Planificación de Hidrología de Superficie (2019)

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Información básica

Carrera
Ingeniería en Recursos Hídricos
Departamento
Hidrología
Sitio Web
No especificada
Plan de Estudios
Plan 2006
Carácter Período
Cuatrimestral 1° Cuatrimestre
Docente Responsable
Raúl Amancio Pedraza

Equipo docente

Nombre y Apellido
Collins, Jorge Esteban
Diez, Mariano Ezequiel
Macor, José Luis
Pedraza, Raúl Amancio

Carga horaria

Carga horaria total 90 hs
Teoría 35 hs
Resolución de ejercicios 30 hs
Proyecto y diseño 12 hs
Evaluaciones 0 hs
Formación experimental 7 hs
Resolución de problemas de ingeniería 6 hs
Otras actividades 0 hs

Contenidos mínimos

Conceptos de análisis de sistemas. Escurrimiento. Análisis de hidrogramas. Pérdidas de escurrimiento. Infiltración. Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales: hidrogramas unitarios de tiempo discreto, instantáneo y sintético. Flujo de agua superficial: flujos superficial y en cauce. Propagación del flujo de agua superficial con modelos basados en la onda cinemática. Propagación de crecidas en cauces y embalses con modelos de almacenamiento. Diseño hidrológico. Diseño para control del agua. Crecidas de diseño. Análisis de frecuencia de variables de escurrimiento. Método racional. Transformación precipitación-escorrentía. Medidas no estructurales para mitigación del riesgo hídrico: zonificación de áreas de riesgo y sistemas de alerta de crecidas. Diseño para uso del agua. Diseño hidrológico de embalses. Sequías. Modelos matemáticos de referencia aplicados al diseño hidrológico.

Objetivos

Que el alumno adquiera conocimientos sobre los procesos hidrológicos superficiales y sub-superficiales con incidencia en el escurrimiento directo, con énfasis en la infiltración, flujo superficial y flujo en canal. Que el alumno se capacite para el análisis de dichos procesos y para el diseño hidrológico.

Conocimientos específicos previos para cursar la asignatura

Ecuaciones diferenciales, Hidrometeorología, Topografía e hidrometría.

Metodología de enseñanza

Las estrategias didácticas que se emplean para la enseñanza de la asignatura son:

Clases teórico-prácticas: en estas clases se desarrollan las bases conceptuales, los principios fundamentales y ecuaciones que gobiernan los procesos que intervienen en el ciclo de la escorrentía, así como las metodologías para la evaluación de los mismos y aplicaciones al diseño hidrológico. La totalidad de las unidades temáticas se desarrollan con apoyo de un cañón. En las diapositivas se resumen los principales conceptos, ecuaciones, esquemas, procedimientos y ejemplos numéricos. También se utiliza una pizarra para desarrollos adicionales. Los alumnos siguen el dictado con apuntes de la Cátedra.

Trabajos Prácticos grupales: Los alumnos resuelven un conjunto de Trabajos Prácticos en forma grupal, utilizando computadoras personales, a través de planillas de cálculo o programas elaborados al efecto. Los problemas están organizados por unidades temáticas en una Guía, que incluye  tanto problemas de resolución obligatoria como optativa.

Formación experimental: se realizan los siguientes trabajos de campo:

i) Reconocimiento de la cuenca del Canal 1º de Mayo (Esperanza) y realización de las siguientes prácticas: ajuste de la dinámica hídrica superficial de la cuenca (previamente determinada en gabinete en base a información planialtimétrica y mosaico aerofotográfico), verificación de límites de cuenca y subcuencas, identificación de uso de suelo y cobertura, selección de secciones de control sobre la red de drenaje y relevamiento de la zona de emplazamiento de una obra a diseñar (ej. alcantarilla).

ii) Ejecución de un ensayo de infiltración por el método de doble anillo y determinación de la curva de capacidad de infiltración.

Trabajo Final Integrador: los alumnos desarrollan un Trabajo Final, que consiste en el diseño hidrológico de una obra de arte (ej. canal, alcantarilla, reservorio y otras), aplicando metodologías vistas en la materia. La aplicación es integrada a nivel de una cuenca rural o urbana y contempla el uso del modelo HEC-HMS 4.3 (2018) https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/downloads.aspx).

