PRESENTACIÓN

Caracterización de la asignatura

Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero civil la capacidad para explicar los fenómenos hidrológicos que le permitan planear, construir y controlar las obras de aprovechamiento hidráulico y drenaje.

Esta asignatura trata sobre el estudio del ciclo hidrológico y las variables que intervienen en el proceso de distribución de agua que se utiliza en los sistemas de almacenamiento, captación superficial y subterránea.

La Hidrología está relacionada con otras asignaturas propias de la formación del Ingeniero Civil como; Probabilidad y Estadística, Hidráulica de Canales, Alcantarillado, Agua Potable, Obras Hidráulicas y Desarrollo Sustentable, entre otras.

Respecto a la aportación de la asignatura al perfil profesional, es la siguiente:

Desarrolla la habilidad para la selección, optimización de datos y variables hidrológicas. Desarrolla la habilidad de resolver problemas de hidrología, empleando sus habilidades intelectuales, evaluando las estrategias para aportar las soluciones adecuadas. Conocimiento de las nuevas tecnologías aplicadas en la obtención de datos hidrológicos. Conocimiento de sistemas climatológicos como indicador de desarrollo de los distritos agrícolas del país.

La Importancia de esta materia, dentro de la Carrera del Ingeniero Civil, está relacionada con la misma sociedad que demanda la construcción de más y mejores sistemas de riego y obras hidráulicas, ya que estos constituyen un índice básico de la Ingeniería Hidráulica en el Desarrollo Nacional.

OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Desarrollar habilidades para la aplicación de los procesos del ciclo hidrológico en el proyecto de obras de aprovechamiento hidráulico y drenaje.

Nota aclaratoria

Esta versión de los apuntes de Hidrología Superficial, es producto de material que se ha recopilado de una serie de documentos que hablan acerca del tema, ya sea impreso o del Internet y que han sido adecuados conforme al plan de estudios semestral vigente de la carrera de ingeniería civil del ITZ. Se desarrollan ejercicios y se proponen algunas tareas (opcionales) para complementar el aprendizaje.
De forma expresa se agradece a los autores del material utilizado en las notas, siendo imposible darles el crédito que se merecen por la diversidad del material usado y por no tener éstos apuntes un fin lucrativo, espero su comprensión, para usar libremente la información.

ATENTAMENTE

ING.

1. ESTIMACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN

NOCIONES DE HIDROMETEOROLOGÍA

MEDICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN

ANÁLISIS DE CONSISTENCIA EN LOS DATOS DE PRECIPITACIÓN iv. De igual forma, se desarrollarán procedimientos para estimar la precipitación media sobre un área.

−

Se observarán los conceptos teóricos relativos a la lluvia, para posteriormente observar aspectos cuantitativos del procesamiento de datos anuales y mensuales

−

Se realizará la deducción de datos faltantes (mediante métodos tradicionales y probabilísticos)

−

Se aplicarán pruebas de homogeneidad de los datos de precipitación

−

Se describirán técnicas para la estimación de la precipitación media en una cuenca (polígonos de

Thiessen e Isoyetas)

NOCIONES DE HIDROMETEOROLOGÍA

¿Por qué llueve? Otros tipos de lluvia son el rocío (en zonas semiáridas) y la niebla (en áreas costeras y montañosas). Aún cuando solo una pequeña porción de la energía del sol llega a la Tierra, esta es suficiente para mantener la vida y el tiempo atmosférico. Conforme una masa de aire es forzada a elevarse, la presión atmosférica decrece, lo que le permite expandirse y enfriarse. Originada cuando las masas de aire  húmedo cercanas a la superficie se calientan por la radiación solar  y descienden por diferencia de densidades, ocupando su lugar aire húmedo y frio. El mecanismo que da lugar al ascenso de las masas de aire húmedo son las barreas topográficas (montañas, sierras y cordilleras), las cuales obligan a las masas de aire a ascender, impulsadas por masas de aire caliente provenientes de los océanos

