Manual técnico

Parámetros de diseño y discretización

Decisiones que controlan frecuencia, resolución temporal y forma del hidrograma unitario.

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01

Período de retorno

Intervalo medio entre excedencias de una magnitud; no es una garantía de que el evento ocurra una sola vez cada Tr años.

Formulación

p=\frac{1}{T_r},\qquad P(\text{al menos una excedencia en }n\text{ años})=1-(1-p)^n

Límites y cautelas

La selección depende de vida útil, consecuencias de falla, normativa y tolerancia al riesgo.

Uso en la plataforma

El formulario ofrece 2, 5, 10, 20, 25, 50, 100 y 500 años; DINAGUA transforma Tr mediante el factor Ct.

Fuentes

  1. [1] DINAGUA (2009). Manual de diseño de sistemas de aguas pluviales urbanas, versión 1.0.
  2. [2] FHWA (2024). Highway Hydrology, Hydraulic Design Series No. 2, 3rd edition.

02

Intervalo temporal dt

Paso con el que se discretizan lluvia efectiva e hidrograma; no es sólo una preferencia de visualización.

Aplicabilidad

Debe ser suficientemente menor que Tc y que la escala de variación de la tormenta.

Límites y cautelas

Un dt grande suaviza el pico; uno muy pequeño aumenta cálculo y puede sugerir una precisión inexistente en los datos.

Uso en la plataforma

Hidro permite 5, 10, 15, 30 y 60 min, con reglas especiales para IMFIA y tormentas SCS.

03

Factor X del hidrograma triangular

X es un parámetro temporal adimensional de forma —también llamado factor de decaimiento o razón de recesión— que relaciona la duración de la rama descendente con el tiempo de ascenso del hidrograma triangular. No es un índice geomorfológico convencional como la compacidad, circularidad o elongación de la cuenca.

Formulación

\begin{aligned}t_A=T_p&=0.5\Delta t+0.6T_c,\\\frac{t_b}{t_A}&=1+X,\qquad X=\frac{t_b}{t_A}-1,\\t_{\mathrm{rec}}&=X\,t_A,\qquad C_p=\frac{2}{1+X}\end{aligned}

El manual de São Paulo usa tA en las ecuaciones y tp en la figura; Hidro denomina Tp al mismo tiempo de ascenso o tiempo al pico. Para un hidrograma unitario de 1 mm, A en km² y Tp en horas, qp = 0.278 (A/Tp) Cp en m³/s. Un X mayor alarga la recesión y el tiempo base, representa más almacenamiento y reduce el pico.

Variables y unidades

t_A=T_p
Tiempo de ascenso o tiempo al pico
h
X
Razón entre el tiempo de recesión y el tiempo de ascenso
—
X\,t_A=t_{\mathrm{rec}}
Duración de la rama de recesión
h
t_b
Tiempo base total del hidrograma triangular
h
C_p
Factor de reducción o atenuación del caudal pico
—

Valores orientativos del factor de decaimiento X

Descripción X, factor de decaimiento Cp, factor de reducción del pico
Método racional 1,00 1,00
Área urbana con pendiente grande 1,25 0,89
Método SCS 1,67 0,75
Uso mixto rural/urbano 2,25 0,62
Área rural ondulada 3,33 0,47
Área rural con pendiente pequeña 5,50 0,31
Área rural con pendiente muy pequeña 12,00 0,16

Reproducción de la tabla 1.16 del manual de São Paulo, que atribuye la clasificación a Wanielista y Yousef (1993). Son descriptores cualitativos para orientar escenarios, no rangos normativos ni una clasificación geomorfológica determinista.

Procedimiento

  1. 01 Determine tA (Tp en Hidro) a partir de la duración de lluvia efectiva y del tiempo de concentración.
  2. 02 Calibre X con hidrogramas observados del sitio o de una cuenca hidrológicamente semejante; si no existen datos, declare la fila orientativa y analice sensibilidad.
  3. 03 Calcule la recesión X·tA, el tiempo base tb = (1 + X)tA y el factor de pico Cp = 2/(1 + X).
  4. 04 Calcule el caudal pico y verifique que la discretización preserve el volumen unitario de escorrentía.

Aplicabilidad

Permite comparar, de forma explícita, respuestas rápidas y recesiones prolongadas del mismo volumen de escorrentía.

El valor SCS/NRCS X = 1,67 corresponde al triángulo equivalente estándar con Cp = 0,75; otros valores requieren justificación independiente.

Límites y cautelas

Granato (2012) encontró considerable variabilidad entre eventos y sitios: las razones de recesión se comportaron como variables aleatorias y no pudieron estimarse cuantitativamente con regresiones basadas en las características de cuenca disponibles.

Por ello X no debe tratarse como una propiedad geomorfológica determinista ni elegirse sólo para producir un pico conveniente.

La tabla es cualitativa y orientativa. Siempre que sea posible, calibre X con hidrogramas observados y documente la incertidumbre y el análisis de sensibilidad.

Uso en la plataforma

Por defecto Hidro usa «auto»: X = 1,00 para Racional y X = 1,67 para NRCS. También acepta valores numéricos X ≥ 1 separados por comas.

Después de discretizar el triángulo, normaliza sus ordenadas para que el área numérica represente exactamente 1 mm de escorrentía sobre la cuenca.

Fuentes

  1. [1] São Paulo (Município), Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano; Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica (2012). Manual de drenagem e manejo de águas pluviais: aspectos tecnológicos — fundamentos, vol. II, seção 1.3.5, figura 1.23 e tabela 1.16, página impressa 64 (página 66 do PDF). ISBN 978-85-66381-02-3.
  2. [2] Wanielista, M. P.; Yousef, Y. A. (1993). Stormwater Management. New York: John Wiley, 579 p.
  3. [3] Granato, G. E. (2012). Estimating Basin Lagtime and Hydrograph-Timing Indexes Used to Characterize Stormflows for Runoff-Quality Analysis. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2012-5110, 47 p.; véanse especialmente las páginas 9, 12, 46 y 49–50 del PDF.
  4. [4] USDA NRCS (2007). National Engineering Handbook, Part 630, Chapter 16: Hydrographs, Appendix 16A, páginas 16A-1–16A-2 (páginas 33–34 del PDF).
  5. [5] USDA NRCS (2010). National Engineering Handbook, Part 630, Chapter 15: Time of Concentration.
  6. [6] USDA NRCS (2004). National Engineering Handbook, Part 630, Chapter 10: Estimation of Direct Runoff from Storm Rainfall.
  7. [7] Kent, K. M. (1968). A Method for Estimating Volume and Rate of Runoff in Small Watersheds. USDA Soil Conservation Service, SCS-TP-149. Copia histórica archivada; no representa por sí sola política técnica vigente.
  8. [8] Tucci, C. E. M.; Porto, R. L. L.; Barros, M. T. L. (coords.) (1995). Drenagem urbana. Porto Alegre: ABRH/Editora da Universidade/UFRGS, 428 p.
  9. [9] Snyder, F. F. (1938). Synthetic Unit-Graphs. Transactions, American Geophysical Union, 19(1), 447–454.
  10. [10] Curso HHA, capítulo 3.1d, Análisis y diseño hidrológico - cuarta parte, Cap3.1dHHA2019.pdf, página PDF 2, página interna 1.
  11. [11] Curso HHA, capítulo 3.1d, Análisis y diseño hidrológico - cuarta parte, Cap3.1dHHA2019.pdf, página PDF 10, página interna 9.
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