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CAPÍTULO 8: TRÁNSITO EN VASOS |
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"The kinematic wave routing schemes use a unique stage-discharge relation, so that their differential equation should provide pure translation of the flood wave, without attenuation. However,
it is observed that, in practical calculations using these methods, an attenuation is in fact obtained."
"Los esquemas del tránsito de onda cinemática utilizan una relación de nivel-descarga única, de modo que su ecuación diferencial debe proporcionar traslación pura de la onda de inundación, sin atenuación. Sin embargo,
se observa que, |
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This chapter is divided into five sections. Section 8.1 discusses general concepts of storage routing, the foundation of the remaining sections. Section 8.2 discusses linear reservoirs and their use in simulated reservoir routing. Section 8.3 describes the storage-indication method and its use in actual reservoir routing with uncontrolled outflow. Section 8.4 discusses reservoir routing with controlled outflow. Section 8.5 discusses detention basins and detention basin design. Este capítulo se divide en cinco secciones. La Sección 8.1 discute conceptos generales de tránsito de almacenamiento, la fundación de las secciones restantes. La Sección 8.2 discute depósitos lineales y su uso en el reservorio simulado. La Sección 8.3 se describe el método de almacenamiento de indicación y su uso en el tránsito del reservorio real con el flujo de salida no controlada. La Sección 8.4 discute el reservorio de tránsito con salida controlada. La Sección 8.5 discute las cuencas de detención y diseño de cuenca de detención. |
8.1 TRÁNSITO DE VOLUMEN
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Reservorios
In many applications of engineering hydrology, it is necessary to calculate the variation of flows in time and space. These applications include reservoir design, design of flood control structures, flood forecasting, and water resources planning and analysis.
En muchas aplicaciones de la hidrología de ingeniería, es necesario calcular la variación de los flujos en tiempo y espacio. Estas aplicaciones incluyen el diseño del reservorio, el diseño de las estructuras de control de inundaciones, la predicción de avenidas, y la planificación de los recursos hídricos y el análisis.
A reservoir is a natural or artificial feature which stores incoming water and releases it at regulated rates. Surface-water reservoirs should be distinguished from groundwater reservoirs; the latter store groundwater. Surface-water reservoirs store water for diverse uses, including hydropower generation, municipal and industrial water supply, flood control, irrigation, navigation, fish and wildlife management, water quality, and recreation. This chapter deals with reservoir routing in surface-water reservoirs.
Un reservorio es una característica natural o artificial que almacena el agua entrante y la libera a velocidades reguladas. Los reservorios del agua superficial deben distinguirse de los reservorios de agua subterránea; almacenando del agua subterránea. Los reservorios del agua superficial almacenan agua para diversos usos, incluyendo la generación de energía hidroeléctrica, el suministro de agua municipal e industrial, control de inundaciones, riego, navegación, manejo de pesca y vida silvestre, la calidad del agua, y recreación. Este capítulo trata del tránsito del reservorio en los reservorios de aguas superficiales.
Reservoir routing uses mathematical relations to calculate outflow from a reservoir once the inflow, initial conditions, reservoir characteristics, and operational rules are known. The classical approach to reservoir routing is similar to that of the storage concept described in Chapter 4. Reservoir routing techniques based on the storage concept are referred to as hydrologic routing methods, or storage routing methods, to distinguish them from the more complex hydraulic routing method. The latter uses principles of mass and momentum conservation to obtain detailed solutions for discharges and stages throughout the reservoir [2]. In practice, however, nearly all applications of reservoir routing have used the storage concept.
Tránsito del reservorio usa relaciones matemáticas para calcular la salida de flujo de un reservorio una vez que el flujo de entrada, condiciones iniciales, las características del reservorio, y las reglas de operación son conocidos. El enfoque clásico del tránsito del reservorio es similar a la del concepto de almacenamiento descrito en el Capítulo 4. Las técnicas de tránsito del reservorio basadas en el concepto de almacenamiento se conocen como métodos de tránsito hidrológico, o métodos de tránsito de almacenamiento, para distinguirlos del método de tránsito hidráulico más complejo. Este último utiliza principios de la masa y la conservación del momento para obtener soluciones detalladas para descargas y niveles a lo largo del reservorio [2]. En la práctica, sin embargo, casi todas las aplicaciones del tránsito del reservorio han utilizado el concepto de almacenamiento.
Reservoirs can be of widely differing sizes. They can range from small detention ponds designed to diffuse flood flows from developed urban sites, to very large reservoirs encompassing substantial segments of large rivers (Fig. 8-1). For a single reservoir, inflow is dependent on the upstream flows, whether the latter have been modified by human action or not. Outflow, however, may be of the following types: (1) uncontrolled, (2) controlled, or (3) a combination of both. Uncontrolled outflow is not subject to operator intervention; for example, the case of an ungated overflow spillway. On the other hand, controlled outflow is subject to operator intervention, as in the case of a gated outlet pipe or spillway. In certain instances, reservoirs are outfitted with a combination of controlled and uncontrolled outflow devices or structures.
Los reservorios pueden ser de tamaños muy diferentes. Pueden ir desde pequeños estanques de detención destinados a difundir los flujos de inundación de los sitios urbanos desarrollados, a muy grandes reservorios que abarca segmentos importantes de los grandes ríos (Fig. 8-1). Para un solo depósito, el flujo de entrada es dependiente de los flujos de aguas arriba, si estos últimos han sido modificados por la acción humana o no. El flujo de salida, sin embargo, pueden ser de los siguientes tipos: (1) no controlada, (2) controlada, o (3) una combinación de ambos. El flujo de salida no controlada no está sujeto a la intervención del operador; por ejemplo, el caso de un aliviadero de desbordamiento sin compuerta. Por otra parte, la salida de flujo controlada está sujeta a la intervención del operador, como en el caso de una tubería de salida cerrada o aliviadero. En ciertos casos, los reservorios están equipados con una combinación de dispositivos o estructuras de flujo de salida controlados y no controlados.
Figure 8-1 Lake Hodges Dam, in San Diego, California, in operation since 1918. / Presa Lake Hodges, en San Diego, California, en operación desde 1918. |
Detention ponds and small flood-retention reservoirs are typical examples of uncontrolled outflow. In these cases, an ungated overflow spillway (or, alternatively, a gated spillway that is kept fully open during the flood season) serves as the outflow structure. From a hydraulic standpoint (Chapter 4), outflow from this type of reservoir is solely a function of reservoir stage (pool level, or water surface elevation).
Los estanques de detención y pequeños reservorios de inundación de retención son ejemplos típicos de flujo de salida no controlado. En estos casos, un vertedero de desbordamiento sin compuerta(o, alternativamente, un vertedero cerrado que se mantiene completamente abierta durante la temporada de inundaciones) sirve como la estructura de flujo de salida. Desde el punto de vista hidráulico (Capítulo 4), el flujo de salida de este tipo de reservorio es solamente una función de la etapa del reservorio (nivel de la piscina, o elevación de la superficie del agua).
There are two types of reservoir routing with uncontrolled outflow: (1) simulated, and (2) actual. Simulated reservoir routing uses mathematical relations to mimic natural diffusion processes in the computational model (or hydrologic software). A typical example of simulated reservoir routing is the linear reservoir method, which is extensively used in catchment routing (Chapter 10).
Hay dos tipos de tránsito de reservorio con flujo de salida no controlada: (1) simulado, y (2) real. El tránsito de resrvorio simulado utiliza relaciones matemáticas para imitar los procesos de difusión naturales en el modelo computacional (o software hidrológico). Un ejemplo típico de tránsito de reservorio simulado es el método de reservorio lineal, que se utiliza ampliamente en el tránsito de captación (Capítulo 10).
Actual reservoir routing refers to the routing through a planned or existing reservoir, either for design or operational purposes. In this case, the outflow characteristics are determined by the geometric properties of the reservoir and the hydraulic properties of the outflow structure(s). The most widely used method of actual reservoir routing with uncontrolled outflow is the storage-indication method.
El tránsito del reservorio actual se refiere al tránsito a través de un reservorio existente o previsto, ya sea por diseño o fines operativos. En este caso, las características de flujo de salida están determinadas por las propiedades geométricas del reservorio y las propiedades hidráulicas de la estructura (s) de flujo de salida. El método más utilizado del tránsito del reservorio actual con el flujo de salida no controlada es el método de almacenamiento-indicación.
In a reservoir with controlled outflow, gates are used for the purpose of regulating flow through the outlet structure(s) (Fig. 8-2). The gates are operated following established operational rules. These rules determine the relation between inflow, outflow, and reservoir storage volume, taking into account the daily, monthly, or seasonal downstream water demands. The latter may include a minimum instream flow requirement for water quality or fisheries management. Many large reservoirs operate with controlled outflow conditions.
En un reservorio con flujo de salida controlada, las puertas se utilizan para el propósito de regular el flujo a través de la estructura (s) de salida (Fig. 8-2). Las compuertas están operadas siguiendo las reglas operacionales establecidas. Estas reglas determinan la relación entre el flujo de entrada, de salida, y el volumen de almacenamiento del reservorio, teniendo en cuenta las demandas de aguas abajo diarias, mensuales o estacionales. Este último puede incluir un requisito mínimo de escorrentía de la calidad del agua o la gestión de la pesca. Muchos reservorios grandes operan con las condiciones de salida de flujo controladas.
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Figure 8-2 Rubber-gated spillway, Arroyo Pasajero sediment retention basin, near Coalinga, California./Figure 8-2 Vertedero compuertas-caucho, cuenca de retención de sedimentosArroyo Pasajero, cerca Coalinga, California. |
In certain cases, outflow may be a combination of controlled and uncontrolled types--for instance, when the reservoir features a combined regulated outflow and emergency spillway designed to operate only above a certain pool level. Flow through an emergency overflow spillway is usually of the uncontrolled type, the outflow being determined solely by the hydraulic properties of the spillway, without the need for operator intervention.
