180 m y la inferior 120 m, tenemos;

calculo_pendiente_j

 El valor del tiempo de Concentración es,

metodo_temez_tiempo_de_concentracion

 

Nota: En el caso que el tiempo de concentración fuese inferior a 30 minutos o el agua circulara por la plataforma de la calzada, consultar el apartado 2.4. y la figura 2.3 de la Instrucción.

 

2.3. MÁXIMA PRECIPITACIÓN DIARIA

La estimación de la Máxima Precipitación Diaria (Pd), para el periodo de retorno considerado, en mm, se puede calcular tomando como base, cualquiera de los procedimientos habituales.

Se recomienda tomar los datos de la Agencia Española de Meteorología (AEMet).

A falta de esta información, se recomienda utilizar la publicación “Máximas Lluvias Diarias en la España Peninsular”, publicado por el Ministerio de Fomento, en 1999.

En nuestro caso, hemos obtenido una precipitación diaria de 220 mm.

Una vez obtenido el valor de la precipitación, le aplicaremos el Factor Reductor de la Lluvia Diaria. Tomaremos;

metodo_temez_factor_reductor_de_lluvia

Por tanto, la Precipitación Máxima Diaria final, se reduce hasta obtener el valor de;

metodo_temez_lluvia_diaria_corregida

2.4. INTENSIDAD MEDIA DIARIA

Tal y como indica el apartado 2.3 de la Instrucción, Id es la Intensidad Media Diaria para el Periodo de Retorno considerado e igual a Pd/24 en mm/h.

Por tanto, la Intensidad Media Diaria será de:

metodo_temez_intensidad_diaria

2.5. INTENSIDAD MEDIA

Esta Intensidad Media corresponde al Periodo de Retorno considerado en el cálculo de las precipitaciones y un tiempo igual al de Concentración, en mm/h.

El único valor que nos falta es la relación entre la Intensidad horaria y diaria, que lo tomaremos de la figura 2.2 de la Instrucción.

metodo_temez_mapa_I1/Id

 

En nuestro caso su valor será de 8.

Por tanto, obtenemos una intensidad media,

metodo_temez_intensidad_t

El Umbral de Escorrentía corresponde con el valor mínimo a partir del cual la precipitación produce escorrentía. Esto es, se debe cumplir que la lluvia caída Pd sea mayor que el valor del umbral de escorrentía (Pd > P0) o la relación Pd/P0 > 1

Para determinarlo, recurriremos a las tablas contenidas en la Tabla 2.1 de la Instrucción.

USO DE LA
TIERRA

PENDIENTE
%

CARACT.
HIDROLOG.

GRUPO DE SUELO

A

B

C

D

Barbecho

> 3

R

15

8

6

4

N

17

11

8

6

< 3

R/N

20

14

11

8

Cultivo en
hilera

> 3

R

23

13

8

6

N

25

16

11

8

< 3

R/N

28

19

14

11

Cereales de
invierno

> 3

R

29

17

10

8

N

32

19

12

10

< 3

R/N

34

21

14

12

Rotación de
cultivos
pobres

> 3

R

26

15

9

6

N

28

17

11

8

< 3

R/N

30

19

13

10

Rotación de
cultivos
densos

> 3

R

37

20

12

9

N

42

23

14

11

< 3

R/N

47

25

16

13

Praderas

> 3

Pobre

24

14

8

6

Media

53

23

14

9

Buena

33

18

13

Muy buena

41

22

15

< 3

Pobre

58

25

12

7

Media

35

17

10

Buena

22

14

Muy buena

25

16

Plantaciones
regulares de
aprovechamiento
forestal

> 3

Pobre

62

26

15

10

Media

34

19

14

Buena

42

22

15

< 3

Pobre

34

19

14

Media

42

22

15

Buena

50

25

16

Masas forestales
(bosque, monte
bajo, etc.)

