Introducción a la hidrología urbana / Daniel Francisco Campos Aranda

Incluye bibliografía

1. Ciudades, Urbanización y Drenaje.. Descripción general.. 1.1 Urbanización y Ciudades.. 1.1.2 Generalidades.. 1.1.2 Manejo ideal del agua en ciudades.. 1.2 Concepto el Ciclo Hidrológico Urbano.. 1.2.1 Descripción cualitativa.. 1.2.2 Componentes hídricos principales.. 1.2.3 Otros componentes.. 1.2.4 Manejo integral del agua en ciudades.. 1.3 Diseños Hidrológicos e Hidráulicos Urbanos.. 1.3.1 Ingeniería Civil y Obras Hidráulicas.. 1.3.2 Hidrología e Hidráulica en general.. 1.3.3 Estimaciones y diseños que realizan los hidrólogos urbanos.. 1.3.4 Áreas de estudio y diseños del hidráulico urbano.. 1.4 Aspectos Hidrológicos de la Urbanización.. 1.4.1 Escurrimiento en cuencas rurales.. 1.4.2 Efectos generales de la urbanización.. 1.4.3 Efectos cuantitativos de la urbanización.. 1.5 Drenaje Urbano, Componentes y Periodos de Retorno de Diseño.. 1.5.1 Generalidades.. 1.5.2 Componentes básicos.. 1.5.3 Periodos de retorno de diseño.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 2. Plan Global de Drenaje.. Descripción general.. 2.1 Conceptos y Definiciones.. 2.1.1 Urbanización y sistemas de drenaje.. 2.1.2 ¿Qué es un Plan Global de Drenaje?.. 2.1.3 ¿Qué no es el PGD?.. 2.1.4 Interés real en el PGD.. 2.1.5 Principio rector en el PGD.. 2.2 Pasos Para Elaborar un PGB.. 2.2.1 Planteamiento general.. 2.2.2 Paso 1: Establecimiento de objetivos y estándares (ejemplos.. 2.2.3 Paso 2: Recopilación de información existente.. 2.2.4 Paso 3: Análisis de los datos para elaboración de pronósticos (escenarios futuros.. 2.2.5 Paso 4: Formulación de alternativas.. 2.2.6 Paso 5: Comparación de alternativas y selección de las recomendadas.. 2.2.7 Paso 6: Elaboración del plan de aplicación.. 2.2.8 Paso 7: Aplicación del PDG.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 3. Técnicas Estadísticas y Probabilísticas.. Descripción general

3.1 Regresión y Correlación Lineales.. 3.1.1 Generalidades y conceptos teóricos.. 3.1.2 Recta de regresión de y sobre x.. 3.1.3 Coeficiente de correlación lineal.. 3.2 Conceptos Teóricos del Análisis Probabilístico.. 3 2 1 Importancia del análisis probabilístico.. 3.2.2 Poblaciones y muestras.. 3.2.3 Parámetros estadísticos.. 3.2.4 Histograma, probabilidades y polígono de frecuencias.. 3.2.5 Funciones de densidad y de distribución de probabilidades.. 3.2.6 Concepto de Periodo de retomo.. 3.2.7 Papeles de probabilidad y posiciones gráficas.. 3.2.8 Concepto de error estándar de ajuste.. 3.3 Periodos de Retorno en Diseño Urbano.. 3.3.1 Periodo de retomo de costo mínimo.. 3.3.2 Periodo de retomo prescrito.. 3.3.3 Conceptos de homogeneidad en el periodo de retomo.. 3.4 Análisis Estadístico Previo de los Datos Hidrológicos.. 3.4.1 Condiciones estadísticas de los datos.. 3.4.2 Prueba de independencia.. 3.5 Predicciones Con la Transformación Mimema.. 3.5.1 Justificación.. 3.5 2 Enfoque conceptual y ecuaciones.. 3.5.3 Error estándar de ajuste.. 3.6 Predicciones con la Distribución Log-Pearson Tipo III.. 3.6.1 Funciones de densidad y de distribución de probabilidades.. 3.6.2 Método de momentos en el dominio logarítmico.. 3.6.3 Predicciones y error estándar de ajuste.. 3.7 Predicciones con la Distribución GVE.. 3.7.1 Resumen de teoría.. 3.7.2 Método de los momentos L.. 3.7.3 Predicciones y error estándar de ajuste.. 3.8 Otros Métodos y Modelos Probabilísticos.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 4. Estimación de Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia.. Descripción general.. 4.1 Necesidad de Tal Estimación.. 4.1.1 Hidrosistema urbano y su estimación de crecientes.. 4.1.2 Construcción y estimación de curvas IDF.. 4.2 Generalidades Sobre La Precipitación.. 4.2.1 Atmósfera y clima.. 4.2.2 Nubes, frentes y tormentas.. 4.2.3 ¿Porqué llueve?