Precipitación ciclónica. Se clasifican como de tipo frontal o no frontal. La precipitación frontal se produce en el contacto de dos frentes o masas de aire de distinta temperatura, lo que produce la elevación de alguna de las masas y se genera la precipitación. La precipitación no frontal se produce en zonas con depresiones barométricas, debido a que en estas zonas con baja presión atmosférica, las masas de aire cercanas tienden a ocupar el lugar de estas, obligando el ascenso de aire húmedo y propiciando la precipitación

La magnitud y ocurrencia de la precipitación en la República Mexicana está determinada por la presencia de varios fenómenos meteorológicos, los cuales afectan directamente al fenómeno de la precipitación incidente en distintas zonas de México, tal como se describe a continuación:

Ciclones tropicales. Se presentan comúnmente en verano, afectando zonas del Sureste y de la Sierra Madre

Oriental principalmente

Frente Ecuatorial. Se manifiesta en el verano y afecta con aire húmedo y lluvia la parte Sureste del país Perturbaciones ciclónicas. Este tipo de fenómenos actúan en invierno, generando lluvia en el Noroeste y Norte del país, así como en el Sureste y la Altiplanicie Mexicana

Los sistemas meteorológicos descritos propician la lluvia sobre el territorio nacional, sin embargo se tienen fuertes contrastes entre las zonas de gran precipitación y alta escasez. Desde la fuente de masa de aire húmeda

Posición. Dependiendo de la dirección de los mismos, actúan hacia o contra las masas de aire húmedo Relación. Del terreno y los océanos circundantes

Para la planeación, diseño y revisión de sistemas de aprovechamiento de recursos hidráulicos, los registros pluviométricos utilizados corresponden a: la lluvia anual y la lluvia mensual. Ambos tipos de registros (mensuales y anuales) pueden ser representados a manera de un registro promedio o un registro de valores

Sin embargo, para el diseño de obras hidráulicas dentro de las cuencas (que sirvan para el aprovechamiento y control de los escurrimientos), se requieren efectuar mediciones puntuales y continuas de la precipitación, mediante las denominadas “Estaciones pluviométricas”. Una vez que hayan sido procesados estadísticamente, los datos más representativos de cada estación pueden ser utilizados para desarrollar proyectos de infraestructura hidráulica en una cuenca. Sin embargo, hay que mencionar que la red de estaciones instalada en nuestro país es escasa, ya que para obtener información más específica, se necesitan más estaciones distribuidas en todo el país. Debido a la falta de estaciones pluviométricas y de información en ellas, es común recurrir a la aplicación de técnicas adecuadas para trasladar la información pluviométrica de estaciones cercanas hasta el sitio del proyecto. Este aparato registra la lluvia acumulada durante 24 horas y el dato registrado se concentra en tablas mensuales y posteriormente en tablas anuales, para así formar los registros históricos.

Los factores que influyen en la técnica o procedimiento de deducción de datos son:

El número de datos faltantes y su distribución o concentración (unos cuantos meses sin datos distribuidos de manera dispersa o varios años seguidos sin datos) La disponibilidad de datos faltantes en estaciones cercanas y de condiciones climáticas y geográficas similares El tipo de análisis estadístico en que será utilizado el registro incompleto. Cuando se requiera detectar secuencias de sequías, se deberán estimar todos los datos mensuales faltantes. Cuando se requiera cuantificar la precipitación media mensual, la deducción de datos mediante técnicas probabilísticas puede ser ignorada, si se tiene una amplitud de registro en años

Se estudiarán tres aspectos importantes de los registros de lluvia provenientes de las estaciones pluviométricas:

La deducción de datos faltantes (diarios, mensuales o anuales). National Weather Service y el de la relación normalizada

El análisis de consistencia de los datos

. Se puede analizar la consistencia de los datos de precipitación mediante el uso del método de la curva masa doble

El cálculo de la lluvia media en una cuenca

. National Weather Service (Inverso de la distancia al cuadrado). Se basa en el uso de información pluviométrica de estaciones vecinas y su transporte a la estación base o estaciones cercanas donde se tiene carencia de datos de lluvia. Se recomienda utilizar 3 o 4 estaciones auxiliares para el llenado de datos de la estación principal. Este método propone calcular el dato de precipitación faltante (a nivel diario, mensual o anual) haciendo una ponderación de las lluvias simultáneas de las estaciones auxiliares, respecto de la distancia entre las estaciones secundarias y la estación base.

