Faculta de Ingeniería Coordinación Ingeniería Civil

UNIDAD ACADEMICA: ASIGNATURA:

FACULTAD DE INGENIERÍA SEMINARIO II

HERRAMIENTAS PARA DISEÑO HIDROLÓGICO: PREDICCIÓN DE LLUVIAS MÁXIMAS CUERPO DOCENTE Profesor:

Lic. Gabriel Caamaño Nelli

Jefe de Trabajos Prácticos:

Geól. Clarita María Dasso

Adscriptos: Ing. Carlos Gastón Catalini, Dr. Carlos Marcelo García, Ing. Facundo Ganancias. OBJETIVOS GENERALES La necesidad de disponer de parámetros para diseño de infraestructura y planificación territorial tropieza a veces con la falta de una evaluación realista de riesgos futuros. Esto sucede, por ausencia de información histórica, cuando se quieren anticipar crecidas peligrosas. El estudio de las tormentas intensas, que originan el proceso, se presenta como una alternativa de solución. Pero la predicción de lluvias máximas se enfrenta a la carencia de tecnología de estimación consistente. Con la idea de salvar este problema, el curso se plantea los siguientes objetivos generales:    

Transferir a los alumnos enfoques y procedimientos para predecir la amenaza de inundaciones, orientados al diseño de obras hidráulicas y al planteo de proyectos de desarrollo en riberas fluviales. Formar criterios profesionales sobre la importancia de la medición y el resguardo de la información, a partir del estudio de deficiencias en los datos y de las maneras de subsanarlas. Generar en los alumnos habilidades para aplicar los métodos de modelación matemática presentados y realizar un análisis crítico de los resultados obtenidos. Incentivar la investigación bibliográfica y la actualización permanente.

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS Alcanzar la aptitud de estimar integralmente lluvias de diseño, conducentes a obtener caudales de proyecto a través de modelos de transformación precipitación-descarga. SÍNTESIS CONCEPTUAL 1. Introducción a la predicción de lluvias intensas 2. Análisis probabilístico de lluvias 3. Cocientes entre láminas locales 4. Factores de frecuencia 5. Predicción y validación de lluvias máximas 6. Incidencia de tendencias climáticas 7. Precipitación Máxima Probable (PMP) 8. Distribución temporal interna de lluvias máximas 9. Estimación de lluvias máximas sobre cuencas 10. Transposición de lluvias para diseño 11. Interpolación espacial de parámetros y de máximos pluviales 12. Empleo de las lluvias de diseño en ingeniería

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CONTENIDOS Unidad 1: Introducción a la predicción de lluvias intensas 1. Formación y medición de las lluvias 2. Problemática, conceptos, definiciones, predicción y pronóstico. 3. Lluvias de diseño, características, modelación, planteo teóricometodológico. 4. Lluvias de diseño en Córdoba. 5. Relaciones entre láminas de la lluvia local en función de la recurrencia. 6. Ejercitación Unidad 2: Análisis probabilístico de lluvias 1. Extracción de series de máximos anuales; validación; calidad de series; detección de datos atípicos. 2. Análisis de frecuencia local. Distribuciones Normal, Log-normal, GEV, Gumbel. 3. Ejercitación Unidad 3: Cocientes entre láminas locales 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Opciones metodológicas para evaluar las relaciones Dependencia de las relaciones con la recurrencia Sensibilidad de resultados al método de cálculo Contraste con relaciones obtenidas en otros países Conveniencia de cocientes zonales y/o regionales Ejercitación

Unidad 4: Factores de frecuencia 1. 2. 3. 4.

Factores de frecuencia. Factor de frecuencia Normal. Comparación de técnicas. Ejercitación

Unidad 5: Predicción y validación de lluvias máximas 1. 2. 3. 4. 5.

Relación intensidad-duración-recurrencia. Evaluación de distintos enfoques. Predictor DIT. Verificación de hipótesis. Versión 3p. Comparación de algoritmos. Ejercitación

Unidad 6: Incidencia de tendencias climáticas 1. Metodología para el análisis de tendencias 2. Tendencia en series de lluvias máximas de Córdoba 3. Análisis de las series de lluvias máximas

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4. Comparación entre totales y máximos anuales 5. Cuantificación de efectos de cambio climático 6. Ejercitación Unidad 7: Precipitación Máxima Probable (PMP) 1. 2. 3. 4. 5.

