Introducción a la Hidrología Urbana [PDF]
Autor: Daniel Francisco Campos Aranda
Marzo, 2010
PRESENTACIÓN
La vida nos enseña que antes de poder correr hay que aprender a caminar. Considero que en Hidrología Urbana "correr" equivale al uso del software comercial para resolver los problemas de diseño o revisión de los sistemas de drenaje urbano y "caminar" corresponde al conocimiento de los aspectos conceptuales asociados a tales sistemas hidrológicos, así como al dominio manual de los cálculos necesarios para plantear soluciones a los problemas citados. Bajo tal marco de referencia, este texto intenta enseñar a dar los primeros pasos en este campo de la ingeniería, que no sólo resulta apasionante sino que tiene un futuro verdaderamente prometedor, en relación con las demandas que establece y los retos que plantea, ya que al parecer las ciudades nunca dejarán de crecer!
Esta última aseveración está fundamentada en el hecho de que nuestra sociedad únicamente habla de desarrollo sustentable y de búsqueda de mejores niveles de vida para la población, pero no respeta tal planteamiento y se está dando en las ciudades un crecimiento anárquico que origina problemas que pudieron haberse evitado. Como ejemplos de lo anterior, baste citar que cuando el agua se acaba no se suspende o frena el llamado desarrollo económico, sino que se importa o trasvasa agua, trayéndola generalmente desde lugares remotos y teniendo que vencer grandes desniveles topográficos; además de causar daños ecológicos y generar problemas sociales en la cuenca de procedencia. Por otra parte, en las ciudades primero ocurren las inundaciones causadas por el agua de tormentas y después de plantean las soluciones a tal problema, como son los encauzamientos, los estanques de detención y retención, los colectores pluviales y finalmente los emisores. En general, no se pasó por una etapa de planeación y de desarrollo de soluciones no basadas en la infraestructura hidráulica.
En relación con el uso del software comercial, es una realidad que en el ámbito profesional la mayoría de las estimaciones y diseños relativos al manejo de las aguas pluviales y en general de la Hidrología Urbana, se realizan utilizando tales herramientas computacionales. Sin embargo, debe reconocerse que tanto los ingenieros civiles y municipales, así como los arquitectos, urbanistas e hidrólogos primero deben conocer y comprender los métodos y procedimientos que aplica el software comercial. Por lo anterior, el objetivo fundamental de este texto consiste en explicar los planteamientos de soporte de la Hidrología Urbana, además de describir y aplicar sus procedimientos básicos de diseño.
Bajo este planteamiento, la palabra Introducción del título es altamente significativa, pues implica que no se describe ni usa alguno de los diversos paquetes computacionales disponibles de manera comercial o gratuita, relativos al diseño o revisión de los sistemas de drenaje urbano. También asociado al título, está el enfoque básicamente hidrológico del texto, no abordando en general las estimaciones hidráulicas necesarias y mucho menos los diseños de este tipo. Por ejemplo, no se describe cómo diseñar canales de conducción, tampoco se explica el diseño de las estructuras de descarga o entrega de los sistemas de alcantarillado, ni se aborda el diseño de alcantarillas o puentes de un solo claro. Sin embargo, si se exponen los diferentes diseños hidráulicos asociados a las estructuras de descarga de los estanques de detención; además se citan algunas referencias bibliográficas donde se puede profundizar en tales diseños.
Además, el texto no cubre algunos tópicos que son parte del manejo integral de las aguas pluviales y del abastecimiento de agua potable, como son los aspectos de calidad del agua, la recarga del agua subterránea y la erosión y depósito en cauces. En cambio, otros aspectos novedosos asociados al futuro del diseño de los sistemas de alcantarillado son expuestos en el final del capítulo 9, así como buena parte de las llamadas mejores prácticas de manejo (BMP) de las aguas de tormenta, como son todas las técnicas de inducción de la infiltración, hasta llegar a los estanques de infiltración los cuales son abordados en el capítulo 11.
De manera general el texto está orientado a obtener y procesar la información necesaria para planear y diseñar hidrológicamente las obras de drenaje urbano que son requeridas para evitar o corregir los problemas de inundaciones por aguas de tormenta o por corrientes fluviales. En el primer caso, existe una planeación del desarrollo y los urbanistas auxiliados por el hidrólogo urbano, establecen las acciones y las obras necesarias, comúnmente estanques de detención y colectores pluviales; en el segundo caso, a partir de las zonas de inundación y sus consecuencias sociales y económicas, se proyectan, generalmente, medidas estructurales de remediación, las cuales consisten principalmente de presas rompe—picos y de control, así como rectificaciones, encauzamientos y bordos y muros de protección.
CONTENIDO
1. CIUDADES, URBANIZACION Y DRENAJE.
Descripción general.