4.2.4 Medición de la precipitación.. 4.3 Construcción de Curvas IDF.. 4.3.1 Elaboración de los registros pluviográficos.. 4.3.2 Análisis probabilístico de registros pluviográficos.. 4.4 Estimación de Curvas IDF.. 4.4.1 Mapas estatales de isoyetas.. 4.4.2 Procedimiento basado en la fórmula de Chen.. 4.5 Formula Simple para las Curvas IDF.. 4.5.1 Conveniencia de tal representación.. 4.5.2 Ajuste por mínimos cuadrados.. 4.6 Tormentas de Diseño.. 4.6.1 Importancia y tipos.. 4.6.2 Tormentas de diseño en cuencas rurales.. 4.6.3 Tormentas de diseño en cuencas urbanas.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 5. Estimación de Crecientes en Cuencas Rurales.. Descripción general.. 5.1 Información Hidrológica Básica.. 5.1.1 Recopilación de información disponible.. 5.1.2 Estimaciones preliminares o empíricas.. 5.1.3 Características físicas de las cuencas rurales.. 5.1.4 Definiciones en relación con el retraso de la cuenca.. 5.1.5 Estimación global del tiempo de concentración.. 5.1.6 Estimación del tiempo de concentración por tramos de flujo.. 5.1.7 Estimación del número N.. 5.2 Estimación Probabilística de Crecientes.. 5.2.1 Estimación probabilística local.. 5.2.2 Necesidad del análisis regional.. 5.2.3 Secuencia del análisis regional.. 5.2.4 Revisión de los datos para análisis regional.. 5.2.5 Verificación de la homogeneidad regional.. 5.2.6 Procedimientos del análisis regional.. 5.3 Estimación Hidrológica de Crecientes.. 5.3.1 Métodos que se presentan.. 5.3.2 Método de Bell.. 5.3.3 Método de Chow.. 5.3.4 Método TR-55.. 5.3.5 Método del HUT.. 5.3.6 Otros métodos hidrológicos.. 5.4 Discretización de Cuencas.. 5.4.1 Necesidad de la división en subcuencas.. 5.4.2 Algoritmo de integración de eventos.. 5.5 Transito Hidrológico en Cauces.. 5.5.1 Tránsito hidráulico e hidrológico.. 5.5.2 Método de Muskingum

5.6 Diseño de Presas de Control de Crecientes.. 5.6.1 Planteamiento general.. 5.6.2 Presas rompepicos y de control.. 5.7 Conceptos de Seguridad de Presas.. 5.7.1 Fallas e incidentes en presas.. 5.7.2 Estimaciones hidrológicas necesarias.. 5.7.3 Revisión de presas pequeñas sin hidrometría.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 6. Estimación de Crecientes en Cuencas Urbanas.. Descripción general.. 6.1 Características Físicas de las Cuencas Urbanas.. 6.1.1 Características hidrológicas de las cuencas urbanas.. 6.1.2 Diferencias entre cuencas rurales y urbanas.. 6.2 Numero N de la Curva de Escurrimiento.. 6.2.1 Valores de N en áreas suburbanas y urbanas.. 6.2.2 Corrección por porcentaje de área impermeable.. 6.2.3 Corrección por efecto de áreas impermeables no conectadas.. 6.3 Estimación del Tiempo de Concentración.. 6.3.1 Definiciones.. 6.3.2 Clasificación de las fórmulas empíricas.. 6.3.3 Estimación por componentes de flujo.. 6.3.4 Fórmulas empíricas básicas.. 6.3.5 Reducción por aumento de área impermeable.. 6.4 Estimación de Gastos Máximos: Método Racional.. 6.4.1 Generalidades.. 6.4.2 Estimación de la intensidad de lluvia.. 6.4.3 Determinación del área de cuenca.. 6.4.4 Coeficiente de escurrimiento de áreas compuestas.. 6.4.5 Coeficiente de escurrimiento de áreas individuales.. 6.5 Hidrogramas Sintéticos de Crecientes de Diseño.. 6.5.1 Conceptos básicos del hidrograma unitario.. 6.5.2 Hidrogramas unitarios sintéticos.. 6.5.3 Hidrograma unitario de 10 minutos de Espey-Altman.. 6.5.4 Construcción del hidrograma buscado.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 7. Manejo de Planicies de Inundación.. Descripción general.. 7.1 Generalidades.. 7.1.1 Definiciones.. 7.1.2 Conceptos asociados.. 7.1.3 Medidas de control de crecientes en cuencas rurales.. 7.2 Delimitación de Planicies de Inundación