Concepto de PMP. Método de la envolvente. Sensibilidad a las condiciones experimentales. Variación de la PMP con la duración de lluvia. Ejercitación.

Unidad 8: Distribución temporal interna de lluvias máximas 1. Predicción de hietogramas de diseño. Patrones de intervalos de máxima anual (IMA). Clasificación. 2. Hietograma tipo. Métodos de síntesis. 3. Métodos de extracción. Intensidad Instantánea. 4. Ejercitación. Unidad 9: Estimación de lluvias máximas sobre cuencas 1. 2. 3. 4.

Caracterización espacial de las lluvias de diseño. Reducción areal para IMA. Relación intensidad-duración-recurrencia para cuencas. Ejercitación.

Unidad 10: Transposición de lluvias para diseño 1. Opciones de transposición: equiparación, regionalización, extrapolación, interpolación, zonalización. 2. Zona de influencia de estaciones de alta frecuencia. Zonas meteorológicamente homogéneas. 3. Transposición de lluvias de diseño 4. Ejercitación Unidad 11: Interpolación espacial de parámetros y de máximos pluviales 1. 2. 3. 4.

Sistemas de información geográfica. Métodos de interpolación Distribución espacial de parámetros. Distribución espacial de máximos pluviales. Ejercitación.

Unidad 12: Empleo de las lluvias de diseño en ingeniería 1. Predicción de crecientes de proyecto a partir de lluvias de diseño. 2. Uso y aplicación de los resultados. 3. Ejercitación.

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BIBLIOGRAFÍA Aparicio Mijares, F. J. (1993) Fundamentos de Hidrología de Superficie. Editorial Limusa. México. Benjamin, J. R.; C. A. Cornell (1970) Probability, Statistics and Decision for Civil Engineers. Mc Graw-Hill Book Company. New York, USA. Caamaño Nelli, G. y C. M. Dasso (2003) Lluvias de Diseño: Conceptos, Técnicas y Experiencias, ISBN 987-9406-43-5, pp. 125-136. Editorial Universitas. Córdoba, Argentina. Caamaño Nelli, G.; C. M. Dasso y L. Colladon (2009) “Evaluación de la distribución temporal interna de lluvias máximas para diseño hidrológico”. Ingeniería Hidráulica en México (ISSN 0186-4076). Vol. XXIV, Nº 2, Segunda Época, abril-junio 2009, pp. 37-49. Jiutepec, México. Caamaño Nelli, G.; C. M. Dasso y E. Mascuka (2009) “Predicción de hietogramas tipo en ausencia de registros históricos”. XXII Congreso Nacional del Agua. CPCNA. Trelew, Argentina. Caamaño Nelli, G.; E. Jorquera; C. G. Catalini y L. Colladon (2011) “Lluvia de diseño para una cuenca: Alternativa de predicción sin atenuación de datos locales”. XXIII Congreso Nacional del Agua. CPCNA. Resistencia, Argentina. Caamaño Nelli, G.; E. Mascuka y L. Colladon (2009) “Diseño hidrológico: Contraste de hietogramas sintéticos”. XXII Congreso Nacional del Agua. CPCNA. Trelew, Argentina. Caamaño Nelli, G.; A. F. Rico; C. M. Dasso y C. M. García (2011) “Relación intensidad-duración-recurrencia de lluvias máximas: Una versión simplificada del modelo DIT”. XXIII Congreso Nacional del Agua. CPCNA. Resistencia, Argentina. Caamaño Nelli, G.; R. M. Rodríguez y F. López (2004) “Predictores de Niveles Inundables: Comparación en el Río San Antonio, Argentina”. XXI Congr. Latinoam.de Hidráulica. IAHR-AIPH. Artículo CD B342. Libro Resúmenes (ISBN 85-904853-1-5) P.83. São Pedro, Brasil. Chow, V. T.; D. R. Maidment; L. W. Mays (1994) Hidrología Aplicada. Capítulo 13, Diseño Hidrológico. Mc Graw Hill Interamericana S.A. Santafé de Bogotá, Colombia. Fatorelli, S. y P. C. Fernández (2007) Diseño Hidrológico. Zeta Editores. Mendoza, Argentina. Gray, D. M. (1973) Handbook of the Principles of Hydrology. National Research Council of Canada. Water Information Center Inc. Port Washington, New York. Kite, G. W. (1985) Frequency and Risk Analyses in Hydrology. 3ª ed. Water Res. Publ. Littleton, USA.

