Medición de

Escurrimientos

José Alejandro Sánchez Salinas

Hidrología

ESCURRIMIENTO

Es la parte de la precipitación drenada por las Es la parte de la precipitación drenada por las corrientes de las cuencas hasta su salida. El corrientes de las cuencas hasta su salida. El agua que fluye por las corrientes proviene de agua que fluye por las corrientes proviene de diversas fuentes y, con base a ella se diversas fuentes y, con base a ella se considera el escurrimiento superficial, considera el escurrimiento superficial, subsuperficial y subterráneo.subsuperficial y subterráneo.

ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

Es el que proviene de la precipitación no Es el que proviene de la precipitación no infiltrada y que escurre sobre la superficie del infiltrada y que escurre sobre la superficie del suelo y una red drenada hasta salir de la suelo y una red drenada hasta salir de la cuenca. El escurrimiento total es directo y sólo cuenca. El escurrimiento total es directo y sólo existirá durante una tormenta e existirá durante una tormenta e inmediatamente después de que esta cese.inmediatamente después de que esta cese.

AFORO DE CORRIENTES

Aforar una corriente en una sección consiste Aforar una corriente en una sección consiste en determinar el gasto que pasa por ella, en la en determinar el gasto que pasa por ella, en la unidad de tiempo. Existen diversas formas de unidad de tiempo. Existen diversas formas de aforar una corriente, dependiendo de las aforar una corriente, dependiendo de las características del río por medir, así como el características del río por medir, así como el equipo disponibleequipo disponible

PROCEDIMIENTO PARA AFORAR UNA CORRIENTE

Se pueden agrupar en tres criterios:Se pueden agrupar en tres criterios:

A) Secciones de controlA) Secciones de control

B) Relación sección velocidadB) Relación sección velocidad

C) Relación sección pendienteC) Relación sección pendiente

SECCIÓNES DE CONTROL

Es aquella donde la energía específica del Es aquella donde la energía específica del escurrimiento es mínima. Dicha energía está escurrimiento es mínima. Dicha energía está relacionada con el tirante crítico, por lo que se relacionada con el tirante crítico, por lo que se dice que hay una sección de control.dice que hay una sección de control.

Ocurre cuando existe levantamiento en el Ocurre cuando existe levantamiento en el fondo del cauce, estrechamiento en la fondo del cauce, estrechamiento en la sección, o una combinación de ambos.sección, o una combinación de ambos.

SECCIONES DE CONTROL

Es el más aplicable de los tres, pero solo en Es el más aplicable de los tres, pero solo en cauces artificiales o a ríos de sección pequeña cauces artificiales o a ríos de sección pequeña y escaso escurrimiento.y escaso escurrimiento.

Q = CLH Q = CLH 3/23/2

C = Coeficiente de descarga. H = Carga sobre C = Coeficiente de descarga. H = Carga sobre la cresta. L = Longitud de la cresta. Q = Gasto la cresta. L = Longitud de la cresta. Q = Gasto total.total.

SECCIÓN-VELOCIDAD

Es el mas usado en ríos y se basa en el principio Es el mas usado en ríos y se basa en el principio de continuidad.de continuidad.

Para conocer el gasto de un río se requiere valuar Para conocer el gasto de un río se requiere valuar su velocidad y su área.su velocidad y su área.

Para localizar una sección de control, o el tramo Para localizar una sección de control, o el tramo del cauce del río que nos permite relacionar las del cauce del río que nos permite relacionar las elevaciones del agua y sus gastos elevaciones del agua y sus gastos correspondientes, se requiere un cuidadoso correspondientes, se requiere un cuidadoso estudio, pues es aquel donde la sección casi no estudio, pues es aquel donde la sección casi no varía y que sirve para todas las elevaciones del río.varía y que sirve para todas las elevaciones del río.

SECCIÓN-VELOCIDAD

EEs el más usual de los tres y utilizable en s el más usual de los tres y utilizable en cualquier tipo de corriente.     Q = VAcualquier tipo de corriente.     Q = VA

A = Área hidráulica. Q = Gasto que pasa por A = Área hidráulica. Q = Gasto que pasa por la sección. V = Velocidad media de la la sección. V = Velocidad media de la corriente.corriente.

SECCIÓN PENDIENTEEs empleado para completar los registros que no Es empleado para completar los registros que no pueden obtenerse mediante sección-velocidad, pueden obtenerse mediante sección-velocidad, aunque es muy usado para obtener gastos aunque es muy usado para obtener gastos máximos de corrientes cuando no se disponen máximos de corrientes cuando no se disponen aparatos de medición.aparatos de medición.

Velocidad; V = 1 / n RVelocidad; V = 1 / n R2/32/3 S S1/21/2

Gasto; Q = 4 / n RGasto; Q = 4 / n R2/32/3 S S1/21/2

n = Coeficiente de rugosidad de Manning R = n = Coeficiente de rugosidad de Manning R = Radio hidráulico. S = Pendiente del gradiente de Radio hidráulico. S = Pendiente del gradiente de energíaenergía

MEDICIÓN DE ELEVACIONES

La elevación de la superficie del agua en una La elevación de la superficie del agua en una corriente se define como la altura de dicha corriente se define como la altura de dicha superficie referida a una cota arbitraria, que superficie referida a una cota arbitraria, que en algunos casos es el nivel del mar o un nivel en algunos casos es el nivel del mar o un nivel inferior al fondo del cauce del río o su nivel en inferior al fondo del cauce del río o su nivel en época de estiaje.época de estiaje.