En ciertos casos, el flujo de salida puede ser una combinación de tipos controlados y no controlados--por ejemplo, cuando el reservorio dispone un flujo de salida regulada combinada y un vertedero de emergencia diseñado para operar solamente por encima de un cierto nivel de la piscina. El flujo a través de un vertedero de rebose de emergencia es usualmente del tipo no controlada, el flujo de salida está determinado únicamente por las propiedades hidráulicas del aliviadero, sin la necesidad de intervención del operador.
Storage Routing/ Tránsito de Almacenamiento
The storage concept is well established in flow-routing theory and practice. Storage routing is used not only in reservoir routing but also in stream channel and catchment routing (Chapters 9 and 10). Techniques for storage routing are invariably based on the differential equation of water storage. This equation is founded on the principle of mass conservation, which states that the change in flow per unit length in a control volume is balanced by the change in flow area per unit time. In partial differential form:
El concepto de almacenamiento está bien establecida en la teoría y la práctica del tránsito de flujo. El tránsito de almacenamiento se utiliza no sólo en el tránsito del reservorio sino también en el canal de flujo y el tránsito de captación (Capítulos 9 y 10). Las técnicas para el tránsito de almacenamiento se basan invariablemente en la ecuación diferencial del almacenamiento de agua. Esta ecuación se basa en el principio de conservación de la masa, que establece que el cambio en el flujo por unidad de longitud en un volumen de control es equilibrada por el cambio en el área de flujo por unidad de tiempo. En la forma en derivadas parciales:
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∂Q ∂A ____ + ____ = 0 ∂x ∂t | (8-1) |
in which Q = flow rate, A = flow area, x = space (length), and t = time.
en el que Q = velocidad de flujo, A = área de flujo, x = espacio (longitud), y t = tiempo.
The differential equation of storage is obtained by lumping spatial variations. For this purpose, Eq. 8-1 is expressed in finite increments:
La ecuación diferencial de almacenamiento se obtiene agrupando las variaciones espaciales. Para este propósito, la Ec. 8-1 se expresa en incrementos finitos:
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ΔQ ΔA _____ + _____ = 0 Δx Δt | (8-2) |
With ΔQ = O - I, in which O = outflow and I = inflow; and ΔS = ΔA Δx , in which ΔS = change in storage volume, Eq. 8-2 reduces to:
Con ΔQ = O - I, en el cual O = flujo de salida y I = flujo de entrada; y ΔS = ΔA Δx , en el cual ΔS = cambios en el volumen de almacenamiento, Ec. 8-2 se reduce a:
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ΔS I - O = _____ Δt | (8-3) |
in which inflow, outflow, and rate of change of storage are expressed in L3T-1 units. Furthermore, Eq. 8-3 can be expressed in differential form, leading to the differential equation of storage:
en el que el flujo de entrada, flujo de salida, y la velocidad de cambio de almacenamiento se expresan en L3T-1 unidades. Además, la Ec. 8-3 se puede expresar en forma diferencial, lo que lleva a la ecuación diferencial de almacenamiento:
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dS I - O = _____ dt | (8-4) |
Equation 8-4 implies that any difference between inflow and outflow is balanced by a change of storage in time (Fig. 8-3). In a typical reservoir routing application, the inflow hydrograph (upstream boundary condition), initial outflow and storage (initial conditions), and reservoir physical and operational characteristics are known. Thus, the objective is to calculate the outflow hydrograph for the given initial condition, upstream boundary condition, reservoir characteristics, and operational rules.
La Ecuación 8-4 implica que cualquier diferencia entre entradas y salidas de flujo se equilibra con un cambio de almacenamiento en el tiempo (Fig. 8-3). En una aplicación de tránsito de reservorio típico, el hidrograma de flujo de entrada (condición de frontera aguas arriba), flujo de salida y almacenamiento iniciales (condiciones iniciales), y las características de reservorios físicos y operacionales se conocen. Por lo tanto, el objetivo es calcular el hidrograma de flujo de salida para la condición inicial dada, la condición de frontera aguas arriba, las características del reservorio, y las reglas de operación.
Figure 8-3 Inflow, outflow, and change of storage in a reservoir. / Flujo de entrada, flujo de salida, y cambio de almacenamiento en un reservorio. |
Storage-Outflow Relations / Relaciones de Flujo de Salida-Almacenamiento
Unlike in an ideal channel for which storage is a function of both inflow and outflow, in an ideal reservoir storage is a function only of outflow (Section 4.2). The relationship between storage and outflow can be expressed in the following general form:
A diferencia de en un canal ideal para los que el almacenamiento es una función tanto de flujo de entrada y salida, en un reservorio de almacenamiento ideal es una función sólo del flujo de salida (Sección 4.2). La relación entre el almacenamiento y el flujo de salida puede ser expresado en la siguiente forma general:
| S = f (O ) | (8-5) |
A common relationship between outflow and storage is the following power function:
Una relación común entre el flujo de salida y el almacenamiento es la siguiente función de potencia:
| S = K O n | (8-6) |
in which K = storage coefficient and n = exponent. For n = 1, Eq. 8-6 reduces to the linear form:
en el que K = el coeficiente de almacenamiento y n = exponente. Para n = 1, la Ec. 8-6 se reduce a la forma lineal:
| S = K O | (8-7) |
in which K is a proportionality constant or linear storage coefficient, which has the units of time (T ).
en la que K es una constante de proporcionalidad o coeficiente de almacenamiento lineal, que tiene las unidades de tiempo (T).
Real reservoirs usually have a nonlinear storage-outflow relationship; therefore, Eq. 8-6 is applicable to planned or existing reservoirs. Exceptions are the cases where the storage-outflow relation is indeed linear, as in the case of the proportional weir. The latter is used in connection with irrigation diversions or measurement of small sanitary flows.
Los reservorios reales suelen tener una relación de almacenamiento de flujo de salida no lineal; por lo tanto, la Ec. 8-6 es aplicable a los reservorios previstos o existentes. Las excepciones son los casos en los que la relación de almacenamiento de flujo de salida es de hecho lineal, como en el caso de la presa proporcional. Este último se utiliza en conexión con desvíos de riego o medición de caudales pequeños sanitarios.
Simulated reservoirs are usually of the linear type (Eq. 8-7), although nonlinear reservoirs have also been used in simulation. The use of several linear reservoirs in series leads to a cascade of linear reservoirs, a mathematical procedure that is useful in routing, particularly in catchment routing (Chapter 10). For linear reservoirs, the constant K is the linear storage coefficient. Increasing the value of K increases the amount of storage simulated by the system. In other words, greater values of K result in increased outflow hydrograph diffusion.
Los reservorios simulados son generalmente del tipo lineal (Ec. 8-7), aunque reservorios no lineales también se han utilizado en la simulación. El uso de varios reservorios lineales en serie conduce a una cascada de reservorios lineales, un procedimiento matemático que es útil en el tránsito, particularmente en el tránsito de captación (Capítulo 10). Para reservorios lineales, la constante K es el coeficiente de almacenamiento lineal. El aumento del valor de K aumenta la cantidad de almacenamiento simulada por el sistema. En otras palabras, los valores mayores de K resultan en una mayor difusión del hidrograma de flujo salida.
For routing in actual reservoirs, the nonlinear properties of the storage-outflow relation must be determined in advance. Outflow from an actual reservoir will depend on whether the flow is discharged through either closed conduit(s), overflow spillway(s), or a combination of the two. A general hydraulic outflow formula is the following:
Para enrutamiento en depósitos reales, las propiedades no lineales de la relación de almacenamiento de salida deben ser determinadas de antemano. Caudal de salida desde un depósito real dependerá de si el flujo se descarga a través de cualquiera conducto cerrado (s), aliviadero (s) de desbordamiento, o una combinación de los dos. Una fórmula general de flujo de salida hidráulica es la siguiente:
| O = Cd Z H y | (8-8) |
in which
en la cual
O = outflow;
O = flujo de salida;
Cd = discharge coefficient;
Cd = coeficiente de descarga;
Z = variable representing either (1) cross-sectional area A for a free-outlet closed conduit, or (2) crest length L for a free-surface overflow spillway;
Z = variable representando a cualquiera del (1) área de sección transversal A para un conducto cerrado de salida libre, o (2) longitud de cresta L para un aliviadero de sobreflujo de superficie libre;
H = hydraulic head, taken either (1) above outlet elevation for a closed conduit, or (2) above spillway crest for an overflow spillway; and
H = carga hidráulica, tomada ya sea de (1) por encima de la elevación de salida para un conducto cerrado, o (2) por encima de la cresta del aliviadero por un aliviadero de sobreflujo; y
y = exponent of the rating.
y = exponente de la curva.
Theoretical values of discharge coefficient Cd and rating exponent y are determined using hydraulic principles. For the free-outlet closed conduit, the conservation of energy between reservoir pool and outlet elevations (neglecting entrance and friction losses) leads to:
Los valores teóricos de coeficiente de descarga Cd y el exponente de la curva y se determinan utilizando los principios hidráulicos. Para el conducto cerrado de salida libre, la conservación de la energía entre la piscina del reservorio y las elevaciones de salida (despreciando las pérdidas de ingreso y de fricción) conduce a:
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V 2 H = ____ 2g | (8-9) |
in which V = mean velocity, and g = gravitational acceleration. Therefore, the outflow is:
en el que V = velocidad media, y g = aceleración gravitacional. Por lo tanto, el flujo de salida es:
| O = ( 2gH )1/2 A | (8-10) |
Comparing Eq. 8-10 with Eq. 8-8, it follows that y = 1/2, with Cd = 4.43 in SI units and Cd = 8.02 in U.S. customary units. In practice, these theoretical values of discharge coefficient are reduced by about 30 percent to account for flow contraction and entrance and friction losses.