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Mascuka, E.; G. Caamaño Nelli y L. Colladon (2009) “Clasificación y utilidad de hietogramas para diseño hidrológico”. XXII Congreso Nacional del Agua. CPCNA. Trelew, Argentina. Medina, L.; M. C. Moyano (1975) Estudio Piloto de Lluvias Intensas en la República Argentina. Instituto Nacional de Ciencia y Técnica Hídricas. Buenos Aires, Argentina. Orsolini, H. E. (2000) Estadística Hidrológica: Lluvias de Diseño. Capítulo IX en Hidrología: Procesos y Métodos. H. E. Orsolini, E.D. Zimmermann y P. A. Basile. UNR Editora. Rosario. Argentina. Wiesner, J. C. (1970) Hydrometeorology. Edit. Chapman & Hall Ltd. London, UK. Yevjevich, V. (1972) Probability and Statistics in Hydrology. Water Resources Publ. Fort Collins, USA.

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METODOLOGÍA Las clases comenzarán con la explicación teórica del tema; continuarán con una reseña metodológica, ilustrada con ejemplos reales y cerrarán con el planteo de ejercicios prácticos. Como recursos didácticos se utilizarán: lectura de textos, discusión, exposición con herramientas actuales (proyector de imágenes + PC) y aclaración detallada de dudas en pizarra. Se sugerirá a los alumnos literatura específica sobre los aspectos conceptuales y tecnológicos, la cual estará disponible en la biblioteca de la Facultad, con el objeto de incentivar la consulta permanente. Los problemas prácticos a resolver estarán vinculados, tanto por encadenar procedimientos coherentes como por emplear el mismo sitio de estudio. El sentido de esto es, por una parte, que los alumnos entiendan la secuencia lógica de aplicación y puedan tenerla como guía profesional. Y, por otra, que interpreten el contexto físico, económico y cultural como sustrato básico de la decisión ingenieril. TRABAJOS PRÁCTICOS Serán ejercicios numéricos dados en cada clase. Su resolución será grupal, para promover la discusión del tema. El docente devolverá el práctico indicando si está aprobado o no. En este último caso, los alumnos deberán rehacerlo en el plazo que el profesor indique. CALENDARIO DE ACTIVIDADES Correspondiente al 2º semestre de

2011

03 de agosto

Tema

1

Teórico

10 de agosto

Tema

2

Teórico-práctico

17 de agosto

Tema

3

Teórico-práctico

24 de agosto

Tema

4

Teórico-práctico

31 de agosto

Tema

5

Teórico-práctico

07 de septiembre

Tema

6

Teórico-práctico

14 de septiembre

Primer examen parcial

21 de septiembre

Sin actividad (día del estudiante)

28 de septiembre

Tema

7

Teórico-práctico

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05 de octubre

Tema

8

Teórico-práctico

12 de octubre

Tema

9

Teórico-práctico

19 de octubre

Tema 10

Teórico-práctico

26 de octubre

Tema 11

Teórico-práctico

02 de noviembre

Tema 12

Teórico-práctico

09 de noviembre

Segundo examen parcial

16 de noviembre

Integración de conocimientos y recuperación de parciales

EVALUACIÓN Los conocimientos adquiridos por el alumno sobre la materia serán evaluados por tres vías:  Los ejercicios prácticos  Dos exámenes parciales teóricos, de los cuales podrá recuperarse sólo uno, sin distinción  Un examen final integrador, con una parte práctica escrita y una parte general oral.  Se evaluará según tres criterios, a saber:  Conocimientos teórico metodológicos adquiridos por el alumno durante el dictado de la materia  Capacidad para plantear y solucionar casos prácticos y analizar los resultados  Claridad de las presentaciones y empleo correcto del léxico técnico específico. REGULARIZACIÓN Serán requisitos para regularizar la materia:  Acreditar asistencia a dos terceras partes (2/3) de las clases dictadas en el semestre  Presentar copia individual de todos los ejercicios prácticos aprobados, debidamente ordenados  Aprobar dos exámenes parciales con nota  4 ó, si se recupera uno, con promedio  4 entre los tres.