Los aparatos utilizados para medirla elevación Los aparatos utilizados para medirla elevación de las corrientes son manuales(limnímetros) o de las corrientes son manuales(limnímetros) o automáticos, como ya se vio anteriormente.automáticos, como ya se vio anteriormente.

DE FLOTADOR Y DE PRESIÓN

LIMNÍGRAFOS

VALUACIÓN DEL GASTO

Una vez conocida la sección de control, es Una vez conocida la sección de control, es posible obtener el área hidráulica para cualquier posible obtener el área hidráulica para cualquier elevación de la superficie libre del agua. Para elevación de la superficie libre del agua. Para calcular el gasto relacionado con esta área calcular el gasto relacionado con esta área hidráulica es necesario determinar la velocidad hidráulica es necesario determinar la velocidad media de la corriente. Como la velocidad de la media de la corriente. Como la velocidad de la corriente no es uniforme se acostumbra dividir la corriente no es uniforme se acostumbra dividir la sección transversal de la corriente en áreas sección transversal de la corriente en áreas parciales que son fajas verticales.parciales que son fajas verticales.

SUBDIVICION DEL CAUCE PARA

VALUAR GASTO

Lo anterior tiene como finalidad definir los Lo anterior tiene como finalidad definir los puntos de medición de la velocidad de la puntos de medición de la velocidad de la corriente. Estos puntos se seleccionan de corriente. Estos puntos se seleccionan de acuerdo con el criterio que se siga al valuar la acuerdo con el criterio que se siga al valuar la velocidad media en una vertical, los cuales velocidad media en una vertical, los cuales están basados en considerar la distribución de están basados en considerar la distribución de la velocidad en una vertical como una la velocidad en una vertical como una parábola.parábola.

MOLINETEEs un aparato formado por una

hélice que accionada por la corriente gira sobre un eje

montado en un dispositivo de suspensión, transmitiendo su

movimiento a un sistema registrador que permite

conocer el número de vueltas que da la hélice en un intervalo

de tiempo

MOLINETE

Se sitúa el molinete en cada una de las medianas Se sitúa el molinete en cada una de las medianas a distintas profundidades, con lo que se logra a distintas profundidades, con lo que se logra conocer la velocidad del río a esas diferentes conocer la velocidad del río a esas diferentes profundidades en diversas verticales. Para el profundidades en diversas verticales. Para el cálculo del aforo se multiplica la velocidad media cálculo del aforo se multiplica la velocidad media de cada vertical, que se presenta de cada vertical, que se presenta aproximadamente a los 6/10 de la profundidad, aproximadamente a los 6/10 de la profundidad, por el área de la faja correspondiente y sumando por el área de la faja correspondiente y sumando el gasto obtenido en cada una de ellas se tiene el el gasto obtenido en cada una de ellas se tiene el caudal que pasa por esa sección transversal. caudal que pasa por esa sección transversal.

FLOTADORES

Se señalan dos secciones transversales medidas, Se señalan dos secciones transversales medidas, situadas a una distancia conocida (L) que situadas a una distancia conocida (L) que constituya un trazo lo más recto posible del río. Se constituya un trazo lo más recto posible del río. Se divide la corriente en tres o más canales y se divide la corriente en tres o más canales y se arrojan en ellos varios flotadores aguas arriba de la arrojan en ellos varios flotadores aguas arriba de la primera sección transversal y se miden los primera sección transversal y se miden los tiempos invertidos al pasar de una sección a otra, tiempos invertidos al pasar de una sección a otra, repitiendo esta operación varias veces con objeto repitiendo esta operación varias veces con objeto de obtener con mayor aproximación el valor de la de obtener con mayor aproximación el valor de la velocidad de las aguas. velocidad de las aguas.

FLOTADORES

Se deduce la media aritmética de los tiempos (tm) Se deduce la media aritmética de los tiempos (tm) de cada canal y la velocidad media (vc) de cada uno de cada canal y la velocidad media (vc) de cada uno de ellos:de ellos:

Por último, se determina el caudal total cuyo valor Por último, se determina el caudal total cuyo valor será la suma de los caudales de cada canal será la suma de los caudales de cada canal obtenidos al multiplicar la velocidad media de cada obtenidos al multiplicar la velocidad media de cada canal por el área transversal de los mismos. canal por el área transversal de los mismos.

€

vc = 0.85L

tm

AFOROS QUÍMICOS

En los aforos químicos emplean fórmulas En los aforos químicos emplean fórmulas basadas en la variación de concentración que basadas en la variación de concentración que experimenta una solución al ser vertida sobre experimenta una solución al ser vertida sobre el cauce de un río en el cual circula un caudal el cauce de un río en el cual circula un caudal determinado que se trata de conocer. determinado que se trata de conocer.

VERTEDOREn ocasiones, cuando el gasto de la corriente es escaso, se

hace una construcción especial, un vertedor, a través del cual se canaliza el agua y

se afora mediante una fórmula que toma en cuenta, entre otros factores, la forma del

vertedor y la altura que alcanza el agua en el mismo.