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    Procesos Hidrológicos Urbanos
    (UNR Editora, 2017) Basile, Pedro A.; Riccardi, Gerardo
    El desarrollo urbano sin una adecuada planificación puede crear severos problemas de control y gestión del drenaje pluvial en dichas áreas. Una cuenca urbana ha sido en el pasado una cuenca rural, la construcción de casas, edificios comerciales, playas de estacionamiento, caminos pavimentados, etc. incrementan la cubierta impermeable de la cuenca, reduciendo por lo tanto la infiltración, percolación, escurrimiento subsuperficial y subterráneo; con el consiguiente aumento del volumen de escorrentía superficial. Además, la urbanización altera el patrón espacial del flujo e incrementa la eficiencia hidráulica a través de la reducción de rugosidades (pavimentaciones, nivelaciones, conductos, rectificaciones de cursos, etc.), lo cual conlleva a un incremento en la velocidad del escurrimiento y por lo tanto a una reducción del tiempo de retardo.
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    Propagación de Ondas de Crecidas
    (UNR Editora, 2017) Basile, Pedro A.
    La propagación de una crecida se define, en forma básica, como el procedimiento de cálculo requerido para determinar el hidrograma en una determinada sección del curso de agua, partiendo de un hidrograma conocido en una sección aguas arriba. El cálculo se efectúa mediante la implementación de modelos matemáticos los cuales resuelven numéricamente las ecuaciones que gobiernan la dinámica del proceso físico. Desde el punto de vista hidráulico el tránsito de una crecida establece un régimen de flujo impermanente gradualmente variado. La descripción unidimensional completa del proceso puede efectuarse en función de dos variables dependientes del tiempo t y del espacio x: Q(x,t) y h(x,t), donde Q y h son el caudal y la profundidad de la corriente hídrica respectivamente. Evidentemente es necesario contar con dos ecuaciones para poder resolver el problema. En el caso de los modelos hidrodinámicos, las mismas están representadas por las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento, conocidas como ecuaciones de Barré de Saint Venant debido al desarrollo efectuado por el mismo autor en 1871. Existen además modelos simplificados de propagación del tipo “hidrológico” los cuales se basan en la ecuación de continuidad integrada en un segmento elemental de traslado y en una función de almacenamiento, como por ejemplo, el modelo desarrollado por Mc Carthy (1938) y aplicado por primera vez en el río Muskingum, el cual es conocido como Método de Muskingum. En este Capítulo se describen los distintos tipos de modelos hidrodinámicos, analizando las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento con sus posibles simplificaciones. Se realiza, además, una breve introducción a la técnica de diferencias finitas utilizada para resolver las ecuaciones. Finalmente se presenta el método de propagación del tipo hidrológico.
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    Transferencia Lluvia-Caudal: Parte II
    (UNR Editora, 2017) Basile, Pedro A.
    El hidrograma unitario (HU) se deduce a partir de registros de precipitación y caudales en la sección de control y es válido específicamente para la cuenca aforada en cuestión, tal como se describió en el Capítulo VI. Sin embargo, cuando sea necesario determinar el HU de una subcuenca de la misma o de cuencas vecinas, con características físicas similares, que no poseen registros simultáneos de precipitación y caudales, se deben utilizar hidrogramas unitarios sintéticos (HUS). Si las leyes geomorfológicas generales, que rigen la respuesta de la cuenca, fueran conocidas, sería posible utilizarlas para determinar relaciones entre hidrogramas unitarios de cuencas de diferentes áreas de drenaje, pendientes, densidad de drenaje, etc. Desafortunadamente tales leyes no existen actualmente (no de validez general) y por lo tanto el problema debe ser abordado empíricamente o con razonamientos y argumentaciones conceptuales. El problema es bastante complejo. Para hacer una analogía con la hidráulica basta pensar en la dificultad de analizar los efectos de escala en un modelo físico sin conocer los criterios de similitud de Froude y Reynolds. El desarrollo de hidrogramas unitarios sintéticos (HUS), a partir de un abordaje empírico (Snyder, 1939; Commons, 1942; Edson, 1951; Mockus, 1959; en Dooge 1984) ha seguido un patrón estándar. En primer lugar, se selecciona un determinado número de variables que definen el hidrograma unitario. Contemporáneamente se selecciona un determinado número de características físicas de la cuenca. Sucesivamente, para un grupo de cuencas con características físicas similares y con adecuados registros de precipitación y caudales, se derivan los correspondientes hidrogramas unitarios y se cuantifican las variables seleccionadas del hidrograma unitario. Dichas variables son posteriormente correlacionadas con las características físicas de las cuencas, y se determinan los parámetros de ajuste o calibración. Tales correlaciones pueden ser utilizadas para obtener el hidrograma unitario (sintético) en una cuenca no aforada de características físicas similares a aquellas empleadas en el estudio. Las variables usualmente seleccionadas para definir el hidrograma unitario son: duración de precipitación neta tn, tiempo de retardo tp (intervalo entre centro de masa de la precipitación neta y el pico del hidrograma), tiempo de ocurrencia al pico Tp (intervalo entre el comienzo de la precipitación neta y el pico del hidrograma), tiempo de base tb, caudal pico qp, tiempo medio de retardo debido a almacenamiento K, etc. Las variables que representan las características físicas de las cuencas son: longitud del curso principal L, longitud medida en el curso principal desde la sección de control al centroide de la cuenca LC, pendiente media del curso principal Sb, área de la cuenca A, etc. El desarrollo de HUS a partir de razonamientos conceptuales, sobre el funcionamiento hidrológico de una cuenca, tiene inicio con la modificación del método racional por parte de Hawken para considerar la no uniformidad espacial de la precipitación (Hawken, 1921). Esto dio inicio a los métodos basados en la curva TAC (tiempo-área-concentración). Posteriormente, Clark (1945) propuso realizar la propagación de la curva TAC a través de un elemento ficticio de embalse lineal, introduciendo de esta manera los efectos de retardo y atenuación producidos por la cuenca. Mas tarde, O´Kelly (1955) representó una curva TAC sintética, que consistía en un triángulo isósceles (Dooge, 1984). Sucesivamente se desarrollaron los denominados modelos conceptuales de hidrograma unitario, tales como, el de cascada de embalses lineales (Nash, 1957, 1959) o embalse lineal y canal lineal (Dooge, 1973).
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    Transferencia Lluvia-Caudal: Parte I
    (UNR Editora, 2017) Orsolini, Hugo Enrique; Basile, Pedro A.
    El presente Capítulo aborda el estudio del hidrograma, con énfasis en la forma del hidrograma a partir del análisis de una cuenca teórica, siguiendo la propuesta de Linsley. Luego se examina la derivación de un hidrograma unitario (HU), de acuerdo a la propuesta de Sherman, a partir de mediciones simultáneas de precipitaciones y caudales en la sección de cierre de una cuenca.
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    Mediciones Hidrológicas
    (UNR Editora, 2017) Basile, Pedro A.
    El proyecto de una obra hidráulica para el control y/o aprovechamiento de un curso de agua tiene origen en un estudio que comprende diferentes aspectos de naturaleza hidrológica e hidráulica. La fuente de los datos a utilizar para encuadrar dichos aspectos está representada por la medición sistemática de las variables que describen el ciclo hidrológico. Por lo tanto, las mediciones hidrológicas se realizan con el objetivo de cuantificar las variables dominantes que intervienen en los procesos hidrológicos y son esenciales en numerosos proyectos de ingeniería referidos al control, aprovechamiento, preservación y gestión de los recursos hídricos de un territorio. Además, dichas mediciones son fundamentales en las investigaciones que se desarrollan con el objetivo de incrementar el conocimiento de la dinámica de los procesos hidrológicos. La precipitación origina la fase terrestre del ciclo hidrológico y puede considerarse como una variable aleatoria (ver Capítulo IX) función del espacio y del tiempo. Resulta por lo tanto válido asignar a los caudales, niveles hidrométricos y demás variables relacionadas con la precipitación, el carácter de variables aleatorias. Los caudales y los niveles hidrométricos representan las variables principales a considerar cuando se aborda el proyecto de una obra hidráulica, ya que del conocimiento de sus valores, frecuencias, etc., se derivan los criterios para asignar a las obras las dimensiones necesarias para el control y la regulación del flujo hídrico. Sin embargo, existen situaciones en las cuales no es posible contar con el producto final (por ejemplo los caudales) del proceso hidrológico que tiene origen en las precipitaciones. Si estas últimas han sido registradas en el área de interés es posible obtener información sobre los caudales partiendo del origen, es decir las precipitaciones, a través de un proceso conocido como transformación lluvia-caudal. Tal proceso es abordable en la actualidad, con diferentes grados de detalle y sofisticación, mediante modelos matemáticos que simulan numéricamente el fenómeno. Actualmente es posible recolectar y almacenar una gran cantidad de información hidrológica en computadoras y tenerla disponible para su utilización. Por otra parte, el rápido crecimiento de la tecnología informática y los avances en electrónica han permitido que los datos hidrometeorológicos puedan ser medidos, adquiridos y transmitidos a distancia al mismo tiempo que ocurre el evento. Esto último, en conjunción con la implementación de modelos matemáticos apropiados, adquiere una enorme importancia en la predicción de crecidas en tiempo real y en las alertas tempranas de inundaciones, como así también en la determinación de las políticas de erogación para la optimización de la gestión de sistemas de embalses.