Para calcular el dato de la estación base, se debe usar la fórmula del promedio ponderado, como se muestra a continuación:

, donde , además:

????????: ???????????????? ????????????????????????????????????????????????????ó???????????????????????????????????? ???????????????????????? ????????????????????????ó???? «x» ???????????????? ???????? ????????????í???????????????????????????????????????????? (????????)

????????: ????????????????????????????????????????????ó???????????????????????????????????????????????????? ???????? ????????????????????????????????í???????????? ???????? ????????????????????????????????ó???? ???????????????????????????????? «i» (????????)????????: ???????????????????????????????? ????????????????????????????????????ó????, ???????? ????????????????????ó???? ???????????????? ???????????????????????????????????? «Di» ???????????? ???????????????????????????????? ????????????????????????ó????       ???????????????????????????????? «i» ???????? ???????? ????????????????????????ó????????????????????

????????: ???????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????? ????????????????????????ó???? «????» ???????? ???????? ????????????????????????ó???????????????????? (????????)

Método de la relación normalizada

Este método es recomendable para deducir datos faltantes a nivel mensual o anual, utilizando registros de precipitación de estaciones cercanas auxiliares a la estación base. La deducción de datos faltantes en este método se hace aplicando dos criterios:

Si la precipitación media anual (Nx) de la estación base está dentro de un 10% de las precipitaciones medias anuales de las estaciones auxiliares, el dato faltante se calcula como el “simple promedio aritmético» de las precipitaciones de las estaciones auxiliares para el período faltante Si la precipitación media anual (Nx) de la estación base difiere en una o más de las estaciones auxiliares más del 10% de su media anual, se recomienda usar la fórmula de relación normalizada siguiente:

, donde:

Px: dato de precipitación por deducir para la estación base en el período faltante (mm)

P₁, P₂, P₃: precipitaciones registradas en las estaciones auxiliares 1, 2 y 3 para el mismo período faltante  (mm)

Nx: precipitación media anual en la estación base (mm)

N₁, N₂, N₃: precipitaciones medias anuales de las estaciones auxiliares (mm)

Análisis de consistencia de los datos de precipitación

Es común que se presenten factores que alteren la información de precipitación recabada, debido a errores de tipo “accidental y sistemáticos”, causados por la mala lectura, transcripción e impresión de los datos o por cambios en la ubicación de las estaciones. Para detectar este tipo de errores en la medición de la precipitación se puede aplicar el análisis denominado como “Curva masa doble”.

Este método permite detectar errores o inconsistencias en los registros de precipitación. Consiste en comparar los registros históricos de la precipitación de una determinada estación (base), respecto a los registros históricos de otras estaciones auxiliares cercanas. Para su cálculo, es comúnmente utilizada una tabla con los siguientes registros, resultando a partir de ella una gráfica como la que se muestra a continuación:

AÑO

ESTACIÓN

ESTACIONES AUXILIARES (mm)

BASE (mm)

Pp ANUAL

ACUMULADA

(mm) (1)

E-1

E-2

E-10

Pp ANUAL

ACUMULADA

(mm) (2)

1940

455.2

455.2

500

300

400

(500+300+…+400)/10 = 654.3

654.3

1941

1,049.3

1,504.5

200

500

700

(200+500+…+700)/10 = 932.7

1,587.0

1942

595.4

2,099.9

450

357

650

(450+357+…+650)/10 = 728.4

2,315.4

1958

1,177.1

11,501.2

445

675

505

(445+675+…+505)/10 = 664.8

12,003.7

Una vez obtenida la curva masa doble de la estación base y las secundarias, se puede inferir si existe o no alguna inconsistencia en el registro de los datos de precipitación, de acuerdo a la interpretación siguiente:

Si la gráfica tiene un alineamiento o tendencia recta.  Si se presenta este caso, habrá una buena consistencia y proporcionalidad de los datos registrados en la estación base, indicando una tendencia en línea recta Si la gráfica tiene una serie de líneas rectas de forma paralela.