Comparando la Ec. 8-10 con la Ec. 8-8, se deduce que y = 1/2, con Cd = 4.43 in SI units and Cd = 8.02 en las unidades de EE.UU. En la práctica, estos valores teóricos de coeficiente de descarga se reducen en un 30 por ciento para tener en cuenta la contracción de flujo y las pérdidas de entrada y de fricción.
For an ungated overflow spillway, the critical flow condition in the vicinity of the crest leads to:
Para un aliviadero de desbordamiento sin compuertas, la condición de flujo crítico en las proximidades de la cresta conduce a:
| O = [ g (2/3) H ]1/2 [ (2/3)H ] Z | (8-11) |
which reduces to:
el cual se reduce a:
| O = (2/3)[ (2/3)g ]1/2 Z H 3/2 = 0.5443 (g)1/2 L H 3/2 | (8-12) |
Comparing Eq. 8-12 with Eq. 8-8, it follows that y = 3/2. Furthermore, the discharge coefficient in SI units, with g = 9.81 m/s2, is: Cd = 1.70. In U.S. customary units, with g = 32.17 ft/s2: Cd = 3.09.
Comparando la Ec. 8-12 con la Ec. 8-8, se deduce que y = 3/2. Además, el coeficiente de descarga en unidades del SI, con g = 9.81 m/s2, es: Cd = 1.70. En las unidades de EE.UU., con g = 32.17 ft/s2: Cd = 3.09.
In practice, the discharge coefficient of an overflow spillway varies with hydraulic head, depending on the shape of the spillway crest; see, for example, Fig. 8-4.
En la práctica, el coeficiente de descarga de un vertedero de desbordamiento varía con la carga hidráulica, dependiendo de la forma de la cresta del aliviadero; véase, por ejemplo, Fig. 8-4.
Figure 8-4 Ogee spillway of El Capitan Dam, in San Diego, California, completed in 1934./Aliviadero Ogee de la Presa El Capitán, en San Diego, California, terminado en 1934. |
In the proportional or Sutro® weir, the cross-sectional flow area, above the rectangular section, grows in proportion to the half-power of the hydraulic head
En el proporcional o vertedero Sutro ®, el área de flujo de la sección transversal, por encima de la sección rectangular, crece en proporción a la mitad de potencia de la carga hidráulica
Figure 8-5 Proportional weir. / Vertedero Proporcional. |
8.2 EMBALSES LINEARES
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Equation 8-4 can be solved by analytical or numerical means. The numerical approach is usually preferred because it can account for an arbitrary inflow hydrograph. The solution is accomplished by discretizing Eq. 8-4 on the xt plane, a graph showing the values of a certain variable in discrete points in time and space (Fig. 8-6).
La Ecuación 8-4 puede ser resuelto por medios analíticos o numéricos. El enfoque numérico es generalmente preferido porque puede dar cuenta de un hidrograma de flujo de entrada arbitraria. La solución se logra mediante la discretización de la Ec. 8-4 en el plano xt, un gráfico que muestra los valores de una cierta variable en puntos discretos en el tiempo y el espacio (Fig. 8-6).
Figure 8-6 shows two consecutive time levels, 1 and 2, separated between them an interval Δt, and two spatial locations depicting inflow and outflow, with the reservoir located between them. The discretization of Eq. 8-4 on the xt plane leads to:
La Figura 8-6 muestra dos niveles de tiempo consecutivos, 1 y 2, separadas entre sí un intervalo Δt, y dos localizaciones espaciales que representan el flujo de entrada y salida, con el depósito situado entre ellas. La discretización de la Ec. 8-4 en el plano xt conduce a:
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I1 + I2 O1 + O2 S2 - S1 _________ - __________ = _________ 2 2 Δt | (8-13) |
in which I1 = inflow at time level 1; I2 = iriflow at time level 2; O1 = outflow at time level 1; I2 = outflow at time level 2; S1 = storage at time level 1; S2 = storage at time level 2; and Δt = time interval. Equation 8-13 states that between two time levels 1 and 2 separated by a time interval Δt, average inflow minus average outflow is equal to change in storage.
en el que I1 = flujo de entrada a nivel de tiempo 1; I2 = flujo de entrada a nivel de tiempo 2; O1 = flujo de entrada al nivel de tiempo 1; I2 = flujo de salida al nivel de tiempo 2; S1 = almacenamiento en el nivel de tiempo 1; S2 = almacenamiento al nivel de tiempo 2; y Δt = intervalo de tiempo. Ecuación 8-13 establece que entre dos niveles de tiempo 1 y 2 separados por un intervalo de tiempo Δt, flujo de entrada promedio menos el flujo de salida promedio es igual al cambio en el almacenamiento.
Figure 8-6 Discretización de la ecuación de almacenamiento en el plano xt. |
For linear reservoirs, Eq. 8-7 is the relation between storage and outflow. Therefore:
Para reservorios lineales, la Ec. 8-7 es la relación entre el almacenamiento y flujo de salida. Por lo tanto:
| S1 = K O1 | (8-14a) |
and
y
| S2 = K O2 | (8-14b) |
in which K is the storage constant.
en la que K es la constante de almacenamiento.
Substituting Eqs. 8-14 into 8-13, and solving for O2:
Sustituyendo las Ecs. 8-14 a 8-13, y resolviendo para O2:
| O2 = C0 I2 + C1 I1 + C2 I1 | (8-15) |
in which C0, C1 and C2 are routing coefficients defined as follows:
en la que C0, C1 y C2 son coeficientes de tránsito definidos como sigue:
|
Δt /K C0 = ________________ 2 + ( Δt /K ) | (8-16) |
| C1 = C0 | (8-17) |
|
2 - ( Δt /K ) C2 = _________________ 2 + ( Δt /K ) | (8-18) |
Since C0 + C1 + C2 = 1, the routing coefficients are interpreted as weighting coefficients. These routing coefficients are a function of Δt /K, the ratio of time interval to storage constant. Values of the routing coefficients as a function of Δt /K are given in Table 8-1.
Desde C0 + C1 + C2 = 1, los coeficientes de tránsito se interpretan como coeficientes de ponderación. Estos coeficientes de tránsito son una función de Δt /K, la relación de intervalo de tiempo a la constante de almacenamiento. Los valores de los coeficientes de tránsito como una función de Δt /K son dados en la Tabla 8-1. El procedimiento de tránsito del reservorio lineal se ilustra en el Ejemplo 8-1.
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Figure 8-7 Tránsito del reservorio lineal: Ejemplo 8-1. |
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The reservoir exerts a diffusive action on the flow, with the net result that peak flow is attenuated and time base is increased. In the linear reservoir case, the amount of attenuation is a function of Δt /K. The smaller this ratio, the greater the amount of attenuation exerted by the reservoir. Conversely, large values of Δt /K cause less attenuation. Values of Δt /K greater than 2 can lead to negative attenuation (see Table 8-1). This amounts to amplification; therefore, values of Δt /K greater than 2 are not used in reservoir routing.
El reservorio ejerce una acción difusiva sobre el flujo, con el resultado neto de que el flujo máximo se atenúa y la base de tiempo se incrementa. En el caso del depósito lineal, la cantidad de atenuación es una función de Δt /K. Cuanto menor sea esta relación, mayor es la cantidad de atenuación ejercida por el reservorio. Por el contrario, los grandes valores de Δt /K causan menos atenuación. Los valores de Δt /K mayor que 2 puede dar lugar a la atenuación negativa (ver Tabla 8-1). Esto equivale a la amplificación; por lo tanto, los valores de Δt /K mayor que 2 no se utilizan en el tránsito del reservorio.
|
A distinct characteristic of reservoir routing is the occurrence of peak outflow at the time when inflow equals outflow; see Fig. 8-7. Since outflow is proportional to storage according to Eq. 8-7, peak outflow must correspond to maximum storage. Since storage ceases to increase when outflow equals inflow, maximum storage and peak outflow must occur at the time when inflow and outflow coincide. Una característica distintiva del tránsito del reservorio es la ocurrencia del flujo de salida pico en el momento del flujo de entrada es igual al flujo de salida; véase la Fig. 8-7. Dado que el flujo de salida es proporcional al almacenamiento de acuerdo con la Ec. 8-7, el flujo de salida pico debe corresponder al almacenamiento máximo. Como el almacenamiento deja de aumentar cuando el flujo de salida es igual al flujo de entrada, el almacenamiento máximo y el flujo de salida máximo debe ocurrir en el momento del flujo de entrada y salida coincidan.
Another characteristic of reservoir routing is the immediate outflow response, with no apparent lag between the start of inflow and the start of outflow;
see, for instance,
Otra característica del tránsito del reservorio es la respuesta del flujo de salida inmediata, sin desfase aparente entre el inicio del flujo de entrada y el inicio del flujo de salida; véase, por ejemplo, |
In effect, the celerity of short surface waves waves is [4]:
En efecto, la celeridad de las ondas de superficie cortas es [4]:
| c = u ± (g h)1/2 | (8-19) |
in which u = mean velocity, and h = flow depth.
en el que u = velocidad media, y h = profundidad de flujo.
Dividing Eq. 8-19 by u, and considering only the positive dimensionless celerity c' :
Dividiendo la Ec. 8-19 por u, y teniendo en cuenta únicamente la celeridad adimensional positiva c' :
|
c c' = ___ = 1 + (1/F) u | (8-20) |
in which the Froude number F = u /(g h)1/2.
en el que el número de Froude F = u /(g h)1/2.