1.1 URBANIZACION Y CIUDADES.
1.2 CONCEPTO DEL CICLO HIDROLOGICO URBANO.
1.3 DISEÑOS HIDROLOGICOS E HIDRAULICOS URBANOS.
1.4 ASPECTOS HIDROLOGICOS DE LA URBANIZACION.
1.5 DRENAJE URBANO, COMPONENTES Y PERIODOS DE RETORNO DE DISEÑO.
2. PLAN GLOBAL DE DRENAJE.
Descripción general.
2.1 CONCEPTOS Y DEFINICIONES.
2.2 PASOS PARA ELABORAR UN PGB.
3. TECNICAS ESTADISTICAS Y PROBABILISTICAS.
Descripción general.
3.1 REGRESION Y CORRELACION LINEALES.
3.2 CONCEPTOS TEORICOS DEL ANALISIS PROBABILISTICO.
3.3 PERIODOS DE RETORNO EN DISEÑO URBANO.
3.4 ANALISIS ESTADISTICO PREVIO DE LOS DATOS HIDROLOGICOS.
3.5 PREDICCIONES CON LA TRANSFORMACION MIMEMA.
3.6 PREDICCIONES CON LA DISTRIBUCION LOG—PEARSON TIPO III.
3.7 PREDICCIONES CON LA DISTRIBUCION GVE.
3.8 OTROS METODOS Y MODELOS PROBABILISTICOS.
4. ESTIMACION DE CURVAS INTENSIDAD—DURACION—FRECUENCIA.
Descripción general.
4.1 NECESIDAD DE TAL ESTIMACION.
4.2 GENERALIDADES SOBRE LA PRECIPITACION.
4.3 CONSTRUCCION DE CURVAS IDF.
4.4 ESTIMACION DE CURVAS IDF.
4.5 FORMULA SIMPLE PARA LAS CURVAS IDF.
4.6 TORMENTAS DE DISEÑO.
5. ESTIMACION DE CRECIENTES EN CUENCAS RURALES.
Descripción general.
5.1 INFORMACION HIDROLOGICA BASICA.
5.2 ESTIMACION PROBABILISTICA DE CRECIENTES.
5.3 ESTIMACION HIDROLOGICA DE CRECIENTES.
5.4 DISCRETIZACION DE CUENCAS.
5.5 TRANSITO HIDROLOGICO EN CAUCES.
5.6 DISEÑO DE PRESAS DE CONTROL DE CRECIENTES.
5.7 CONCEPTOS DE SEGURIDAD DE PRESAS.
6. ESTIMACION DE CRECIENTES EN CUENCAS URBANAS.
Descripción general.
6.1 CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS CUENCAS URBANAS.
6.2 NUMERO N DE LA CURVA DE ESCURRIMIENTO.
6.3 ESTIMACION DEL TIEMPO DE CONCENTRACION.
6.4 ESTIMACION DE GASTOS MÁXIMOS: METODO RACIONAL.
6.5 HIDROGRAMAS SINTETICOS DE CRECIENTES DE DISEÑO.
7. MANEJO DE PLANICIES DE INUNDACION.
Descripción general.
7.1 GENERALIDADES.
7.2 DELIMITACION DE PLANICIES DE INUNDACION.
7.3 USOS PERMITIDOS EN LAS ZONAS INUNDABLES.
7.4 BENEFICIOS DEL CONTROL DE CRECIENTES.
8. FLUJO EN CUNETAS Y DISEÑO HIDROLOGICO DE SUMIDEROS.
Descripción general.
8.1 TOPICOS ASOCIADOS AL FLUJO DE AGUA EN CALLES.
8.2 TOPICOS SOBRE DISEÑO HIDROLOGICO DE SUMIDEROS.
9. DISEÑO HIDROLOGICO DE COLECTORES PLUVIALES.
Descripción general.
9.1 TOPICOS RELATIVOS A LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.
9.2 DISEÑO HIDROLOGICO DE COLECTORES PLUVIALES.
9.3 FUTURO DEL DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO.
10. DISEÑO HIDROLOGICO DE ESTANQUES DE DETENCION.
Descripción general.
10.1 GENERALIADES.
10.2 DIMENSIONAMIENTO EN CUENCAS PEQUEÑAS.
10.3 DIMENSIONAMIENTO EN CUENCAS MEDIANAS Y GRANDES.
10.4 DIMENSIONAMIENTO DE LA ESTRUCTURA DE DESCARGA.
11. TECNICAS DE REDUCCION DEL ESCURRIMIENTO.
Descripción general.
11.1 GENERALIDADES.
11.2 DESCRIPCION DE LAS PRACTICAS DE INFILTRACION.
11.3 DISEÑO DE INSTALACIONES DE INFILTRACION.
11.4 ESTABLECIMIENTO DE LAS PRACTICAS DE INFILTRACION.
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