PROBLEMAS 3 y 4 para la consistencia de datos (TAREA)

CORRECCIÓN DE LA PRECIPITACIÓN POR LA CURVA MASA DOBLE

EST. AUXILIARES (mm) PROM               PP ANUAL

AÑO BASE (mm) ES-1 ES-2 ES-3 (mm)   ACUM (mm)

619.7 648.7     581.7 669.0          754.3 622.0     928.9 196.9          862.4 370.7     477.8 328.2          683.3 622.5     106.8 136.1          617.7 728.0     603.5 806.2          730.5 725.4     760.7 706.6          704.0 651.0     945.3 733.3          490.3 273.7     604.5 712.0          653.1 423.1 1315.8 690.8            900.5 230.9     783.3 481.3          1049.6   395.3     559.1 871.8              

PARA LA ESTACIÓN BASE Y LAS ESTACIONES AUXILIARES

Sin embargo, en muchas ocasiones se requiere determinar cuál es la precipitación media en toda un área o cuenca, para la realización de diversos estudios de tipo hidrológico. Si se emplea este método, la precipitación media se calculará como el promedio ponderado que considera factores de peso de las áreas entre Isoyetas, de acuerdo a la siguiente fórmula:

, donde

P_m: precipitación media de la cuenca (a nivel diario, mensual o anual) en mm

A_C: área de la cuenca (km²)

Pi: precipitación registrada en la estación “i” para el mismo período de tiempo (mm)

A_i: área entre dos Isoyetas contiguas y el parteaguas de la cuenca (km²)

n: número de estaciones climatológicas existentes en la cuenca de estudio usadas para el cálculo

PROBLEMAS 5, 6 y 7 para el cálculo de la precipitación media en una cuenca mediante los tres métodos expuestos en clase (TAREA)

Est

Pp anual (mm)

1

499

2

587

3

655

4

447

−

Serie de Máximos Anuales. Esta serie está formada por valores máximos anuales proveniente del registro histórico. Para cada año se deberá seleccionar el valor máximo mensual registrado en la serie histórica, por lo que habrá tantos datos como años de registro histórico. Este tipo de serie son las más sencillas de integrar o generar y presentan una buena consistencia en el procesamiento estadístico

−

Serie de Excedentes Anuales. Esta serie se forma con los valores de precipitación máxima

(dentro de los 12 meses del año en estudio) que rebasan un cierto valor límite, de tal forma que la serie estadística tenga tantos datos como meses y años de registro. A diferencia de la serie anterior, esta tiene la ventaja de que las precipitaciones máximas derivadas de años lluviosos pueden ser integrados a la serie varias veces y no solo una por cada año en estudio Ejemplo: Para los datos de precipitación mensual de la estación base del ejercicio anterior, se integró la serie estadística de eventos extremos máximos, aplicando la técnica de “máximos anuales”, partiendo de los datos máximos anuales registrados para 1978 al 2004.

Para integrar la serie de máximos mensuales, se deben tomar los datos diarios de cada mes por cada año de registro y obtener su “máximo” en una hoja de Excel. Una vez obtenida esta serie para la estación principal, se obtendrá de ella el máximo de cada año, para así integrar la serie de máximos anuales, a partir de la cual se pueden realizar estudios y análisis de eventos extremos.

Probabilidad y estadística en hidrología

Para un evento hidrológico “y” (como la ocurrencia de la precipitación o un gasto de cierta magnitud), se le pueden asociar algunos conceptos básicos de probabilidad y estadística, entre ellos el período de retorno y la probabilidad de ocurrencia y no ocurrencia de un evento dado.