Programa Analítico

UNIDAD Nº 1: Cuenca hidrográfica y aproximación de sistemas

El agua superficial en el ciclo hidrológico. Procesos hidrológicos. Cuenca hidrográfica. Tiempos de traslado y de concentración. Aproximación de sistemas. Simulación y modelo. Elementos de un modelo. Etapas de la simulación. Estado y memoria de un sistema. Clasificación de sistemas y modelos. Ejemplos. Procesos de análisis y de síntesis.

UNIDAD Nº 2: Escurrimiento

Flujo de agua superficial: flujos superficial y en canal. Flujos superficiales hortoniano y de saturación. Escurrimiento.  Escurrimientos directo y de base. Análisis del hidrograma. Cálculo de las constantes de recesión. Determinación de hidrogramas de escurrimiento directo (HED) y de base. Cálculo de los escurrimientos directo y total de un evento. Factores que afectan el hidrograma.

UNIDAD Nº 3: Pérdidas de escurrimiento

Pérdidas de escurrimiento por intercepción en cobertura vegetal, almacenamiento en depresiones y evapotranspiración. Infiltración. Ecuaciones que gobiernan el fenómeno. Velocidad y capacidad de infiltración. Determinación experimental de una curva de capacidad de infiltración. Ecuaciones de Horton, Holtan y Green y Ampt. Tiempo de encharcamiento. Determinación de hietogramas de lluvia en exceso usando curvas de capacidad de infiltración. Determinación de hietogramas de lluvia efectiva (HPE). Método del Número de Curva del Servicio de Conservación de Suelos de EUA (SCS).

UNIDAD Nº 4: Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales concentrados

Hidrograma Unitario (HU). Hipótesis simplificativas. HU de Tiempo Discreto (HUT). Ecuación de convolución discreta. Determinación de un HUT en base a datos HPE-HED de un evento. HUT característico de una cuenca. HU Instantáneo (HUI). Integral de convolución. Determinación de un HUT a partir del HUI. Relación HUT-HUI. Modelos de HUI: Zoch, Nash y Clark. Hidrograma Unitario Sintético del SCS. Limitaciones de aplicación del HU.

UNIDAD Nº 5: Propagación del flujo de agua superficial con modelos distribuidos basados en la onda cinemática

Flujo de agua superficial. Ecuaciones que gobiernan el fenómeno. Modelo de onda cinemática.  Ecuación diferencial para flujo superficial. Solución analítica. Celeridad de la onda. Tiempo de equilibrio de un plano. Equilibrios cinemáticos completo y parcial. Ecuación diferencial para flujo en canal. Solución analítica. Modelos matemáticos basados en la onda cinemática. Limitaciones de aplicación de la onda cinemática.

UNIDAD Nº 6: Propagación hidrológica de crecidas

Modelos de propagación de crecidas. Propagación hidrológica de crecidas en canales. Ecuación general de almacenamiento. Método Muskingum. Límites de variación y estimación de parámetros. Método Muskingum-Cunge. Propagación hidrológica de crecidas en reservorios. Método de Puls modificado. Limitaciones de aplicación.

UNIDAD Nº 7: Aplicaciones al diseño hidrológico

Diseño hidrológico. Escala del diseño hidrológico. Valor límite estimado. Valor y recurrencia de diseño. Riesgo de falla de una obra. Medidas no estructurales. Variable de diseño. Crecidas. Caudales máximos. Análisis de frecuencia de caudales máximos. Método racional. Método de transformación precipitación-escorrentía. Crecidas de diseño. Hidrograma crítico adimensional. Crecida máxima probable. Estiajes. Estudios que utilizan series completas de alturas o caudales.

UNIDAD Nº 8: Modelos matemáticos de transformación precipitación - escorrentía

Modelos de transformación precipitación-escorrentía. Objetivos de la modelación. Comparación de atributos de modelos de referencia. Modelo HEC-HMS. Componentes de un proyecto: modelos de cuenca, meteorológico y especificaciones de control. Aspectos prácticos para la aplicación del modelo en cuencas rurales y urbanas. Ejemplos y análisis de resultados.

Bibliografía

Bibliografía básica

Maidment D. R,
"Handbook of Hydrology"
Mc Graw Hill.