7.2.1 Ideas generales y escalas críticas.. 7.2.2 Delimitación de la planicie de inundación en ríos.. 7.2.3 Delimitación de la planicie de inundación en lagos y embalses.. 7.3 Usos Permitidos en las Zonas Inundables.. 7.3.1 Usos permitidos dentro de los cauces de crecientes.. 7.3.2 Definición de áreas de inundación peligrosa.. 7.3.3 Usos permitidos dentro de las zonas inundables rescatadas.. 7.4 Beneficios del Control de Crecientes.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 8. Flujo en Cunetas y Diseño Hidrológico de Sumideros.. Descripción general.. 8.1 Tópicos Asociados al Flujo de Agua en Calles.. 8.1.1 Generalidades sobre drenaje urbano.. 8.1.2 Drenaje de techos de edificios.. 8.1.3 Encharcamiento permitido en calles.. 8.1.4 Flujo de agua en cunetas.. 8.1.5 Peligrosidad del flujo de agua en las calles.. 8.2 Tópicos Sobre Diseño Hidrológico de Sumideros.. 8.2.1 Tipos de entradas de agua o sumideros.. 8.2.2 Eficiencia hidráulica de los sumideros de rejilla.. 8.2.3 Obstrucción de los sumideros por basura.. 8.2.4 Ubicación de sumideros en calles con pendiente.. 8.2.5 Gasto interceptado por sumideros en hondonada.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 9. Diseño Hidrológico de Colectores Pluviales.. Descripción general.. 9.1 Tópicos Relativos a los Sistemas de Alcantarillado.. 9.1.1 Generalidades e información necesaria.. 9.1.2 Trazo o configuración del sistema de alcantarillado.. 9.1.3 Distancias mínimas a tuberías subterráneas.. 9.1.4 Funciones de los pozos de visita.. 9.1.5 Resumen de consideraciones y restricciones básicas de diseño.. 9.1.6 Aspectos asociados a la construcción y mantenimiento.. 9.2 Diseño Hidrológico de Colectores Pluviales.. 9.2.1 Uso del método Racional: subdivisión de cuencas.. 9.2.2 Uso del método Racional: estimación del tiempo de concentración

9.2.3 Uso del método Racional: diámetro de las tuberías.. 9.2.4 Uso del método Racional: algoritmo de cálculo.. 9.2.5 Descarga o punto de entrega y disposición final.. 9.3 Futuro del Diseño de los Sistemas de Alcantarillado.. 9.3.1 Evolución del diseño en los países desarrollados.. 9.3.2 Fallas y concepto de diseño sustentable.. 9.3.3 Futuro del diseño de los sistemas de alcantarillado.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 10. Diseño Hidrológico de Estanques de Detención.. Descripción general.. 10.1 Generaliades.. 10.1.1 Uso, justificación y diseño.. 10.1.2 Tipos de estanques de detención.. 10.1.3 Conceptos de atenuación y retraso.. 10.2 Dimensionamiento en Cuencas Pequeñas.. 10.2.1 Generalidades.. 10.2.2 Método de los hidrogramas triangulares.. 10.2.3 Procedimiento basado en el método Racional modificado.. 10.2.4 Método basado en las curvas IDF.. 10.2.5 Método del TR-55.. 10.3 Dimensionamiento en Cuencas Medianas y Grandes.. 10.3.1 Enfoque general.. 10.3.2 Método basado en el tránsito del hidrograma.. 10.4 Dimensionamiento de la Estructura de Descarga.. 10.4.1 Estructura de entrada.. 10.4.2 Diseño hidráulico del tipo tubo vertical perforado.. 10.4.3 Diseño hidráulico del tipo tubo vertical con escotaduras.. 10.4.4 Diseño hidráulico del tipo tubo vertical con orificio.. 10.4.5 Otros tipos de estructuras de descarga.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. 11. Técnicas de Reducción del Escurrimiento.. Descripción general.. 11.1 Generalidades.. 11.1.1 Planteamiento general.. 11.1.2 Prácticas de manejo del escurrimiento urbano.. 11.1.3 Clasificación de las prácticas estructurales.. 11.2 Descripción de las Practicas de Infiltración.. 11.2.1 Generalidades.. 11.2.2 Cinturones de infiltración.. 11.2.3 Subdrenes de percolación.. 11.2.4 Pavimentos porosos o permeables. 11.2.5 Filtros de arena y pozo seco