Muy clara

40

17

8

5

Clara

60

24

14

10

Media

34

22

16

Espesa

47

31

23

Muy espesa

65

43

33

Rocas
permeables

> 3

3

< 3

5

Rocas
impermeables

> 3

2

< 3

4

Firmes granulares sin pavimento

2

Adoquinados

1,5

Pavimentos bituminosos u hormigón

1

 

Usos del Suelo: Se recomienda utilizar Sistemas de Información Geográfica para determinar correctamente los usos.

metodo_temez_usos_del_suelo

Pendiente (%): Se puede determinar fácilmente mediante el análisis del Modelo Digital del Terreno y aplicaciones de SIG.

En el caso de bancales, la Instrucción recomienda tomar una pendiente inferior al 3%.

metodo_temez_mapa_de_pendientes

Características Hidrológicas del suelo: “N” corresponde con cultivos según las curvas de nivel, y “R” según las líneas de máxima pendiente.

En caso de desconocimiento, se recomienda tomar “R”, ya que corresponde con un valor del umbral de escorrentía menor, lo que nos sitúa del lado de la seguridad.

 Grupo de Suelo: Corresponde a una clasificación básica de los tipos de suelo en función del porcentaje de Arena, Arcilla y Limos.

Una vez determinada estas cantidades, mediante ensayos y reconocimiento de campo, podemos determinar el tipo de suelo mediante la siguiente figura 2.6 de la Instrucción.

triangulo_textura_tipo_suelo

Para cada cuenca, se determinará un valor medio del Umbral de Escorrentía. Este valor medio se puede calcular realizando una media ponderada entre los valores del umbral con cada parcela o área que componga la cuenca.

metodo_temez_umbral_escorrentia_medio

Si de los 150 Km2, hemos determinado los Umbrales de Escorrentías en tres subáreas, con los siguientes valores,

metodo_temez_cuenca

Subárea

Área (Km2)

Po (mm)

I

50

15

II

40

11

III

60

17

 

El Umbral de Escorrentía Medio será:

metodo_temez_umbral_escorrentia_medio

Una vez calculado, debemos corregirlo, con el Mapa del Coeficiente Corrector del Umbral de Escorrentía,  según se indica en la Figura 2.5.

metodo_temez_mapa_beta

En nuestro ejemplo, tomaremos un valor de β=3.

Por tanto, en Umbral de Escorrentía queda;

metodo_temez_umbral_escorrentia_corregido

 

Según se indica en el apartado 2.5 de la Instrucción, “Si no se requiere gran precisión, podrá tomarse simplificadamente un valor conservador de P0 (sin tener que multiplicarlo luego por el coeficiente de la figura 2.5) igual a 20 mm, salvo en cuencas con rocas o suelos arcillosos muy someros, en las que se podrá tomar igual a 10 mm”.

 

2.6. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

Para comprobar que se producen Escorrentías, comprobaremos que la Precipitación Máxima Diaria Areal es mayor que el Umbral de Escorrentías;

metodo_temez_comparacion_Pd_Po

Aplicando el Coeficiente de Escorrentía;

metodo_temez_coeficiente_de_escorrentia

La Instrucción indica que “Las cuencas heterogéneas deberán dividirse en áreas parciales cuyos coeficientes de escorrentía se calcularán por separado, reemplazando el término C·A por Σ(C·A)”.

2.7. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD

Finalmente, debemos corregir el valor del Tiempo de Concentración. Aplicamos para ello, el Coeficiente de Uniformidad.

metodo_temez_coeficiente_de_uniformidad

En nuestro ejemplo, para un tiempo de concentración de 0,61 horas, hemos obtenido un valor de K=1,037. Lo que indica, que aumentamos el valor del caudal final en un 3,7%.

2.8. CAUDAL DE REFERENCIA

El Caudal de Referencia lo obtenemos sustituyendo los valores previamente calculados.

metodo_temez_caudal

3. APLICACIÓN WEB

metodo_temez_aplicacion_web

 


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