In the case of a reservoir, the water surface slope Sw ≅ 0,
the mean velocity
En el caso de un reservorio, la pendiente de la superficie del agua
Sw ≅ 0, la velocidad media
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8.3 MÉTODO DE INDICACIÓN DE CAPACIDAD
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The storage indication method is also known as the modified Puls method [1]. It is used to route streamflows through actual reservoirs, for which the relationship between outflow and storage is usually of a nonlinear nature.
El método de indicación de almacenamiento también se conoce como el método Puls modificado [1]. Se utiliza para los caudales de tránsito a través de reservorios actuales, para lo cual la relación entre el flujo de salida y el almacenamiento es por lo general de naturaleza no lineal.
The method is based on the differential equation of storage, Eq. 8-4. The discretization of this equation on the xt plane (Fig. 8-6) leads to Eq. 8-13. In the storage indication method, Eq. 8-13 is transformed to its equivalent form:
El método se basa en la ecuación diferencial de almacenamiento, Ec. 8-4. La discretización de esta ecuación en el plano xt(Fig. 8-6) conduce a la Ec. 8-13. En el método de indicación de almacenamiento, Ec. 8.13 se transforma en su forma equivalente:
|
2 S2
2 S1 ______ + O2 = I1 + I2 + ______ - O1 Δt Δt | (8-21) |
in which the unknown values (S2 and O2) are on the left side of the equation and the known values (inflows, initial outflow and storage) are on the right side. The left side of Eq. 8-21 is known as the storage indication quantity.
en el que los valores desconocidos (S2 y O2) están en el lado izquierdo de la ecuación y los valores conocidos flujo de (entradas, flujo de salida y almacenamiento inicial) están en el lado derecho. El lado izquierdo de la Ec. 8-21 se conoce como cantidad de indicación almacenamiento.
In the storage indication method, it is first necessary to assemble geometric and hydraulic reservoir data in suitable form. For this purpose, the following curves are prepared (Fig. 8-8):
- Elevation-storage,
- Elevation-outflow,
- Storage-outflow, and
- Storage indication-outflow.
En el método de indicación de almacenamiento, es necesario primero ensamblar los datos del reservorio geométrico e hidráulico en forma adecuada. Para este propósito, se preparan los siguientes curvas (Fig. 8-8):
- Elevación-almacenamiento,
- Elevación-Flujo de salida,
- Almacenamiento-Flujo de salida, y
- Indicación-Flujo de salida de almacenamiento.
For computer applications, these curves are replaced by digitized tables.
Para las aplicaciones informáticas, estas curvas son reemplazadas por mesas digitalizados.
Figure 8-8 Datos geométricos e hidráulicos para el método de indicación de almacenamiento. |
The elevation-storage relation is determined based on topographic information. The minimum elevation is that for which storage is zero, and the maximum elevation is the minimum elevation of the dam crest.
La relación de elevación-almacenamiento se determina basándose en la información topográfica. La elevación mínima es aquella para la que el almacenamiento es cero, y la elevación máxima es la elevación mínima de la cresta de la presa.
The elevation-outflow relation is determined based on the hydraulic properties of the outlet works, either closed conduit, overflow spillway, or a combination of the two. In the typical application, the reservoir pool elevation provides a head over the outlet or spillway crest, and the outflow can be calculated using an equation such as Eq. 8-8. When routing floods through emergency spillways, storage is alternatively expressed in terms of surcharge storage, i.e., the storage above a certain level, usually the emergency spillway crest elevation (Fig. 8-9).
La relación elevación-flujo de salida se determina en base a las propiedades hidráulicas de las obras de salida, ya sea conducto cerrado, vertedero de desbordamiento, o una combinación de los dos. En la aplicación típica, la elevación de la piscina del reservorio ofrece una carga sobre la salida o la cresta del aliviadero, y el flujo de salida se puede calcular utilizando una ecuación como la Ec. 8-8. Cuando las inundaciones de tránsito a través de los aliviaderos de emergencia, el almacenamiento se expresa alternativamente en términos de almacenamiento de sobrecarga, es decir, el almacenamiento por encima de un cierto nivel, por lo general la elevación de cresta del aliviadero de emergencia (Fig. 8-9).
Figure 8-9 Definiciónn de un esquema para volúmenes de almacenamiento del reservorio. |
Elevation-storage and elevation-outflow relations lead to the storage-outflow relation. In turn, the storage-outflow relation is used to develop the storage indication-outflow relation (Fig. 8-8). The storage indication variable is the left-hand side of Eq. 8-21. In general, the storage indication quantity is [(2S/Δt) + O], with S = storage, O = outflow, and Δt = time interval. To develop the storage indication-outflow relation, it is first necessary to select a time interval such that the resulting linearization of the inflow hydrograph remains a close approximation of the actual nonlinear shape of the hydrograph. For smoothly rising hydrographs, a minimum value of tp/Δt = 5 is recommended, in which tp is the time-to-peak of the inflow hydrograph. In practice, a computer-aided calculation would normally use a much greater ratio.
Las relaciones de elevación-almacenamiento y elevación-flujo de salida conducen a la relación de almacenamiento-flujo de salida. A su vez, la relación de almacenamiento-flujo de salida se utiliza para desarrollar la relación de indicación-flujo de salida del almacenamiento (Fig. 8-8). La variable de indicación de almacenamiento es el lado izquierdo de la Ec. 8-21. En general, la cantidad de indicación de almacenamiento es [(2S/Δt) + O], con S = almacenamiento, O = flujo de salida, y Δt = intervalo de tiempo. Para desarrollar la relación de almacenamiento indicación-flujo de salida, primero es necesario seleccionar un intervalo de tiempo tal que la linealización resultante del hidrograma de flujo de entrada sigue siendo una buena aproximación de la forma no lineal real del hidrograma. Para los hidrogramas que se elevan suavemente, un valor mínimo de tp/Δt = 5 se recomienda, en el que tp es el tiempo-pico del hidrograma de flujo de entrada. En la práctica, un cálculo asistido por computadora normalmente utiliza una relación mucho mayor.
Once the data has been prepared, Eq. 8-21 is used to perform the reservoir routing.
Una vez que los datos se han preparado, la Ec. 8-21 se utiliza para realizar el tránsito del reservorio.
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The storage-indication procedure consists of the following steps: El procedimiento de almacenamiento-indicación consta de los siguientes pasos:
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The computational procedure is illustrated in Example 8-2 using the same data as in Example 8-1. The results of Example 8-2 confirm that the storage indication method is applicable to linear reservoir data.
El procedimiento de cálculo se ilustra en el Ejemplo 8-2 usando los mismos datos que en el Ejemplo 8-1. Los resultados del Ejemplo 8-2 confirman que el método de indicación de almacenamiento es aplicable a los datos de reservas lineales.
Example 8-3 illustrates the application of the storage indication method to an actual reservoir featuring a nonlinear storage-outflow relation.
El Ejemplo 8-3 ilustra la aplicación del método de indicación de almacenamiento a un depósito actual que ofrece una relación de almacenamiento de flujo de salida no lineal.
Example 8-2.
Use the data in Example 8-1 to perform a reservoir routing by the storage indication method.
Utilizar los datos del Ejemplo 8-1 para realizar un tránsito del reservorio por el método de indicación de almacenamiento.
Since K = 2 h and the reservoir is linear, the outflow-storage relation is the following:
Dado que K = 2 h y el reservorio es lineal, la relación flujo de salida-almacenamiento es la siguiente:
in which outflow O is in cubic meters per second and storage S is in (cubic meters per second)-hour for computational convenience.
Selecting Δt = 1 h as in the previous example, the storage indication variable is [(2S/Δt + O] = 5 (O), from which
en el que el flujo de salida O es en metros cúbicos por segundo y almacenamiento
S está en (metros cúbicos por segundo)-hora para la conveniencia computacional.
Seleccionando Δt = 1 h como en el ejemplo anterior, la variable de indicación
almacenamiento es [(2S/Δt + O] = 5 (O), del cual
The calculations are shown in Table 8-3.
Los cálculos se muestran en la Tabla 8-3.
At t = 0, the counter is set at n = 1, the outflow (Col. 5) is 100 m3/s (baseflow), and the storage indication quantity (Col. 4) is: 100 × 5 = 500 m3/s.
Therefore, Col. 3 is: 500 - (2 × 100) = 300 m3/s.
En t = 0, el contador se fija en n = 1, el flujo de salida (Col. 5) es
100 m3/s (flujo de base), y la cantidad de indicación de almacenamiento (Col. 4) es:
100 × 5 = 500 m3/s.
Por lo tanto, la Col. 3 es: 500 - (2 × 100) = 300 m3/s.
For n = 1, between t = 0 and t = 1, Eq. 8-21 is used to calculate the storage indication at
Para n = 1, entre t = 0 y t = 1, Ec. 8-21 es usado
para calcular la indicación de almacenamiento en
The counter is incremented by 1 and the recursive procedure is continued until the outflow hydrograph ordinate (Col. 5) is within 5% of baseflow discharge (100 m3/s).
El contador se incrementa en 1 y el procedimiento recursivo se continúa hasta que la ordenada del hidrograma de flujo de salida (Col. 5) está dentro del 5% de la descarga del flujo de base
(100 m3/s).
The results of Table 8-3, Col. 5 are confirmed to be the same as those of Table 8-2, Col. 6.
Los resultados de la Tabla 3.8, Col. 5 se confirman ser los mismos que los de la Tabla 8-2, Col. 6.