11.2.6 Trincheras o zanjas de infiltración.. 11.2.7 Estanques de infiltración.. 11.3 Diseño de Instalaciones de Infiltración.. 11.3.1 Canales de infiltración.. 11.3.2 Trincheras de infiltración.. 11.3.3 Normas de diseño en los estanques de infiltración.. 11.3.4 Volumen necesario del estanque de infiltración.. 11.4 Establecimiento de las Practicas de Infiltración.. 11.4.1 Factores técnicos que determinan su establecimiento.. 11.4.2 Costos aproximados de establecimiento y mantenimiento.. Problemas Propuestos.. Bibliografía Consultada.. Bibliografía Recomendada.. Anexos:.. A. Norma Hidrológica del Periodo de Retorno de las Crecientes de Diseno.. B. Relaciones Nivel-Almacenamiento en el Estanque.. C. Ideas Generales Sobre Plantas de Bombeo.. D. Sugerencias para la Presentación de Estimaciones Hidrológicas

En la ingeniería hidrológica se han desarrollado programas de cómputo, comerciales y gratuitos, para todas sus estimaciones importantes: escurrimientos, gastos máximos y sedimentos. La Hidrología Urbana, como rama práctica y especializada de tal disciplina, ha seguido tal tendencia y por ello actualmente se dispone de paquetes computaciones para todas las estimaciones y diseños que le competen. Estas herramientas para que conduzcan a resultados confiables, deben ser "alimentadas" con las estimaciones más aproximadas que se puedan lograr de los parámetros físicos de las cuencas de captación y de las tormentas de la zona. Entre los primeros destacan de manera preponderante el tiempo de concentración y el número N de la curva de escurrimiento, o bien el coeficiente de escurrimiento del método Racional. Para caracterizar a las segundas y obtener las llamadas lluvias de diseño, habrá que determinar las curvas IDF. El texto Introducción a la Hidrología Urbana, tiene como objetivo fundamental exponer las ideas conceptuales asociadas a esta disciplina y describir con detalle los procedimientos de estimación de los parámetros físicos y los gastos máximos, así como los métodos de diseño de las obras que integran los sistemas de drenaje urbano. Para cumplir con tal objetivo se desarrollan los once capítulos siguientes: 1.Ciudades, Urbanización y Drenaje. 2. Elaboración de un Plan Global de Drenaje. 3. Técnicas Estadísticas y Probabilísticas. 4. Estimación de Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia. 5. Estimación de Crecientes en Cuencas Rurales. 6. Estimación de Crecientes en Cuencas Urbanas. 7. Manejo de Planicies de Inundación. 8. Flujo en Cunetas y diseño hidrológico de Sumideros. 9. Diseño hidrológico de Colectores Pluviales. 10.Diseño hidrológico de Estanques de Detención. spa

11.Técnicas de Reducción del Escurrimiento. El texto incluye un total de 60 ejemplos numéricos y 66 problemas propuestos, 57 de los cuales tienen respuesta. Tanto los ejemplos como los problemas están orientados ha exponer casos clásicos de las estimaciones y diseños que se deben abordar dentro de la Hidrología Urbana. Además, están planteados y resueltos a partir de la información cartográfica, pluviográfica y pluviométrica que está disponible en nuestro país. Por su contenido, el texto podrá ser utilizado en un curso semestral de Hidrología Urbana, o bien como manual de consulta del profesional que tiene a su cargo la planeación y/o el diseño hidrológico de los sistemas de drenaje urbano. spa