El método Hidrograma urbano de Santa Barbara se describe en este documento del Departamento de Ecología del Estado de Washington (sección 2.3.3), con los atributos de entrada que se describen a continuación.
Número de curva permeable: el número de curva de escorrentía de la fracción permeable de la cuenca vertiente, tal como se describe en el National Engineering Handbook ("Manual nacional de ingeniería"), sección 4 (NEH-4), capítulo 9. Los valores típicos varían de 20, para las regiones con alta capacidad de infiltración e interceptación, a 98 para las áreas impermeables. Se trata de un número sin cotas que depende del grupo de suelos hidrológicos, el tipo de cobertura, el tratamiento, la condición hidrológica y las condiciones de humedad antecedente. Este número tiene un rango válido de 0 a 100 con valores típicos de 60 a 90 y 98 para superficies impermeables.
Si la casilla Usar capas de uso del suelo/tipos de suelo está activada, el número de curva anterior se calcula a partir de medias ponderadas de Usos del suelo y Tipos de suelo.
Números de curva de áreas permeables e impermeables
El número de curva (CN) de área permeable caracteriza la fracción de cuenca vertiente que no es impermeable (área derivada del valor de Porcentaje impermeable). A la fracción impermeable de la cuenca vertiente se le asigna un número de curva (CN), por defecto, 98.
La Calculadora de números de curva se puede utilizar cuando la casilla Usar capas de uso del suelo/tipos de suelo está desactivada. Se puede acceder a la calculadora mediante el botón situado a la derecha del campo. Esto proporciona un método rápido y sencillo para seleccionar el número de curva adecuado.
Tiempo de concentración: el tiempo de concentración, tal como se describe en el capítulo 15 de NEH-4 (en minutos), se define de dos formas: el tiempo para que la escorrentía se desplace desde el punto más lejano de la cuenca de captación hasta el punto en cuestión, y el tiempo desde el final del exceso de lluvia hasta el punto de inflexión en el miembro final del hidrograma unitario. El tiempo de concentración se puede estimar a partir de varias fórmulas, como la onda cinemática. Para un exceso de lluvia constante, se puede describir como:
Tc=C(n^0,6 L^0,6/i^0,4 S^0,3)
en la que L es la distancia desde el extremo superior del plano hasta el punto de interés (normalmente la entrada) n es el coeficiente de resistencia de Manning, i es la velocidad de lluvia excesiva, S es el talud sin cotas de la superficie y C es una constante que depende de las unidades de las otras variables. Para tc en minutos, i en pulgadas/h y L en pies, C es igual a 0,938. Para tc en minutos, i en mm/h y L en metros, C es igual a 6,99.
Otra fórmula para determinar el tiempo de concentración es la ecuación de retardo
Tc = L/0,6 donde L= l^0,8(S+1)^0,7/1900Y^0,5
Tc = tiempo de concentración en horas
L = tiempo de retardo en horas
I = longitud hidráulica de la cuenca de captación en pies
Y = Talud de terreno medio en porcentaje
S = Retención máxima potencial en pulgadas
CN = número de curva ponderado
Para facilitar la consulta, se puede acceder a la Calculadora de tiempo de concentración mediante el botón situado a la derecha del campo. Esto permite utilizar un conjunto de métodos populares para determinar el tiempo de concentración.
Porcentaje impermeable: parte permeable del área Flujos de entrada. Si la casilla Usar capas de uso de suelo/tipos de suelo está activada, el porcentaje impermeable se calcula a partir de medias ponderadas de Usos del suelo.
Número de curva compuesta: CN ponderado utilizado por la simulación. Se calcula de la siguiente manera:
CN = (PIMP / 100 * 98) + ((1 – (PIMP / 100)) * PACN)
donde:
PIMP = porcentaje de área impermeable
PACN = número de curva de área permeable
Fluencia urbana: ajusta la escala del área impermeable según la cantidad especificada. Esto se puede utilizar para tener en cuenta el aumento de las zonas urbanas u otros factores. Este valor solo se activa (y se utiliza) cuando la fluencia de análisis de Criterios de análisis se establece en "Usar áreas de cuenca vertiente".
Análisis
El método Hidrograma urbano de Santa Barbara, al igual que el método SCS, se basa en el enfoque de número de curva (CN) y también utiliza ecuaciones SCS para calcular la absorción del suelo y el exceso de lluvia. Las profundidades de escorrentía incrementales se convierten en hidrogramas instantáneos que luego se enrutan a través de un depósito imaginario con un retardo igual al tiempo de concentración de la cuenca.
El método SBUH fue desarrollado por el Distrito de Conservación del Agua y Control de Inundaciones del Condado de Santa Barbara, California. El método SBUH calcula directamente un hidrograma de escorrentía sin pasar por un proceso intermedio (hidrograma de unidad), como hace el método SCS UH.
El método SBUH utiliza dos pasos para sintetizar el hidrograma de escorrentía.
Paso uno: calcular el hidrograma instantáneo. Paso dos: calcular el hidrograma de escorrentía.
El hidrograma instantáneo, I(t), en cfs, en cada paso, dt, se calcula de la siguiente manera:
I(t) = 60,5 R(t) A/dt
donde:
R(t) = profundidad total de escorrentía (tanto permeable como impermeable) en el incremento de tiempo dt, en pulgadas (también conocido como exceso de lluvia)
A = área en acres
dt = intervalo de tiempo en minutos*
*Se debe utilizar un intervalo de tiempo máximo de 10 minutos para todas las aguas pluviales de diseño con una duración de 24 horas. Se debe utilizar un intervalo de tiempo máximo de 60 minutos para las aguas pluviales de diseño de 100 años y 7 días.
Paso dos: el hidrograma de escorrentía, Q(t), se obtiene después enrutando el hidrograma instantáneo I(t), a través de un depósito imaginario con un retardo igual al tiempo de concentración, Tc, de la cuenca de desagüe. La siguiente ecuación calcula el caudal enrutado, Q(t):
Q(t +1) = Q(t) + w[I(t) +I(t +1) – 2Q(t)]
donde:
w = dt/(2T + dt)
dt = intervalo de tiempo en minutos*