Formato: hardcover
Selección de páginas: Libro completo

Chow V.T. Maidment D., Mays L.
"Hidrología Aplicada"
Mc. Graw Hill Interamericana S.A., Bogotá.

ISBN: 958-600-171-7
Formato: paperback
Selección de páginas: Libro completo

Tucci C. E.
"Hidrologia, Ciência e Aplicaçâo"
Ed. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.


Formato: Paperback
Selección de páginas: Libro completo.

Schulz E. F.
"Problems in Applied Hydrology"
Water Resources Publications.


ISBN: 0-918334-07-1
Formato: Paperback.
Selección de páginas: Libro completo.

 

Bibliografía complementaria

Hidrologic Engineering Center
"HEC-HMS Hydrologic Modeling System. Technical Reference Manual, User’s Manual”
HEC, Davis, California.

Formato: Digital.
Selección de páginas: Libro completo.

Tucci C. E.
"Modelos Hidrológicos"
Ed. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

ISBN: 85-7025-445-8
Formato: Paperback.
Selección de páginas: Libro completo.

Cronograma de actividades

Unidad 1 Semana 1 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Cuenca hidrográfica y aproximación de sistemas

Observaciones:
Unidad 1 Semana 1 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Cuenca hidrográfica y aproximación de sistemas

Observaciones:
Unidad 2 Semana 2 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Escurrimiento

Observaciones:
Unidad 2 Semana 2 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Escurrimiento

Observaciones:
Unidad 3 Semana 3 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Pérdidas de escurrimiento

Observaciones:
Unidad 3 Semana 3 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Pérdidas de escurrimiento

Observaciones:
Unidad 3 Semana 4 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Pérdidas de escurrimiento

Observaciones:
Unidad 3 Semana 4 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Pérdidas de escurrimiento

Observaciones:
Unidad 4 Semana 5 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales concentrados

Observaciones:
Ensayo de Infiltración en Ciudad Universitaria Semana 5 Tipo: PC Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:
Observaciones:
Unidad 4 Semana 5 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales concentrados

Observaciones:
Unidad 4 Semana 6 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales concentrados

Observaciones:
Unidad 4 Semana 6 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Distribución temporal del escurrimiento con modelos lineales concentrados

Observaciones:
Unidad 5 Semana 7 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Propagación del flujo de agua superficial con modelos distribuidos basados en la onda cinemática

Observaciones:
Unidad 5 Semana 7 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Propagación del flujo de agua superficial con modelos distribuidos basados en la onda cinemática

Observaciones:
Unidad 5 Semana 8 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Propagación del flujo de agua superficial con modelos distribuidos basados en la onda cinemática

Observaciones:
Unidad 5 Semana 8 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Propagación del flujo de agua superficial con modelos distribuidos basados en la onda cinemática

Observaciones:
Unidad 6 Semana 9 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Propagación hidrológica de crecidas

Observaciones:
Reconocimiento de la cuenca del Canal 1º de Mayo (ciudad de Esperanza, Prov. Santa Fe). Semana 9 Tipo: PC Duración: 4 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:
Observaciones:
Unidad 6 Semana 10 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Propagación hidrológica de crecidas

Observaciones:
Unidad 6 Semana 10 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Propagación hidrológica de crecidas

Observaciones:
Unidad 6 Semana 11 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Propagación hidrológica de crecidas

Observaciones:
Unidad 7 Semana 11 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Aplicaciones al diseño hidrológico

Observaciones:
Unidad 7 Semana 12 Tipo: P/D Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Aplicaciones al diseño hidrológico

Observaciones:
Unidad 7 Semana 12 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Aplicaciones al diseño hidrológico

Observaciones:
Unidad 7 Semana 13 Tipo: P/D Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Aplicaciones al diseño hidrológico

Observaciones:
Unidad 8 Semana 13 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Modelos matemáticos de transformación precipitación - escorrentía

Observaciones:
Unidad 8 Semana 14 Tipo: P/D Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Modelos matemáticos de transformación precipitación - escorrentía

Observaciones:
Unidad 8 Semana 14 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Modelos matemáticos de transformación precipitación - escorrentía

Observaciones:
Unidad 8 Semana 14 Tipo: P/D Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Jorge Esteban Collins, Mariano Ezequiel Diez
Descripción:

Modelos matemáticos de transformación precipitación - escorrentía

Observaciones:
Trabajo Final Integrador Semana 15 Tipo: PI Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: José Luis Macor, Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Aplicación del modelo HEC-HMS a una cuenca hidrográfica.