ONLINE CALCULATION.
Using ONLINE ROUTING02, the answer
is essentially the same as that of Col. 5, Table 8-3.
CÁLCULO EN LÍNEA.
Usando ONLINE ROUTING02,
la respuesta es esencialmente la misma como la de la Col. 5, Tabla 8-3.
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Ejemplo 8-3.
The design of an emergency spillway calls for a broad-crested weir of width L = 10 m; rating coefficient Cd = 1.7; and rating exponent 1.5 (Eq. 8-12).
The spillway crest is at elevation 1070 m.
Above this level, the reservoir walls can be considered to be vertical, with a surface area of 100 ha.
The dam crest is at elevation 1076 m.
Baseflow is 17 m3/s, and initially the reservoir level is at elevation 1071 m.
Route the following design hydrograph through the reservoir.
El diseño de un vertedero de emergencia requiere un vertedero de cresta ancha
L = 10 m; coeficiente de la curva Cd = 1.7; y el exponente de la curva
1.5 (Ec. 8-12). La cresta del aliviadero está en la elevación 1070 m.
Por encima de este nivel, las paredes del reservorio pueden ser considerados como vertical, con una
área de superficie de 100 ha. La cresta de la presa está en la elevación 1076 m. El flujo de base es de 17 m3/s, y en un principio el nivel del reservorio está en la
elevación 1071 m. Transita el siguiente hidrograma de diseño a través del reservorio.
What is the maximum pool elevation reached?
¿Cuál es la elevación máxima alcanzada del estanque?
The calculations of the storage indication function are shown in Table 8-4.
Los cálculos de la función de indicación de almacenamiento se muestran en la Tabla 8-4.
Column 1 shows water surface elevations, from 1070 to 1076.
La Columna 1 muestra las elevaciones de la superficie del agua, de 1070 a 1076.
Column 2 shows the head above spillway crest.
La Columna 2 muestra la carga por encima de la cresta del aliviadero.
Column 3 shows the outflows, calculated by the following formula:
La Columna 3 muestra los flujos de salida, calculados por la siguiente fórmula:
Column 4 shows the storage volumes in cubic meters above spillway crest elevation (i.e.,
surcharge storage), calculated as the product of reservoir surface area (100 ha) times head above spillway crest.
La columna 4 muestra los volúmenes de almacenamiento en metros cúbicos por encima de la elevación de la cresta del aliviadero (es decir, el almacenamiento de pago), calculado como el producto de la superficie del reservorio (100 ha) veces la carga por encima de la cresta del aliviadero.
Column 5 shows storage volumes in (cubic meters per second)-hour.
A time interval Δt = 1 h is appropriate for this example.
La columna 5 muestra los volúmenes de almacenamiento en (metros cúbicos por segundo) horas. Un intervalo de tiempo Δt = 1 h es apropiado para este ejemplo.
Column 6 shows the storage indication quantities [(2S/ Δt + O ], in m3/s.
La Columna 6 muestra las cantidades de indicación de almacenamiento [(2S/ Δt + O ], en m3/s.
Figure 8-10 shows the storage indication versus outflow relation (storage-indication function).
The routing is summarized in Table 8-5.
La Fig. 8-10 muestra la indicación de almacenamiento frente la relación de flujo de salida (la función de almacenamiento de indicación). El tránsito se resume en la Tabla 8-5.
Column 1 shows time.
La Columna 1 muestra el tiempo.
Column 2 shows the inflow hydrograph.
La Columna 2 muestra el hidrograma de flujo de entrada.
Column 3 shows the quantity [ (2S / Δt ) - O ].
La Columna 3 muestra la cantidad [ (2S / Δt ) - O ].
Column 4 shows the storage indication
quantity [ (2S / Δt ) + O ].
La Columna 4 muestra la cantidad de indicación de almacenamiento
[ (2S / Δt ) + O ].
Column 5 shows the calculated outflow.
La Columna 5 muestra el flujo de salida calculado.
The recursive procedure is the same as in the previous example.
The initial outflow (baseflow) is 17 m3/s;
the initial storage indication value is 572.56 m3/s; the initial value of Col. 3 is 538.56 m3/s. The next storage indication value is 17 + 20 + 538.56 = 575.56 m3/s, which through Fig. 8-5 leads to an outflow of 17.1 m3/s.
The recursive procedure continues until the outflow has substantially reached baseflow conditions.
To calculate the maximum pool elevation, use Eq. 8-24 and solve for H with the peak outflow value of 72.9 m3/s.
This results in a maximum head of 2.64 m above the spillway crest.
Therefore, the maximum pool elevation is: 1070.0 + 2.64 = 1072.64 m.
El procedimiento recursivo es el mismo que en el ejemplo anterior.
El flujo de salida inicial (flujo de base) es de 17 m3/s;
el valor de indicación de almacenamiento inicial es
572.56 m3/s; el valor inicial de la Col. 3 es 538.56 m3/s.
El siguiente valor de indicación de almacenamiento es 17 + 20 + 538.56 = 575.56 m3/s, que a través de la Fig. 8-5 conduce a un flujo de salida de 17.1 m3/s.
El procedimiento recursivo continúa hasta que el flujo de salida haya alcanzado sustancialmente las condiciones de flujo de base. Para calcular la elevación máxima del estanque, utilizar la Ec. 8-24 y resolver para H con el valor de flujo de salida máximo de 72.9 m3/s.
Esto resulta en una carga máxima de 2.64 m por encima de la cresta del aliviadero. Por lo tanto, la elevación máxima del estanque es: 1070.0 + 2.64 = 1072.64 m.
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ONLINE CALCULATION.
Using ONLINE ROUTING03, the answer
is very close to that of Col. 5, Table 8-5. Usando ROUTING03 L&IACUTE;NEA, la respuesta es muy cercana a la de Col. 5, Tabla 8-5.
CÁLCULO EN LÍNEA.
Usando ONLINE ROUTING03,
la respuesta es muy cerca a la de la Col. 5, Tabla 8-5.
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Figure 8-10 Storage indication function: Example 8-3./ Figura 8-10 Función de indicación de almacenamiento: Ejemplo 8-3. |
8.4 CONTROL DEL FLUJO DE SALIDA
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Most large reservoirs have some type of outflow control, wherein the amount of outflow is regulated by gated spillways. In this case, the prescribed outflow is determined by both hydraulic conditions and operational rules. Operational rules take into account the various uses of water. For instance, a multipurpose reservoir may be designed for hydropower generation, flood control, irrigation, and navigation.
La mayoría de los reservorios grandes tienen algún tipo de control de flujo de salida, donde la cantidad de flujo de salida está regulada por aliviaderos cerrados. En este caso, el flujo de salida prescrito se determina por ambas condiciones hidráulicas y las normas operativas. Las reglas operacionales tienen en cuenta los distintos usos del agua. Por ejemplo, un reservorio multipropósito puede ser diseñado para la generación de energía hidroeléctrica, control de inundaciones, el riego y la navegación.
For hydropower generation, the reservoir pool level is kept within a narrow range, usually close to the optimum operating level of the installation. On the other hand, flood-control operation may require that a certain storage volume be kept empty during the flood season in order to receive and attenuate the incomIng floods. Flood-control operations also require that the reservoir releases be kept below a certain maximum, usually taken as the flow corresponding to bank-full stage. Irrigation requirements may vary from month to month depending on the consumptive needs and crop patterns. For navigation purposes, outflow should be a nearly constant value that will ensure a minimum draft downstream of the reservoir.
Para la generación de energía hidroeléctrica, el nivel del estanque del reservorio se mantiene dentro de un rango estrecho, por lo general cerca del nivel de funcionamiento óptimo de la instalación. Por otra parte, la operación de control de inundaciones puede requerir que un volumen de almacenamiento seguro se mantendrá vacía durante la temporada de inundaciones con el fin de recibir y atenuar las inundaciones entrantes. Las operaciones de control de inundaciones también requieren que los comunicados de los reservorios se mantengan por debajo de un cierto máximo, por lo general se toma como el flujo correspondiente al nivel del banco completo. Los requerimientos de riego pueden variar de mes a mes dependiendo de las necesidades de consumo y patrones de cultivo. Para los propósitos de navegación, el flujo de salida debería ser un valor casi constante que garantice un calado mínimo aguas abajo del reservorio.
Reservoir operational rules are designed to take into account the various water demands. These are often conflicting and, therefore, compromises must be reached. Multipurpose reservoirs allocate reservoir volumes to the different uses. In this way, operational rules may be developed to take into account the requirements of each use (Fig. 8-11). In general, outflow from a reservoir with gated outlets is determined by prescribed operational policies. In tum, the latter are based on the current level of storage, incoming flow, and downstream flow requirements.
Las reglas de operación del reservorio están diseñados para tener en cuenta las diversas demandas de agua. Estos son a menudo contradictorios y, por lo tanto, los compromisos deben alcanzarse. Los reservorios multipropósito asignan volúmenes de reservorio para los diferentes usos. De esta manera, las normas de funcionamiento pueden ser desarrollados para tener en cuenta las necesidades de cada uso (Fig. 8-11). En general, el flujo de salida de un reservorio con salidas cerradas está determinado por las políticas operacionales prescritos. En tum, esta última se basan en el nivel actual de almacenamiento, el flujo entrante, y los requerimientos de flujo de aguas abajo.
