Introducci贸n a la Hidrolog铆a Urbana [PDF]
Autor: Daniel Francisco Campos Aranda
Marzo, 2010
PRESENTACI脫N
La vida nos ense帽a que antes de poder correr hay que aprender a caminar. Considero que en Hidrolog铆a Urbana "correr" equivale al uso del software comercial para resolver los problemas de dise帽o o revisi贸n de los sistemas de drenaje urbano y "caminar" corresponde al conocimiento de los aspectos conceptuales asociados a tales sistemas hidrol贸gicos, as铆 como al dominio manual de los c谩lculos necesarios para plantear soluciones a los problemas citados. Bajo tal marco de referencia, este texto intenta ense帽ar a dar los primeros pasos en este campo de la ingenier铆a, que no s贸lo resulta apasionante sino que tiene un futuro verdaderamente prometedor, en relaci贸n con las demandas que establece y los retos que plantea, ya que al parecer las ciudades nunca dejar谩n de crecer!
Esta 煤ltima aseveraci贸n est谩 fundamentada en el hecho de que nuestra sociedad 煤nicamente habla de desarrollo sustentable y de b煤squeda de mejores niveles de vida para la poblaci贸n, pero no respeta tal planteamiento y se est谩 dando en las ciudades un crecimiento an谩rquico que origina problemas que pudieron haberse evitado. Como ejemplos de lo anterior, baste citar que cuando el agua se acaba no se suspende o frena el llamado desarrollo econ贸mico, sino que se importa o trasvasa agua, tray茅ndola generalmente desde lugares remotos y teniendo que vencer grandes desniveles topogr谩ficos; adem谩s de causar da帽os ecol贸gicos y generar problemas sociales en la cuenca de procedencia. Por otra parte, en las ciudades primero ocurren las inundaciones causadas por el agua de tormentas y despu茅s de plantean las soluciones a tal problema, como son los encauzamientos, los estanques de detenci贸n y retenci贸n, los colectores pluviales y finalmente los emisores. En general, no se pas贸 por una etapa de planeaci贸n y de desarrollo de soluciones no basadas en la infraestructura hidr谩ulica.
En relaci贸n con el uso del software comercial, es una realidad que en el 谩mbito profesional la mayor铆a de las estimaciones y dise帽os relativos al manejo de las aguas pluviales y en general de la Hidrolog铆a Urbana, se realizan utilizando tales herramientas computacionales. Sin embargo, debe reconocerse que tanto los ingenieros civiles y municipales, as铆 como los arquitectos, urbanistas e hidr贸logos primero deben conocer y comprender los m茅todos y procedimientos que aplica el software comercial. Por lo anterior, el objetivo fundamental de este texto consiste en explicar los planteamientos de soporte de la Hidrolog铆a Urbana, adem谩s de describir y aplicar sus procedimientos b谩sicos de dise帽o.
Bajo este planteamiento, la palabra Introducci贸n del t铆tulo es altamente significativa, pues implica que no se describe ni usa alguno de los diversos paquetes computacionales disponibles de manera comercial o gratuita, relativos al dise帽o o revisi贸n de los sistemas de drenaje urbano. Tambi茅n asociado al t铆tulo, est谩 el enfoque b谩sicamente hidrol贸gico del texto, no abordando en general las estimaciones hidr谩ulicas necesarias y mucho menos los dise帽os de este tipo. Por ejemplo, no se describe c贸mo dise帽ar canales de conducci贸n, tampoco se explica el dise帽o de las estructuras de descarga o entrega de los sistemas de alcantarillado, ni se aborda el dise帽o de alcantarillas o puentes de un solo claro. Sin embargo, si se exponen los diferentes dise帽os hidr谩ulicos asociados a las estructuras de descarga de los estanques de detenci贸n; adem谩s se citan algunas referencias bibliogr谩ficas donde se puede profundizar en tales dise帽os.
Adem谩s, el texto no cubre algunos t贸picos que son parte del manejo integral de las aguas pluviales y del abastecimiento de agua potable, como son los aspectos de calidad del agua, la recarga del agua subterr谩nea y la erosi贸n y dep贸sito en cauces. En cambio, otros aspectos novedosos asociados al futuro del dise帽o de los sistemas de alcantarillado son expuestos en el final del cap铆tulo 9, as铆 como buena parte de las llamadas mejores pr谩cticas de manejo (BMP) de las aguas de tormenta, como son todas las t茅cnicas de inducci贸n de la infiltraci贸n, hasta llegar a los estanques de infiltraci贸n los cuales son abordados en el cap铆tulo 11.
De manera general el texto est谩 orientado a obtener y procesar la informaci贸n necesaria para planear y dise帽ar hidrol贸gicamente las obras de drenaje urbano que son requeridas para evitar o corregir los problemas de inundaciones por aguas de tormenta o por corrientes fluviales. En el primer caso, existe una planeaci贸n del desarrollo y los urbanistas auxiliados por el hidr贸logo urbano, establecen las acciones y las obras necesarias, com煤nmente estanques de detenci贸n y colectores pluviales; en el segundo caso, a partir de las zonas de inundaci贸n y sus consecuencias sociales y econ贸micas, se proyectan, generalmente, medidas estructurales de remediaci贸n, las cuales consisten principalmente de presas rompe—picos y de control, as铆 como rectificaciones, encauzamientos y bordos y muros de protecci贸n.