El período de retorno (Tr) se define como el número de años promedio en que un evento “y” puede ser igualado o excedido al menos una vez, también puede ser definido como el tiempo que tardará un evento de precipitación en volver a presentarse en una determinada área y comúnmente se le conoce también como “frecuencia” ó “recurrencia” de un evento.

Por tanto, para el ejemplo anterior, la probabilidad de ocurrencia de una precipitación de 500mm anuales o mayor a esta, para un período de retorno de 10años, se calcula como:

. El resultado también se puede entender como para esta serie de datos, siempre existirá un 90% de probabilidad de que NO se presente la lluvia de 500mm en cualquiera de los años subsiguientes.

Para entender mejor los conceptos, podemos ver el siguiente ejemplo, para observar la probabilidad de no ocurrencia de un evento para diferentes años consecutivos:

Número de años consecutivos “n”

P(y’)n

Riesgo

2

0.81 (81%)

0.19 (19%)

3

0.73 (73%)

0.27 (27%)

5

0.59 (59%)

0.41 (41%)

10

0.35 (35%)

0.65 (65%)

Ahora bien, si a “n” la llamamos vida útil o de operación de una obra hidráulica, las ecuaciones de probabilidad nos permiten calcular el período de retorno asociado con un evento hidrológico de diseño (a partir de asignar un cierto riesgo de que la obra falle en su diseño hidrológico), empleando la fórmula siguiente:

Por ejemplo, para una presa cuya vida útil se le asignen 50 años (n=50), podemos obtener cuál sería el período de retorno de una avenida de diseño, si se requiere correr un riesgo de del 10% de que el diseño hidráulico falle. Entrega: 

Para el procesamiento estadístico de los datos de una serie integrada de eventos extremos, es necesario asignar el período de retorno para cada uno de los datos de la serie, lo que nos sirve como base para los métodos estadísticos o probabilísticos aplicados en la hidrología, ya sea para calcular el gasto medio o la avenida máxima de diseño de obras hidráulicas. Posteriormente, se calcula el período de retorno del dato aplicando alguna de las fórmulas siguientes, según sea el tipo de serie integrada:

DE RETORNO Ó CURVAS i-d-Tr

Para el diseño de distintas obras hidráulicas de tipo menor (tanto de protección como de control), es común que el área de drenaje hasta el punto de ubicación de la obra, sea una cuenca o área no aforada, es decir, una cuenca en la que no se cuenta con aforos o mediciones de los escurrimientos máximos del río o arroyo.

Los datos de precipitaciones máximas que integran la serie estadística de eventos extremos debe someterse a un procesamiento estadístico y/o probabilístico para poder obtener las llamadas “curvas i-d-Tr”, las cuales consideran las condiciones generales de precipitación máxima que se puede esperar en una cuenca. Una vez elaboradas estas curvas, permiten determinar la magnitud de la intensidad de lluvia máxima asociada a un período de retorno específico para poder diseñar distinto tipo de obras en el área de estudio.

La relación entre las lluvias máximas y su duración y período de retorno, en ocasio

Elaboración de curvas i-d-Tr

Para elaborar las curvas i-d-Tr (o en su defecto las curvas P-d-Tr) para una estación climatológica o una cuenca, se debe considerar el origen y tipo de datos de precipitaciones máximas disponibles, por lo que el procesamiento estadístico de datos se deberá efectuar para dos situaciones posibles:

Elaboración de las curvas a partir de datos de pluviógrafos

−

Aplicando interpolación (n>Tr). Cuando el número de datos (n) de la serie estadística sea mayor que el período de retorno (Tr). Se recomienda efectuar un ajuste por regresión lineal para establecer la ecuación que mejor relacione a las variables i y Tr

−

Aplicando extrapolación (n

).>

estadística es menor que el período de retorno (Tr) seleccionado para el diseño. Se recomienda hacer una proyección o extrapolación mediante técnicas de correlación lineal múltiple o ajustando los datos de la serie de

Elaboración de las curvas a partir de datos de pluviómetros

− En este caso, para la serie de eventos extremos, se dispondría de las precipitaciones máximas diarias (durante 24 horas), a las cuales se le pueden aplicar diversos métodos de tipo indirecto para obtener las curvas i-d-Tr

Aunque la información del pluviómetro es más limitada que la del pluviógrafo (en cuanto a la distribución de la lluvia en el tiempo), muchas veces solo se cuenta con este tipo de información y es necesario estudiar el procesamiento estadístico para obtener las curvas i-d-Tr.