Figure 8-11 Tucurui Dam, on the Tocantins River, Para, Brazil./Presa Tucurui, en el Río Tocantins, Para, Brasil. |
The differential equation of storage can be used to route flows through reservoirs with controlled outflow (Fig. 8-12). In general, the outflow can be either: (1) uncontrolled (ungated), (2) controlled (gated), or (3) a combination of controlled and uncontrolled. The discretized equation, including controlled outflow, is:
La ecuación diferencial de almacenamiento puede ser utilizado para transitar flujos a través de reservorios con flujo de salida controlada (Fig. 8-12). En general, el flujo de salida puede ser: (1) no controlada (sin compuerta), (2) controlada (cerrada), o (3) una combinación de controlados y no controlados. La ecuación discretizada, incluyendo el flujo de salida controlada, es:
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I1 + I2 O1 + O2 S2 - S1 _________ - __________ - Ōr = _________ 2 2 Δt | (8-25) |
in which Ōr is the mean regulated outflow during the time interval Δt. Equation 8-23 can be expressed in storage indication form:
en la que Ōr es la media del flujo de salida regulada durante el intervalo de tiempo Δt. La ecuación 8-23 se puede expresar en forma de indicación de almacenamiento:
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2 S2
2 S1 ______ + O2 = I1 + I2 + ______ - O1 - 2 Ōr Δt Δt | (8-26) |
With Ōr known, the solution proceeds in the same way as with the uncontrolled outflow case. In the case where all the outflow is controlled, Eq. 8-23 reduces to:
Con Ōr conocido, la solución procede de la misma manera como en el caso de flujo de salida incontrolada. En el caso en el que se controla todo el flujo de salida, Ec. 8-23 se reduce a:
|
2 S2
2 S1 ______ = I1 + I2 + ______ - 2 Ōr Δt Δt | (8-27) |
Furthermore, Eq. 8-27 is expressed as follows:
Además, la Ec. 8-27 se expresa como sigue:
|
Δt S2 = S1 + ______ (I1 + I2) + - (Δt) Ōr 2 | (8-28) |
by which the storage volume can be updated based on average inflows and mean regulated outflow. Other requirements, such as estimates of reservoir evaporation where warranted (i.e., in semiarid and arid regions) may be implemented to properly account for the storage volumes.
por el cual el volumen de almacenamiento puede ser actualizada basada en el promedio de los flujos de entrada y la media de los flujos de salida regulada. Otros requerimientos, como las estimaciones de la evaporación del reservorio cuando se justifique (es decir, en las regiones semiáridas y áridas) pueden implementarse para dar cuenta adecuadamente de los volúmenes de almacenamiento.
Figure 8-12 Cresta Dam, on the North Fork Feather River, Plumas County, California./Presa de la Cresta, en el Río North Fork Feather, Plumas County, California. |
Rating of Gated Spillways / Curva de los Vertederos Cerrado
A typical rating of a gated spillway is shown in Fig. 8-13 [5]. Outflow discharge (abscissas) is a function of reservoir water surface elevation (ordinates) and gate opening. Each curve represents a different gate opening. Also shown is the spillway rating when all gates are fully open.
Una curva típica de un vertedero cerrado se muestra en la Fig. 8-13 [5]. La descarga de flujo de salida (abscisas) es una función de la elevación de la superficie del agua del reservorio (ordenadas) y apertura de la puerta. Cada curva representa una apertura de la compuerta diferente. También se muestra la curva del vertedero cuando todas las compuertas están completamente abiertas.
Figure 8-13 Example of rating of gated spillway / Ejemplo de la curva del vertedero con compuerta [Click here / Presione aquí ⇔ ⇔ to enlarge the table] [5]../ para maximizar la tabla |
8.5 EMBALSES DE DETENCIÓN
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As rural areas become urbanized, storm runoff increases in both peak and volume. The paving of formerly rural lands effectively decreases hydrologic abstractions, resulting in marked increases in storm runoff volume. To compound the problem, paving decreases friction and accelerates runoff concentration, shortening the time of concentration and increasing peak flows (Section 2.4). An accumulation of many of these changes in short-term hydrologic response at the local level may affect the magnitude and frequency of floods at downstream sites.
Como las áreas rurales llegan a ser urbanizadas, la escorrentía de tormenta aumenta tanto en el pico y el volumen. La pavimentación de tierras antiguamente rurales disminuye efectivamente abstracciones hidrológicas, dando lugar a un notable incremento en el volumen de escorrentía de las tormentas. Para agravar el problema, la pavimentación disminuye la fricción y acelera la concentración de la escorrentía, acortando el tiempo de concentración y el aumento de los flujos máximos (Sección 2.4). Una acumulación de muchos de estos cambios en la respuesta hidrológica a corto plazo a nivel local puede afectar a la magnitud y frecuencia de las inundaciones en los sitios de aguas abajo.
Local governments are enacting regulations to control and manage changes in short-term hydrologic response which may be attributed to land development. These changes are often referred to as hydromodification. A typical control strategy requires that post-development peak flows do not exceed pre-development peak flows, for one or more storm frequencies at specified sites. This is accomplished by storing the storm water to decrease the calculated post-development peak flow (prior to attenuation) to a level dictated by local regulation, usually the pre-development peak flow.
Los gobiernos locales están promulgando reglamentos para controlar y gestionar los cambios en la respuesta hidrológica a corto plazo que pueden ser atribuidos al desarrollo de la tierra. Estos cambios se refieren a menudo como hidromodificación. Una estrategia de control típico requiere que los flujos pico de post-desarrollo no superan los flujos máximos de pre-desarrollo, para una o más frecuencias de tormenta en los lugares especificados. Esto se logra mediante el almacenamiento del agua de lluvia para disminuir el flujo máximo post-desarrollo calculado (antes de la atenuación) a un nivel dictado por la regulación local, por lo general el flujo máximo de pre-desarrollo.
A detention basin (Fig. 8-14) is a small reservoir, built typically in an urban setting, designed to hold and diffuse storm runoff to mitigate and reduce regional downstream floods and channel erosion. As societies learn to recognize the role of anthropogenic activities on floods, attention is increasingly being paid to flood detention and retention as an effective flood control strategy.
Una cuenca de detención (Fig. 8-14) es un pequeño reservorio, construido normalmente en un entorno urbano, diseñado para retener y difundir la escorrentía de tormenta para mitigar y reducir las inundaciones regionales aguas abajo y la erosión del canal. Medida que las sociedades aprenden a reconocer el papel de las actividades antropogénicas sobre inundaciones, cada vez se está prestando atención a la detención y retención de las inundaciones como una estrategia eficaz de control de las inundaciones.
Figure 8-14 A detention basin in an urban area./Figura 8-14 Una cuenca de detención en una área urbana. |
The detention basin is a widely used method for controlling peak discharge in urban areas. It is generally the least expensive and most reliable of the measures that are usually considered for controlling storm runoff [6]. It can be designed to fit a wide variety of sites and can accomodate multiple-outlet spillways to meet specific requirements for multifrequency control of outflow. The design of a detention basin, like that of any reservoir, calls for routing of the inflow hydrograph through the structure to determine the required storage volume and the dimensions of the outlet structures. Proprietary (commercial) and nonproprietary (government) software packages are available for routing floods through detention basins, either as stand-alone structures, or as part of a network of detention basins, channels, and other structural flood control measures.
La cuenca de detención es un método ampliamente utilizado para el control de la descarga máxima en las áreas urbanas. Por lo general, el menor es caro y más fiable de las medidas que normalmente se consideran para el control de la escorrentía de tormenta [6]. Puede ser diseñado para adaptarse a una amplia variedad de sitios y puede acomodar aliviaderos de salidas múltiples para cumplir los requisitos específicos para el control multifrecuencia del flujo de salida. El diseño de una cuenca de detención, como el de cualquier reservorio, requiere del tránsito de un hidrograma de flujo de entrada a través de la estructura para determinar el volumen de almacenamiento requerido y las dimensiones de las estructuras de salida. Existen paquetes de software de propietarios (comerciales) y no propietarios (gubernamentales) para transitar las inundaciones a través de las cuencas de detención, ya sea como estructuras independientes, o como parte de una red de cuencas de detención, canales y otras medidas estructurales de control de inundaciones.
TR-55 Storage Volume for Detention Basins
The USDA Natural Resources Conservation Service (NRCS) has developed a method to estimate storage volume for detention basins. The method, referred to as TR-55 detention basin, is recommended for preliminary design, in lieu of more elaborate routing techniques. The method provides an expedient way to estimate the effects of temporary detention on peak discharges. It may be adequate for final design of small detention basins.
El Servicio de Conservación de Recursos Naturales del USDA (NRCS) ha desarrollado un método para estimar el volumen de almacenamiento para las cuencas de detención. El método, denominado como cuenca de detención TR-55, se recomienda para el diseño preliminar, en lugar de técnicas de enrutamiento más elaboradas. El método proporciona una manera conveniente para estimar los efectos de la detención temporal de descargas máximas. Puede ser adecuado para el diseño final de las cuencas de detención pequeñas.
The following are defined:
- Storm runoff volume Vr
- Peak inflow discharge Qi
- Peak outflow discharge Qo
- Detention basin storage volume Vs .
A continuación se definen:
- Volumen de escorrentía de tormenta Vr
- Descarga de flujo de entrada pico Qi
- Descarga de flujo de salida pico Qo
- Volumen de almacenamiento de la cuenca de detención Vs .
The storm runoff volume Vr is obtained by multiplying the storm runoff depth times the catchment area. The peak inflow discharge Qi is taken as the post-development peak flow, prior to attenuation with the detention basin. The peak inflow discharge is calculated with the TR-55 graphical or tabular methods (Chapter 5) [6]. The peak outflow discharge Qo is normally taken as the pre-development peak flow.