CONTENIDO
1. CIUDADES, URBANIZACION Y DRENAJE.
Descripci贸n general.
1.1 URBANIZACION Y CIUDADES.
1.2 CONCEPTO DEL CICLO HIDROLOGICO URBANO.
1.3 DISE脩OS HIDROLOGICOS E HIDRAULICOS URBANOS.
1.4 ASPECTOS HIDROLOGICOS DE LA URBANIZACION.
1.5 DRENAJE URBANO, COMPONENTES Y PERIODOS DE RETORNO DE DISE脩O.
2. PLAN GLOBAL DE DRENAJE.
Descripci贸n general.
2.1 CONCEPTOS Y DEFINICIONES.
2.2 PASOS PARA ELABORAR UN PGB.
3. TECNICAS ESTADISTICAS Y PROBABILISTICAS.
Descripci贸n general.
3.1 REGRESION Y CORRELACION LINEALES.
3.2 CONCEPTOS TEORICOS DEL ANALISIS PROBABILISTICO.
3.3 PERIODOS DE RETORNO EN DISE脩O URBANO.
3.4 ANALISIS ESTADISTICO PREVIO DE LOS DATOS HIDROLOGICOS.
3.5 PREDICCIONES CON LA TRANSFORMACION MIMEMA.
3.6 PREDICCIONES CON LA DISTRIBUCION LOG—PEARSON TIPO III.
3.7 PREDICCIONES CON LA DISTRIBUCION GVE.
3.8 OTROS METODOS Y MODELOS PROBABILISTICOS.
4. ESTIMACION DE CURVAS INTENSIDAD—DURACION—FRECUENCIA.
Descripci贸n general.
4.1 NECESIDAD DE TAL ESTIMACION.
4.2 GENERALIDADES SOBRE LA PRECIPITACION.
4.3 CONSTRUCCION DE CURVAS IDF.
4.4 ESTIMACION DE CURVAS IDF.
4.5 FORMULA SIMPLE PARA LAS CURVAS IDF.
4.6 TORMENTAS DE DISE脩O.
5. ESTIMACION DE CRECIENTES EN CUENCAS RURALES.
Descripci贸n general.
5.1 INFORMACION HIDROLOGICA BASICA.
5.2 ESTIMACION PROBABILISTICA DE CRECIENTES.
5.3 ESTIMACION HIDROLOGICA DE CRECIENTES.
5.4 DISCRETIZACION DE CUENCAS.
5.5 TRANSITO HIDROLOGICO EN CAUCES.
5.6 DISE脩O DE PRESAS DE CONTROL DE CRECIENTES.
5.7 CONCEPTOS DE SEGURIDAD DE PRESAS.
6. ESTIMACION DE CRECIENTES EN CUENCAS URBANAS.
Descripci贸n general.
6.1 CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS CUENCAS URBANAS.
6.2 NUMERO N DE LA CURVA DE ESCURRIMIENTO.
6.3 ESTIMACION DEL TIEMPO DE CONCENTRACION.
6.4 ESTIMACION DE GASTOS M脕XIMOS: METODO RACIONAL.
6.5 HIDROGRAMAS SINTETICOS DE CRECIENTES DE DISE脩O.
7. MANEJO DE PLANICIES DE INUNDACION.
Descripci贸n general.
7.1 GENERALIDADES.
7.2 DELIMITACION DE PLANICIES DE INUNDACION.
7.3 USOS PERMITIDOS EN LAS ZONAS INUNDABLES.
7.4 BENEFICIOS DEL CONTROL DE CRECIENTES.
8. FLUJO EN CUNETAS Y DISE脩O HIDROLOGICO DE SUMIDEROS.
Descripci贸n general.
8.1 TOPICOS ASOCIADOS AL FLUJO DE AGUA EN CALLES.
8.2 TOPICOS SOBRE DISE脩O HIDROLOGICO DE SUMIDEROS.
9. DISE脩O HIDROLOGICO DE COLECTORES PLUVIALES.
Descripci贸n general.
9.1 TOPICOS RELATIVOS A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.
9.2 DISE脩O HIDROLOGICO DE COLECTORES PLUVIALES.
9.3 FUTURO DEL DISE脩O DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.
10. DISE脩O HIDROLOGICO DE ESTANQUES DE DETENCION.
Descripci贸n general.
10.1 GENERALIADES.
10.2 DIMENSIONAMIENTO EN CUENCAS PEQUE脩AS.
10.3 DIMENSIONAMIENTO EN CUENCAS MEDIANAS Y GRANDES.
10.4 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE DESCARGA.
11. TECNICAS DE REDUCCION DEL ESCURRIMIENTO.
Descripci贸n general.
11.1 GENERALIDADES.
11.2 DESCRIPCION DE LAS PRACTICAS DE INFILTRACION.
11.3 DISE脩O DE INSTALACIONES DE INFILTRACION.
11.4 ESTABLECIMIENTO DE LAS PRACTICAS DE INFILTRACION.
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