De estos estudios se han establecido coeficientes para distintas regiones del mundo, las cuales son un indicador de la relación entre las dos precipitaciones (para 1hr y 24hrs) y son expresadas a través del coeficiente “R”, el cuál de acuerdo a estudios específicos en México, la relación varía entre 0.204 y 0.644, por lo que se toma un valor medio de 0.479.

Estos coeficientes o relaciones “R” son aplicados en alguno de los métodos propuestos para el procesamiento de datos pluviométricos, entre los cuales se tiene el Método de Bell.

Método de Bell. Este autor propone que la precipitación máxima de duración “d” y período de retorno “Tr” puede ser calculado con la fórmula ajustada siguiente:

, donde:

????_????^????????: precipitación máxima (mm) de duración “d” y período de retorno “Tr”

: precipitación máxima (mm) de 1hr de duración y 2 años de período de retorno

El valor de  se obtiene del procesamiento de datos de la estación climatológica principal, basándose en la lluvia máxima de 24hrs de duración y para el período de retorno de 2 años. Para obtener este valor se pueden aplicar los dos criterios siguientes:

Criterio de la Organización Meteorológica Nacional (OMN)

Días con lluvia apreciable/año en la estación base (>1mm)

1dia

8dias

16dias

24dias

????12/ ????242

0.20

0.30

0.40

0.50

Criterio de la U.S. Se obtendrá una tabla como la siguiente:

TABLA DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS (mm)

Tr (años)

Duración (min)

5

15

30

60

120

240

2

5

10

Nota: para obtener las curvas i-d-Tr, deben transformarse las precipitaciones en intensidades, de acuerdo a la relación i  = P/d

TABLA DE INTENSIDADES MÁXIMAS (mm/min)

Tr (años)

Duración (min)

5

15

30

60

120

240

2

5

10

Se tiene un total de 40 datos (n = 40) en la serie estadística de máximos anuales. Con esta información elaborar las curvas i-d-Tr, aplicando el método de Bell y los dos criterios de obtención de la precipitación de duración de 1 hora y período de retorno de 2 años (????₁²). Se observa una relación de  ó que tiende a 0.5, por tanto:

21mm Tr2

Ahora, los valores de  ₁² y ????₂₄² pueden ser sustituidos en la fórmula de Bell y obtener para distintos períodos de retorno (Tr) el valor de la precipitación asociada a determinada duración de lluvia (d). Si se tabulan los valores de d y Tr en la ecuación se obtiene una tabla de la siguiente forma:

Precipitaciones Máximas anuales (mm)

Tr

Duración (min)

(años)

5

15

30

60

120

240

2

3.16

5.78

7.85

10.31

13.23

16.70

5

4.17

7.63

10.36

13.60

17.46

22.05

10

4.94

9.03

12.26

20.66

26.09

16.10

25

5.95

10.88

14.77

19.39

24.89

31.43

50

6.71

12.28

16.67

21.89

28.09

35.47

100

7.48

13.68

18.57

24.38

31.29

39.52

Para obtener las curvas i-d-Tr se deben transformar las precipitaciones (mm), registradas en 24hrs de la tabla anterior, en intensidades de lluvia (mm/min), mediante el cálculo de los factores de transformación y dividiendo el dato respectivo de la tabla anterior entre el factor de ajuste correspondiente:

F₁=5/60=0.083                  F₂=15/60=0.25  F₃=30/60=0.5

F₄=60/60=1.0                      F₅=120/60=2.0  F₆=240/60=4.0

Entonces, la tabla de intensidades de lluvia para distintas duraciones y períodos de retorno para la estación Morelia, quedará de la siguiente forma:

Intensidades Máximas anuales (mm/min)

Tr

Duración (min)

(años)

5

15

30

60

120

240

2

37.92

23.13

15.70

10.31

6.61

4.18

5

50.05

30.53

20.72

13.60

8.73

5.51

10

59.22

36.13

24.52

16.10

10.33

6.52

25

71.35

43.53

29.54

19.39

12.45

7.86

50

80.53

49.12

33.34

21.89

14.05

8.87

100

89.70

54.72

37.14

24.38

15.65

9.88

Por último, al graficar los datos de intensidad de lluvia en Excel, para los distintos períodos de retorno, se obtienen las curvas i-d-Tr siguientes:

MATERIAL ADICIONAL:

−

Interpolación y extrapolación de los datos de precipitación mediante regresión lineal y funciones de probabilidad

−

Períodos de Retorno comúnmente usados en el diseño de distintos tipos de obras hidráulicas

Sabemos que si nuestra serie histórica cuenta con un período de registro mayor que el período de retorno para el cual se busca una precipitación (n>Tr), entonces podemos utilizar la ecuación que mejor describa la serie de precipitaciones de nuestra estación de estudio y realizar una interpolación entre los datos de la serie. Para esto, se deben generar funciones de probabilidad o  técnicas de correlación lineal múltiple para poder llevar (en base a la probabilidad) los datos registrados más allá del registro histórico.

Utilizar períodos de retorno grandes implica obtener  riesgos muy bajos de que se presente un determinado evento, pero el inconveniente de esto es el sobredimensionamiento de las estructuras hidráulicas y su encarecimiento para la construcción, por tanto, de diversos estudios, se ha obtenido el período óptimo con el cual se deberán diseñar determinadas obras hidráulicas, los cuales se presentan a continuación:

Estructuras menores

TIPO DE ESTRUCTURA

Tr (años)

Puente sobre carreteras importantes donde el remanso puede causar daños excesivos por inundación u ocasionar la falla del puente

50 a 100

Puentes sobre carreteras menos importantes o alcantarillas sobre carreteras importantes

25

Alcantarillas sobre caminos secundarios, drenajes de lluvia o contracunetas

5 a 10

Drenaje lateral de pavimentos donde pueden tolerarse encharcamientos con lluvia de corta duración

1 a 2

Drenaje de aeropuertos

5

Drenajes urbanos

2 a 10

Bordos (dependiendo de la importancia de la zona a proteger contra inundaciones o de la cantidad de almacenamiento de agua

2 a 50

Obras en general

TIPO DE ESTRUCTURA

Tr (años

Drenaje en carreteras con circulación de:

0 a 400 vehículos/día

400 a 1,700 vehículos/día

1,700 a 5,000 vehículos/día

> a 5,000 vehículos/día

10

10 a 20

25

50

Drenaje en aeropuertos

5

Drenajes pluviales

2 a 10

Diques

2 a 50

Zanjas de drenaje

5 a 50

Drenaje en carreteras

TIPO DE ESTRUCTURA

Tr (años

Grandes puentes

100

Pequeños puentes

50

Alcantarillas

25

Por área a proteger contra inundaciones

TIPO DE ÁREA A PROTEGER

Tr (años)

Zonas urbanas, importantes redes de transporte, grandes plantas industriales

100

Regiones agrícola-industrial

50

Zonas agrícolas

7 a 20

Áreas forestales y planicies de inundación

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Para el diseño de vertedores y embalses

TIPO DE EMBALSE

Tr (años)

Grandes embalses cuya falla causaría pérdidas humanas

Cortinas de tierra Cortinas de concreto y mampostería

1,000

500

Embalses que al fallar no causarían pérdidas humanas

Embalses costosos Embalses moderadamente costosos Embalses pequeños

500