El volumen de escorrentía de tormenta Vr se obtiene multiplicando la profundidad de escorrentía de tormenta por el área de la cuenca. La descarga del flujo de entrada pico Qi se toma como el flujo máximo post-desarrollo, antes de la atenuación con la cuenca de detención. La descarga del flujo de entrada pico se calcula con los métodos gráficos o tabulares TR-55 (Capítulo 5) [6]. La descarga de flujo de salida pico Qo es normalmente como el flujo máximo de pre-desarrollo.
Figure 8-15 is used to estimate Vs when Vr, Qi and Qo are known. Alternatively, this figure can be used to estimate Qo when Vs, Vr, and Qi are known.
La Figura 8-15 se utiliza para estimar Vs cuando Vr, Qi y Qo son conocidos. Alternativamente, esta figura puede ser utilizado para estimar Qo cuando Vs, Vr, y Qi son conocidos.
Figure 8-15 TR-55 design chart to calculate storage volume for a detention basin [6]./ Gráfico de diseño TR-55 para calcular el volumen de almacenamiento de una cuenca de detención [6]. |
The TR-55 detention basin method is based on average storage and routing effects for many structures. The curves shown in Fig. 8-15 depend on the relationship between available storage, outflow device, inflow volume, and shape of the inflow hydrograph. When the required storage volume (Vs) is small, the shape of the outflow hydrograph is sensitive to the rate-of-rise of the inflow hydrograph. In this case, parameters such as rainfall volume, curve number, and time of concentration become especially significant. Conversely, when the required storage volume is large, the shape of the outflow hydrograph is little affected by the rate-of-rise of the outflow hydrograph. In this case, the outflow hydrograph is controlled by the hydraulics of the outflow device, and the procedure yields more consistent results [6].
El método de cuenca retención TR-55 se basa en el promedio de almacenamiento y efectos de tránsito para muchas estructuras. Las curvas mostradas en la Fig. 8-15 dependen de la relación entre el almacenamiento disponible, el dispositivo de flujo de salida, el volumen de flujo de entrada, y la forma del hidrograma de flujo de entrada. Cuando el volumen de almacenamiento requerido (Vs) es pequeña, la forma del hidrograma de flujo de salida es sensible al aumento de la velocidad de flujo de entrada del hidrograma. En este caso, los parámetros como el volumen de las precipitaciones, número de curva, y el tiempo de la concentración se vuelven especialmente significativo. A la inversa, cuando el volumen de almacenamiento requerido es grande, la forma del hidrograma de salida se ve poco afectado por el aumento de la velocidad de del hidrograma de salida. En este caso, el hidrograma de flujo de salida se controla mediante el sistema hidráulico del dispositivo de flujo de salida, y el procedimiento produce resultados más consistentes [6].
The procedure is recommended for final design if an error in storage of 25 percent may be tolerated. The method may significantly overestimate the required storage capacity, because it is biased to prevent undersizing of outflow devices. Detailed hydrograph analysis and reservoir routing (Section 8.3) will generally result in reduced project costs.
Se recomienda el procedimiento para el diseño final si un error en el almacenamiento del 25 por ciento puede ser tolerado. El método puede sobreestimar significativamente la capacidad de almacenamiento necesaria, porque está sesgado para evitar infradimensión de los dispositivos de flujo de salida. Los análisis del hidrograma detallado y el tránsito del reservorio (Sección 8.3), generalmente resultará en costos reducidos del proyecto.
Ejemplo 8-4.
A development is planned for a 30-ha catchment in Colorado and a detention basin is needed to reduce the impact of the development on downstream flood flows.
The existing concrete-lined channel has a capacity of 5 m3/s. The planned development will produce a storm runoff depth of 85 mm and a peak discharge of 10 m3/s at the catchment outlet.
Size a detention basin to reduce the post-development peak flow to pre-development conditions.
Un desarrollo está previsto para una cuenca de 30 ha en Colorado y se necesita una cuenca de retención para reducir el impacto del desarrollo de los flujos de inundación aguas abajo. El canal revestido de concreto existente tiene una capacidad de 5 m3/s. El desarrollo planificado producirá una profundidad de escorrentía de tormenta de 85 mm y una descarga máxima de m3/s en la salida de la cuenca. Tamaño de una cuenca de retención para reducir el flujo máximo post-desarrollo para condiciones de predesarrollo.
The ratio of peak outflow to peak inflow, i.e., pre-development peak flow to unattenuated post-development
peak flow, is: Qo / Qi = 5/10 = 0.5.
La relación de flujo de salida pico al flujo de entrada pico, es decir, el flujo pico de pre-desarrollo al flujo pico post-desarrollo no atenuado, es: Qo / Qi = 5/10 = 0.5.
From Fig. 8-13, for a Type II storm (Colorado): Vs / Vr = 0.277.
De la Fig. 8-13, para una tormenta de Tipo II (Colorado):
Vs / Vr = 0.277.
The storm runoff volume is: Vr = 300000 m2 × 0.085 m = 25500 m3.
El volumen de escorrentía de tormenta es: Vr = 300000 m2 × 0.085 m = 25500 m3.
Therefore, the detention basin storage volume is: Vs = 0.277 × 25500 = 7063.5 m3.
Por lo tanto, el volumen de almacenamiento de la cuenca de retención es:
Vs = 0.277 × 25500 = 7063.5 m3.
ONLINE CALCULATION.
Using ONLINE TR-55 DETENTION, the answer
is 7063.5 m3, which is the same as the hand calculation.
CÁLCULO EN LÍNEA.
Usando ONLINE TR-55 DETENTION, la respuesta es 7063.5 m3, que es el mismo como el del cálculo manual.
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PREGUNTAS
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What is reservoir routing?
¿Qué es el tránsito del reservorio?
What is a linear reservoir?
¿Qué es un reservorio lineal?
What is the proportional or Sutro® spillway?
¿Qué es el aliviadero proporcional o Sutro®?
What is the differential equation of storage? What principle is it based on?
¿Qué es la ecuación diferencial de almacenamiento? ¿En qué principio se basa?
What is the xt plane?
¿Cuál es el plano xt?
Above what value of the storage constant K will one of the routing coefficients be negative?
¿Por encima de qué valor de la constante K de almacenamiento será uno de los coeficientes de tránsito negativo?
Explain why in reservoir routing with uncontrolled outflow, the peak outflow occurs when inflow and outflow coincide.
Explique por qué el tránsito del reservorio con flujo de salida no controlada, el flujo de salida pico se produce cuando los flujos de entrada y salida coinciden.
Explain why there is no lag between inflow and outflow in reservoir routing.
Explique por qué no hay un desfase entre el flujo de entrada y el flujo de salida en el tránsito del reservorio.
What is the storage indication quantity?
¿Cuál es la cantidad de indicación de almacenamiento?
What is an appropriate value of time interval to choose in reservoir routing?
¿Qué es un valor apropiado de intervalo de tiempo para elegir en el tránsito de reservorios?
What is surcharge storage?
¿Qué es el almacenamiento de sobrecarga?
Name three applications of reservoir routing.
Nombrar tres aplicaciones de tránsito de reservorios.
What is a detention basin? When is it used?
¿Qué es una cuenca de detención? ¿Cuándo se utiliza?
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PROBLEMAS
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Route the following inflow hydrograph through a linear reservoir:
Transita el siguiente hidrograma de flujo de entrada a través de un reservorio lineal:
Time / Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 0 10 20 30 40 50 40 30 20 10 0 Assume baseflow = 0 m3/s, K = 3 h, Δt = 1 h.
Asumir la base de flujo = 0 m3/s, K = 3 h, Δt = 1 h.
Route the following triangular inflow hydrograph through a linear reservoir: peak inflow = 120 m3/s, baseflow = 0 m3/s, time-to-peak = 6 h, time base = 16 h, storage constant K = 2 h, and time interval Δt = 1 h.
Transitar el siguiente hidrograma de flujo de entrada triangular a través de un reservorio lineal: flujo de entrada pico = 120 m3/s, flujo de base = 0 m3/s, tiempo-pico = 6 h, tiempo de base = 16 h, almacenamiento constante K = 2 h, y el tiempo del intervalo Δt = 1 h.
Route the following inflow hydrograph through a linear reservoir.
Transitar el siguiente hidrograma de flujo de entrada a través de un reservorio lineal.
Time/ Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 10 20 50 80 90 100 90 60 50 40 30 20 10 Assume baseflow = 10 m3/s, K = 4 h, Δt = 1 h.
Asumir el flujo base = 10 m3/s, K = 4 h, Δt = 1 h.
Develop a spreadsheet to route a triangular inflow hydrograph through a linear reservoir. Inputs to the program are the following: peak inflow, baseflow, time-to-peak, time base, storage constant, and time interval. Test your work using Problem 8- 2.
Desarrollar una hoja de cálculo para transitar un hidrograma de flujo de entrada triangular a través de un reservorio lineal. Las entradas en el programa son los siguientes: flujo de entrada pico, flujo de base, tiempo a pico, base de tiempo, el almacenamiento constante, y el intervalo de tiempo. Prueba tu trabajo utilizando el Problema 8-2.
Use the spreadsheet developed in Problem 8-4 to route the following inflow hydrograph: peak inflow = 750 m3/s, baseflow = 50 m3/s, time-to-peak = 3 h, time base = 8 h, storage constant
K = 1.5 h, time interval Δt = 0.5 h.Utilizar la hoja de cálculo desarrollada en el Problema 8-4 para transitar el siguiente hidrograma de flujo de entrada: flujo de entrada pico = 750 m3/s, flujo de base 50 m3/s, tiempo pico = 3 h, base de tiempo = 8 h, constante de almacenamiento
K = 1.5 h, intervalo de tiempo Δt = 0.5 h.Develop a spreadsheet to route an inflow hydrograph of arbitrary shape through a linear reservoir. Inputs are the following: inflow hydrograph ordinates, baseflow, reservoir storage constant, and time interval. Test your work using Problem 8-3.