Observaciones:
Trabajo Final Integrador Semana 15 Tipo: PI Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: José Luis Macor, Raúl Amancio Pedraza
Descripción:

Aplicación del modelo HEC-HMS a una cuenca hidrográfica.

Observaciones:

Requerimientos para regularizar

  • Asistencia igual o mayor al 80% (ochenta por ciento) de las clases teórico-prácticas y prácticas.
  • Aprobación de la totalidad de los TP y del TFI.
  • Calificación en cada uno de los 2 (dos) Exámenes Parciales (parte práctica), o sus respectivos recuperatorios, mayor o igual a 4 (cuatro) puntos (escala 0 a 10).

    El alumno que no cumpla alguna de las tres condiciones descritas previamente, queda en condición de libre.

    Si la calificación en cada uno de los Exámenes Parciales (parte práctica), o sus respectivos recuperatorios, es mayor o igual a 6 (seis) puntos y la calificación promedio es mayor o igual a 7 (siete) puntos, el alumno promociona la parte práctica de la asignatura mientras dure su condición de alumno regular.

Requerimientos para promover

Se incluyen 2 sistemas de promoción:

 a) Con examen final, para alumno regular o libre.

  • Las tres condiciones requeridas para regularizar.
  • Aprobación del Examen Final (teórico-práctico).

Para aprobar el Examen Final, el alumno debe obtener una calificación igual o mayor a 6 (seis) puntos. El alumno que haya promocionado la parte práctica a través de los exámenes parciales, sólo debe rendir la parte teórica en el Examen Final.

b) Promoción directa sin examen final.

  • Asistencia igual o mayor al 80% (ochenta por ciento) de las clases teórico-prácticas y prácticas.
  • Aprobación de la totalidad de los TP y del TFI.
  • Calificación en cada uno de los Exámenes Parciales (teórico-prácticos), o sus respectivos recuperatorios, mayor o igual a 6 (seis) puntos y calificación promedio igual o mayor a 7 (siete) puntos.
  • Aprobación de un Coloquio Final Integrador. Para acceder al Coloquio Final Integrador, el alumno debe haber cumplimentado los requerimientos de los 3 ítems anteriores.

Examen final

Alumnos regulares

El alumno regular que no haya promocionado la parte práctica a través de los exámenes parciales durante el cursado, debe rendir primeramente una evaluación práctica, consistente en la resolución numérica de 2 (dos) ejercicios similares a los resueltos en los Trabajos Prácticos, con utilización de una computadora personal. En caso de aprobar esta evaluación, debe rendir una evaluación teórica final. Esta evaluación consiste en una exposición oral de 2 (dos) temas seleccionados del programa analítico de la asignatura. En caso de aprobar esta evaluación, se da por aprobada la asignatura.

El alumno que haya promocionado la parte práctica a través de los exámenes parciales durante el cursado, sólo debe rendir la evaluación teórica.

Alumnos libres

El alumno libre debe rendir primeramente una evaluación práctica, consistente en la resolución numérica de 3 (tres) ejercicios similares a los incluidos en los Trabajos Prácticos de la asignatura, con utilización de una computadora personal. En caso de aprobar esta evaluación, debe rendir una evaluación teórica final. Esta evaluación consiste en una exposición oral de 3 (tres) temas seleccionados del programa analítico de la asignatura. En caso de aprobar esta evaluación, se da por aprobada la asignatura.

Evaluaciones

Fecha Tipo Modalidad Descripción
02-05-2019 Parcial Escrita 1er. Parcial.

Unidades 1 a 4 inclusive.

09-05-2019 Recuperatorio Escrita Recuperatorio 1er. Parcial.

Unidades 1 a 4 inclusive.

13-06-2019 Parcial Escrita 2do. Parcial.

Unidades 5 a 8 inclusive.

27-06-2019 Recuperatorio Escrita Recuperatorio 2do. Parcial..

Unidades 5 a 8 inclusive.