Desarrollar una hoja de cálculo para transitar un hidrograma de flujo de entrada de forma arbitraria a través de un reservorio lineal. Las entradas son las siguientes: las ordenadas del hidrograma de flujo de entrada, flujo de base, constante de almacenamiento del reservorio, y el intervalo de tiempo. Prueba tu trabajo utilizando el Problema 8-3.
Use the spreadsheet developed in Problem 8-6 to study the sensitivity of the outflow hydrograph to the chosen value of storage constant K. Use the following inflow hydrograph:
Utilizar la hoja de cálculo desarrollada en el aproblema 8-6 para estudiar la sensibilidad del hidrograma de flujo de salida al valor elegido de la constante de almacenamiento K. Utilizar el siguiente hidrograma de flujo de entrada:
Time / Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 0 10 30 50 80 100 90 60 40 30 20 10 0 Assume baseflow = 0 m3/s, and Δt = 1 h. Report calculated peak outflow and time-to-peak for (a) K = 1 h, (b) K = 2 h, (c) K = 3 h, and (d) K = 4 h. Verify your results using the online calculator ONLINE ROUTING01.
Asumir el flujo de base = 0 m3/s, y Δt = 1 h. Reportar el flujo de salida pico calculado y el tiempo-pico para (a) K = 1 h, (b) K = 2 h, (c) K = 3 h, y (d) K = 4 h. Verificar tus resultados usando la calculadora en línea ONLINE ROUTING01.
Using a spreadsheet, solve Problem 8-1 by the storage indication method. Verify with ONLINE ROUTING02.
Usando una hoja de cálculo, resolver el Problema 8-1 por el método de indicación de almacenamiento. Verificar con ONLINE ROUTING02.
Using a spreadsheet, solve Problem 8-2 by the storage indication method. Verify with ONLINE ROUTING02.
Usando una hoja de cálculo, resolver el Problema 8-2 por el método de indicación de almacenamiento. Verificar con ONLINE ROUTING02.
Using a spreadsheet, solve Problem 8-3 by the storage indication method. Verify with ONLINE ROUTING02.
Usando una hoja de cálculo, resolver el Problema 8-3 por el método de indicación de almacenamiento. Verificar con ONLINE ROUTING02.
Use ONLINE ROUTING03 to solve the following reservoir routing problem: emergency spillway width L = 15 m, rating coefficient Cd = 1.886, rating exponent y = 1.5, emergency spillway crest elevation = 730 m, dam crest elevation = 735 m, initial pool elevation = 730.5 m, baseflow = 10 m3/s. At spillway crest elevation, the reservoir storage is 3,000,000 m3, increasing linearly to 4,000,000 m3 at dam crest elevation. The inflow hydrograph is the following:
Usar ONLINE ROUTING03 para resolver el siguiente problema de tránsito del reservorio: ancho del aliviadero de emergencia L = 15 m, coeficiente de la curva Cd = 1.886, exponente de la curva y = 1.5, elevación de cresta del aliviadero de emergencia = 730 m, elevación de la cresta de la presa = 735 m, elevación del estanque inicial = 730.5 m, base de flujo = 10 m3/s. En la elevación de cresta del aliviadero, el almacenamiento del reservorio es de 3,000,000 m3, aumentando linealmente hasta 4,000,000 m3 a la elevación de la cresta de la presa. El hidrograma de flujo de entrada es el siguiente:
Time/ Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 10 30 70 150 210 250 170 110 70 50 30 20 10 Set Δt = 1 h. Report peak outflow, time-to-peak, maximum pool elevation, and effective freeboard.
Establecer Δt = 1 h. Reportar el flujo de salida pico, tiempo hasta-pico, elevación del estanque máxima, y el bordo libre eficaz.
Using the data of Problem 8-11, modify the volumetric characteristics of the reservoir to the following: storage at spillway crest elevation, 6,000,000 m3; storage at dam crest elevation, 8,000,000 m3. Run ONLINE ROUTING03 using Δt = 1 h. Report peak outflow, time-to-peak, maximum pool elevation, and effective freeboard. Compare with the results of Problem 8-11, explaining the differences.
Utilizando los datos del Problema 8.11, modificar las características volumétricas del reservorio a lo siguiente: el almacenamiento en la elevación de la cresta del aliviadero, 6,000,000 m3; almacenamiento en la elevación de la cresta, 8,000,000 m3. Run ONLINE ROUTING03 using Δt = 1 h. Informar el flujo de salida pico, tiempo-pico, la elevación máxima del estanque , y y el bordo libre eficaz. Comparar con los resultados del Problema 8-11, explicar las diferencias.
Determine the actual freeboard for the following dam, reservoir, and flood conditions: dam crest elevation = 125 m; emergency spillway crest elevation = 120 m; coefficient of spillway rating Cd = 1.7; exponent of spillway rating y = 1.5; width of emergency spillway (rectangular cross section) L = 18 m.
Determinar el bordo libre actual para la siguiente presa, reservorio, y las condiciones de inundación: la elevación de la cresta de la presa = 125 m; elevación de la cresta del aliviadero de emergencia = 120 m; coeficiente de la curva del aliviadero Cd = 1.7; exponente de la curva del aliviadero y = 1.5; ancho del aliviadero de emergencia (sección transversal rectangular) L = 18 m.
Elevation-storage relation:
Relación elevación-almacenamiento:
Elevation / Elevación (m) 120 121 122 123 124 125 Storage / Almacenamiento (m3) 3,000,000 3,050,000 3,150,000 3,350,000 3,750,000 4,250,000 Inflow hydrograph to reservoir:
Hidrograma del flujo de entrada al reservorio:
Time / Tiempo(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 0 10 15 30 55 85 105 125 150 135 110
Time / Tiempo (h) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Inflow / Flujo de Entrada (m3/s) 95 72 55 38 29 14 9 7 2 1 0 Assume the initial reservoir pool level at spillway crest. Use ONLINE ROUTING03.
Asumir el nivel del estanque del reservorio inicial en la cresta del aliviadero. Usar ONLINE ROUTING03.
Design the emergency spillway width L (to a 0.1 m accuracy) for the following dam, reservoir, and flood conditions: dam crest elevation = 483 m; emergency spillway crest elevation = 475 m; coefficient of spillway rating = 1.7; exponent of spillway rating = 1.5.
Diseñar el ancho de aliviadero de emergencia L (con una precisión de 0.1 m) para la siguiente presa, reservorio y condiciones de inundación: elevación de la cresta de la presa = 483 m; elevación de la cresta del aliviadero de emergencia = 475 m; coeficiente de la curva del aliviadero = 1.7; exponente de la curva del aliviadero = 1.5.
Elevation-storage relation:
Relación elevación-almacenamiento:
Elevation / Elevación (m) 475 477 479 481 483 Storage / Almacenamiento (m3) 5100,000 5300,000 5600,000 6400,000 7600,000 Inflow hydrograph to reservoir:
Hidrograma del flujo de entrada al reservorio:
Time/ Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Inflow / Flujo de entrada (m3/s) 0 10 30 50 90 150 250 350 280 210 190 170 130
Time / Tiempo (h) 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Inflow / Flujo de entrada (m3/s) 100 90 75 50 40 30 15 10 5 2 1 0 Assume minimum design freeboard = 3 m, and initial reservoir pool level at spillway crest. Use ONLINE ROUTING03.
Asumir el bordo libre mínimo de diseño = 3 m, y el nivel del estanque del reservorio inicial en la cresta del aliviadero. Utilizar ONLINE ROUTING03.
A development is planned for a 85-acre watershed that outlets into an existing channel designed for present conditions. If the channel capacity is exceeded, damages will be substantial. The watershed is in the Type I storm distribution region. The present channel capacity is 150 cfs. The planned development will produce a storm runoff depth of 3 in. and a peak discharge of 320 cfs at the watershed outlet. Size a detention basin to reduce the post-development peak flow to pre-development conditions.
Se planea un desarrollo para una cuenca de 85 acres que sale en un canal existente diseñado para las condiciones actuales. Si la capacidad del canal se excede, los daños serán sustanciales. La cuenca se encuentra en la región de la distribución de tormenta Tipo I. La capacidad actual del canal es de 150 cfs. El desarrollo planificado producirá una profundidad de escorrentía de tormenta de 3 in. y una descarga pico de 320 cfs en la salida de la cuenca. El tamaño de una cuenca de detención para reducir el flujo pico post-desarrollo a las condiciones de pre-desarrollo.
BIBLIOGRAFÍA
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Garrison, J. M., J. Granju, y J. T. Price. (1969). "Unsteady Flow Simulation in Rivers and Reservoirs," Journal of the Hydraulics Division. ASCE, Vol. 95, No. HY9, Septiembre, pp. 1559-1576.
Laurenson, E. M. (1961). "Hydrograph Synthesis by Runoff Routing," Technical Report No. 66, Water Research Laboratory, University of New South Wales, Kensington, New South Wales, Australia.
Ponce, V. M., y D. B. Simons. (1977). "Shallow Wave Propagation in Open-channel Flow," Journal of the Hydraulics Division, ASCE, Vol. 103, No. HY12, Diciembre, pp. 1461-1476.
U.S. Army Corps of Engineers. (1959). "Reservoir Regulation," EM 1110-2-3600, Engineering and Design, Office of the Chief of Engineers, Washington, D.C., Mayo 25, con cambios del 26 December 1962.
USDA Natural Resources Conservation Service. (1986). "Urban Hydrology for Small Watersheds," Technical Release No. 55 (TR-55), Washington, D.C.
| http://engineeringhydrology.sdsu.edu |
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